一种高效叠前时间偏移速度分析方法

摘要

本发明提供一种高效叠前时间偏移速度分析方法，应用于石油勘探技术领域，该方法包括：申请多个进程；确定分配信息；为每个子进程分配内存空间；主进程根据所述分配信息为每个子进程分配叠前时间偏移速度分析位置及叠前地震数据道；每个子进程利用所述叠前时间偏移速度分析位置及所述叠前地震数据道进行叠前时间偏移，生成叠前时间偏移结果并发送给所述主进程；主进程根据所有子进程发送的叠前时间偏移结果得到叠前时间偏移速度分析结果。本发明充分利用了计算机集群技术，将叠前时间偏移速度分析计算分配到多个子进程上去，能够显著提高计算速度，缩短作业时间，尤其适用于具有较多速度分析位置的三维地震勘探工区。

说明书

技术领域

本发明涉及石油勘探技术领域，具体地，涉及一种高效叠前时间偏移速度分析方法。

背景技术

在石油天然气资源地震勘探数据处理过程中，叠前时间偏移是常用的成像方法，已经 成为常规处理手段，进行叠前时间偏移时偏移速度场是必需的参数。所以，叠前时间偏移 速度分析及建场工具是否高效、方便、实用，是叠前时间偏移能不能推广普及的决定性因 素。

现有的叠前时间偏移速度分析方法主要有常速扫描法、逐步修正法和沿层速度分析法 三种，但这三种方法存在计算量大、处理步骤多、耗费周期长的缺点。为了克服这种缺点， 现有技术中又出现了其他的叠前时间偏移速度分析方法，例如申请号为200910080622.9的 中国专利提出了一种确定叠前时间偏移速度的方法，该方法仅对需要在速度分析点上输出 的信息进行计算，实施简单且显著减小了计算量，但是由于其内存占用量和计算作业运行 时间都与速度分析位置点的数目成正比，对于具有较多速度分析位置的大面积三维地震勘 探工区，其应用就会受到限制。例如，作业中若有几百个速度谱，可能要占用近10G字节 的内存，这超出了大多数现有计算机的配置；而这样的作业可能要运行几百小时甚至几十 天。假若在作业运行期间出现计算机故障等意外情况，作业就会前功尽弃，造成处理合同 无法按时完成的风险不容忽视。

分析前述各种叠前时间偏移速度分析方法可知，前述各种方法都是应用于单个计算机 设备处理基础之上的，受到单个计算机设备的处理能力限制，因此前述各种方法也都在不 同程度上存在计算周期长的缺陷，成为顺利完成叠前时间偏移作业的不利因素。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种高效叠前时间偏移速度分析方法，以解决现有 的叠前时间偏移速度分析方法存在的计算周期长的问题。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种高效叠前时间偏移速度分析方法，包括：

申请多个进程，将所述多个进程中的一个确定为主进程，其余确定为子进程；

确定分配信息，所述分配信息包括每个子进程与即将分配给该子进程的叠前时间偏移 速度分析位置之间的对应关系；

为每个子进程分配内存空间；

主进程根据所述分配信息为每个子进程分配叠前时间偏移速度分析位置及叠前地震 数据道；

每个子进程利用所述叠前时间偏移速度分析位置及所述叠前地震数据道进行叠前时 间偏移，生成叠前时间偏移结果并发送给所述主进程；

所述主进程根据所有子进程发送的叠前时间偏移结果得到叠前时间偏移速度分析结 果，所述叠前时间偏移速度分析结果包括全部叠前时间偏移速度分析位置和全部叠前地震 数据道对应的共反射点CRP道集、偏移剖面段和偏移速度谱。

借助于上述技术方案，本发明将叠前时间偏移速度分析计算分配到多个子进程上去， 充分利用了计算机集群技术，显著提高了叠前时间偏移速度分析计算的速度，大幅缩短了 叠前时间偏移速度分析计算的作业时间，尤其适用于具有较多速度分析位置的大面积三维 地震勘探工区，具有较好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所 需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施 例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图 获得其他的附图。

图1是本发明提供的高效叠前时间偏移速度分析方法的流程图；

图2是本发明提供的主进程与子进程之间的工作配合关系示意图；

图3是本发明实施例一提供的在时间-速度平面上的偏移速度谱局部图；

图4是本发明实施例一提供的不同速度对反射波同相轴上不同炮检距处的CRP道集局 部图；

图5是本发明实施例一提供的不同速度对反射波同相轴的偏移偏移段局部图；

图6是本发明实施例一提供的采用部分数据算出的偏移速度谱局部图；

图7是本发明实施例一提供的采用部分数据算出的CRP道集局部图；

图8是本发明实施例一提供的采用部分数据算出的偏移剖面段局部图；

图9是本发明实施例一提供的叠前时间偏移速度分析与建场的处理流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地 描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本 发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都属于本发明保护的范围。

