基于Open MP并行计算的叠前逆时深度偏移

摘要

在地震勘探中,数据处理通常需要耗费大量的时间,尤其是其中的偏移处理环节。因此,降低成本、缩短时耗、提高工作效率成了逆时偏移亟待处理的一大难题。一直以来,偏移处理环节主要是依附于大型计算机,而在个人计算机上的完成较为困难,所以逆时偏移诞生之后的很长一段时间里的发展极其缓慢。近些年来,伴随着计算机软硬件水平的飞速发展,特别是多核并行计算机的出现,地震资料的计算速度和效率问题也得到了很好的解决。
　　传统的基于单程波动方程理论的地震偏移方法,由于使用深度外推方式进行计算,所以容易受到地下介质倾角变化的影响。而逆时偏移方法则基于全波动方程理论,且不再按照深度进行外推,而是在时间轴上进行相关运算。全波动方程的使用带来的最大效果是使得逆时偏移不再受制于介质倾角的变化,能有效利用全波场信息对多种地震波进行成像。但其计算量大、运算速度慢、以及低频噪音的存在等问题,形成了其发展的瓶颈。近年来,得益于高性能并行计算机的发展这些瓶颈也得到了很好的解决,逆时偏移技术也越来越受地球物理研究人员的青睐。
　　针对偏移中存在的瓶颈问题,本文采取了基于Open MP的并行算法来进行逆时偏移。首先简单介绍了并行计算和Open MP并行计算的相关概念和优势;其次扼要阐述了偏移的相关概念、基本原理。然后介绍了几种常用的地震偏移方法,并对这些方法进行优劣性、适用性分析和对比;然后详细对逆时偏移原理(包括延拓和成像)及实现方法做了介绍,并对其稳定性、数值频散、边界条件、成像条件以及低频噪音等问题做了相关论述,给出对应的解决方案;最后通过将逆时偏移方法应用在Marmousi2模型上,并使用基于Open MP的并行算法进行计算。得出逆时偏移方法的成像效果相对于传统偏移方法更好;偏移后的空间归位更加准确可信;地层、断层界线更加清晰可辨;尖灭点、绕射点收敛效果更加完全;计算速度、计算效率很大程度上得到了提高,对应的生产成本也得到大幅度缩减的结论。

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第一章 引言

1.1 研究目的和意义

1.2 Open MP的发展历史

1.3 国内外逆时偏移方法历史及现状

1.4 本文研究的内容

第二章 并行计算及Open MP简介

2.1并行计算

2.2 Open MP 简介

2.3本章小结

第三章 地震偏移技术

3.1偏移的定义

3.2偏移的实现原理

3.3常见偏移方法及评价

3.4本章小结

第四章 逆时偏移

4.1逆时偏移(RTM)的定义

4.2时间一致性原理

4.3逆时偏移原理

4.4本章小结

第五章 模型试算

5.1 Marmousi2模型测试

5.2本章小结

第六章 结论

6.1 结论与认识

6.2存在的问题

致谢

参考文献

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