[发明专利]一种高效的频率空间域粘声介质高斯束正演系统

说明书

本发明提供一种高效的频率空间域粘声介质高斯束正演系统，包括以下模块：粘声介质中高斯束表征的格林函数生成模块和基于高斯束格林函数的波场合成模块；所述格林函数生成模块，用于生成粘声介质中高斯束的格林函数；格林函数生成模块的输出结果预先存储至内存中；所述波场合成模块，基于所述粘声介质中高斯束的格林函数，实现高斯束地震波的正演；波场合成模块采用OpenMP共享内存，基于格林函数生成模块的结果完成地震波正演。本发明的有益效果是：通过OpenMP共享内存，将所有炮点和检波点处的格林函数进行预先计算并调入内存中，避免了在多次覆盖观测系统下检波点格林函数的重复计算问题，切实提高了粘声介质中高斯束正演的实现效率。

技术领域

本发明涉及地震勘探领域，尤其涉及一种高效的频率空间域粘声介质高斯束正演系统。

背景技术

高斯束是横向振幅随高斯函数衰减的光束，通常用来描述单色电磁波辐射，也被广泛应用于油气勘探进行地震波传播。Cerveny等人在1982年在《Geophysical JournalInternational》上发表的论文“Computation of wave fields in inhomogeneous media-Gaussian beam approach”中推导了高斯束正演的表达式，指出高斯束是射线中心坐标系中波动方程的高频近似解。Yue等人在2019年《Chinese Journal of Geophysics》上发表的论文“声波介质一次散射波场高斯束Born正演”中先是利用高斯束合成束中心位置处的局部平面波，再利用逆倾斜叠加将其转化为检波点处的时空域散射波场，从而提出一种基于高斯束的一阶散射波场Born正演方法。

经典的声介质中地震波正演通常忽略了地下介质对地震波的吸收衰减，基于粘声介质进行地震波传播能更好的模拟实际地震记录。Zhu等人在2013年《GeophysicalProspecting》上发表“Approximating constant-Q seismic propagation in the timedomain”在时间域中用波动方程方法来描述粘声介质中地震波传播的吸收衰减。但波动方程正演计算量巨大，不如射线类正演方法灵活高效，而高斯束正演既继承了射线类正演方法的灵活高效的优势，也可以像波动方程正演得到高精度的地震数据。Yue等人在2020年《Geophysics》文章“Gaussian Beam Born Modeling for Single-Scattering Waves inVisco-Acoustic Media”中推导粘声介质中的高斯束正演的公式，准确模拟粘声介质中地震波场的传播。

与声介质中高斯束正演不同，粘声介质中衰减是与频率有关，因此，需要将时空域转化到频率域，在频率域中计算格林函数。由于在多次覆盖观测系统下，检波点格林函数会出现重复计算的问题，使计算量大大增加。

发明内容

有鉴于此，本发明针对粘声介质中高斯束正演的检波点格林函数会出现重复计算，使计算量大大增加的问题，提出一种高效的频率空间域粘声介质高斯束正演系统，该系统将所有炮点和检波点处的格林函数进行预先计算并调入内存中，明显降低了计算量，并通过OpenMp共享内存，以多个节点为基础，利用节点多核共享解决内存需求大的问题，从而实现高效的粘声介质中的高斯束正演。

本发明提出的一种高效的频率空间域粘声介质高斯束正演系统，具体包括以下模块：

粘声介质中高斯束表征的格林函数生成模块和基于高斯束格林函数的波场合成模块；

所述格林函数生成模块，用于生成粘声介质中高斯束的格林函数；

所述波场合成模块，基于所述粘声介质中高斯束的格林函数，实现高斯束地震波的正演；