随着计算机技术的发展，计算机集群已经成为大多数石油勘探地震数据处理中心普遍 配置的工作平台，它具有众多的节点，能够以并行方式承担大规模的计算任务。本发明利 用计算机集群技术，对叠前时间偏移速度分析的计算过程采用并行化作业方式，提高了叠 前时间偏移速度分析的速度，缩短了作业周期。

如图1所示，本发明提供一种高效叠前时间偏移速度分析方法，包括：

步骤S11，申请多个进程，将所述多个进程中的一个确定为主进程，其余确定为子进 程。

具体的，该步骤在计算机集群中申请多个（至少三个）进程的资源，其中一个作为主 进程，其余作为子进程；其中，主进程用于负责向子进程分发数据，回收子进程的计算结 果，子进程用于利用主进程下发的数据进行叠前时间偏移计算。如图2所示为本发明中主 进程与子进程之间的工作配合关系。

该步骤可预先估算一下作业计算量，并综合考虑当前计算机集群设备的进程使用情 况，再确定总共申请多少个进程。

步骤S12，确定分配信息，所述分配信息包括每个子进程与即将分配给该子进程的叠 前时间偏移速度分析位置之间的对应关系。

为了保证各个子进程的处理速度相当，以便快速完成计算任务而又不浪费计算资源， 该步骤中，可向每个子进程分配数目相当的叠前时间偏移速度分析位置。如果叠前时间偏 移速度分析位置的数量是子进程数量的整数倍，该步骤即可确定将全部叠前时间偏移速度 分析位置均匀分配给各个子进程，并确定每个子进程与即将分配给该子进程的叠前时间偏 移速度分析位置之间的对应关系。如果叠前时间偏移速度分析位置的数量不是子进程数量 的整数倍，那么不同子进程上的速度分析位置数量相差不超过一个。

步骤S13，为每个子进程分配内存空间。

具体的，该步骤针对各个子进程，根据该子进程对应的叠前时间偏移速度分析位置数 量、叠前地震数据道的样点数量以及预设的叠前时间偏移计算参数计算内存空间，并分配 给该子进程。

当分配给每个子进程的叠前时间偏移速度分析位置数据量大致相当时，每个子进程上 进行的叠前时间偏移计算所需的内存空间主要与叠前地震数据道的样点数量和预设的叠 前时间偏移计算参数相关。

步骤S14，主进程根据所述分配信息为每个子进程分配叠前时间偏移速度分析位置及 叠前地震数据道。

该步骤中，主进程为每个子进程分配叠前地震数据道可分为连续和间隔两种形式，其 中，连续形式是指主进程将全部叠前地震数据道都分配给所述子进程，间隔形式是指主进 程将部分叠前地震数据道分配给所述子进程。

采用连续形式时，主进程发送给每个子进程的数据输入量更大，耗费时间更长，但子 进程所得到的叠前时间偏移速度分析结果会更真实；采用间隔形式时，主进程发送给每个 子进程的数据输入量较小，耗费时间较短，但子进程所得到的叠前时间偏移速度分析结果 的信噪比会有所下降。具体实施时，操作人员可权衡实际作业对计算量大小、计算时间长 短、信噪比高低等要求，确定选择连续形式还是间隔形式。

在一种较佳的实施例中，当选择间隔形式时，为了保证分配给子进程的地震数据道尽 量真实地反应出地质情况，主进程将第一设定数量个（如测线、共中心点CMP道集、一千 道、一万道等）连续的叠前地震数据道确定为一组叠前地震数据道；在全部叠前地震数据 道中，每隔第二设定数量个连续的叠前地震数据道组，将后续一组叠前地震数据道分配给 所述子进程，例如主进程在全部叠前地震数据道中，每跳过若干个叠前地震数据道组，将 后续的一个叠前地震数据道组分配给所述子进程。

步骤S15，每个子进程利用所述叠前时间偏移速度分析位置及所述叠前地震数据道进 行叠前时间偏移，生成叠前时间偏移结果并发送给所述主进程。

步骤S16，主进程根据所有子进程发送的叠前时间偏移结果得到叠前时间偏移速度分 析结果，所述叠前时间偏移速度分析结果包括全部叠前时间偏移速度分析位置和全部叠前 地震数据道对应的共反射点CRP道集、偏移剖面段和偏移速度谱。

步骤S15和S16中，各子进程并行执行计算，每一子进程对主进程分配给自身的叠前时 间偏移速度分析位置及叠前地震数据道进行叠前时间偏移，通过所有子进程的并行作业， 整体上完成了全部叠前时间偏移速度分析位置及全部叠前地震数据道的计算任务，提高了 叠前时间偏移速度分析的效率，缩短了作业周期；最后，再由主进程汇总所有子进程发送 来的叠前时间偏移结果结果，得到叠前时间偏移速度分析结果，即全部叠前时间偏移速度 分析位置和全部叠前地震数据道对应的CRP道集、偏移剖面段和偏移速度谱。

利用本发明得到的CRP道集、偏移剖面段和偏移速度谱，就可以确定一个最佳的叠前 时间偏移速度，由于本发明可显著提高叠前时间偏移速度分析的计算速度，作业周期短， 计算过程中途失败的风险就会减小，从而为石油天然气资源地震勘探数据处理过程中的叠 前时间偏移提供了有利条件。

在一种较佳的实施例中，步骤S15具体如下：每个子进程确定叠前时间偏移速度序列， 以所述叠前时间偏移速度序列中的各项速度函数作为叠前时间偏移速度，对主进程分配的 叠前时间偏移速度分析位置及叠前地震数据道进行叠前时间偏移，生成该子进程对应的 CRP道集、偏移剖面段和偏移速度谱数据。该实施例中，每个子进程进行的计算过程如下： 对叠前时间偏移速度序列中的各项速度函数进行扫描，以扫描到的速度函数作为叠前时间 偏移速度，基于该叠前时间偏移速度对分配给自身的叠前时间偏移速度分析位置及叠前地 震数据道进行叠前时间偏移计算，待扫描完叠前时间偏移速度序列中的所有速度，可得到 对应于所述叠前时间偏移速度序列以及主进程分配的叠前时间偏移速度分析位置和叠前 地震数据道的CRP道集、偏移剖面段、偏移速度谱数据，其中，偏移速度谱数据是用于主 进程在后续步骤中生成偏移速度谱所需的基础数据信息。此外，该实施例中主进程的任务 具体如下：综合汇总所有子进程计算的CRP道集、偏移剖面段，得到全部叠前时间偏移速 度分析位置及全部叠前地震数据道对应的CRP道集、偏移剖面段，并且根据所有子进程计 算的偏移速度谱数据生成全部叠前时间偏移速度分析位置及全部叠前地震数据道对应的 偏移速度谱。

考虑到偏移剖面段的中心道能够根据CRP道集直接求和计算得到，且偏移速度谱数据 的若干道信息也能够根据CRP道集直接求和计算得到，为了避免重复计算，提高计算效率， 在另一种较佳的实施例中，可将CRP道集与偏移剖面段和偏移速度谱数据共有的、能够根 据CRP道集直接求和计算得到的信息标记出来，作为共信息，每个子进程在具体计算过程 中不再计算完整的偏移剖面段和偏移速度谱数据，而是只计算CRP道集以及偏移剖面段和 偏移速度谱数据中除去缺少共信息以外的部分；然后，每个子进程将对应的CRP道集、缺 少共信息的偏移剖面段和偏移速度谱数据发送给主进程；再由主进程利用CRP道集直接求 和计算得到共信息，并且利用共信息和缺少共信息的偏移剖面段组合得到每个子进程对应 的完整偏移剖面段，以及利用共信息和缺少共信息的偏移速度谱数据组合得到每个子进程 对应的完整偏移速度谱数据；最后，主进程还要将所有子进程对应的CRP道集、完整偏移 剖面段综合汇总于一起，得到全部叠前时间偏移速度分析位置及全部叠前地震数据道对应 的CRP道集、偏移剖面段，并根据所有子进程对应的完整偏移速度谱数据，生成全部叠前 时间偏移速度分析位置及全部叠前地震数据道对应的偏移速度谱。

例如，在一个实施例中，采用61个扫描速度函数组成叠前时间偏移速度序列，序号分 别为-30、-29、…、-1、0、1、…、29、30。共有9个CRP道集和9个偏移剖面段，分别采用 序号为-8、-6、-4、-2、0、2、4、6、8的扫描速度函数计算。每个偏移剖面段有11道，表 示速度分析位置以及之前、之后各5道。子进程进行叠前时间偏移计算时，从序号-30到30 循环地使用以上扫描速度函数，对于序号为-8、-6、-4、-2、0、2、4、6、8的扫描速度函 数跳过不计算，在偏移剖面段的计算中跳过中心道（速度分析位置）不计算。子进程的计 算完成后，主进程对CRP道集求和，便形成了9个偏移剖面段的中心道，并且进一步转换为 速度谱上空缺的、序号为-8、-6、-4、-2、0、2、4、6、8的扫描速度函数的计算结果。这 种措施可以使扫描速度叠前时间偏移的计算量减少大约15%。以上各数字仅仅为示例，处 理人员可以根据实际情况指定其他的数字。

由于能够显著提高叠前时间偏移速度分析的计算速度，缩短作业周期，因此本发明能 够适用于具有较多速度分析位置的大面积三维地震勘探工区。

实施例一

本实施例以一具体实施例说明本发明提供的叠前时间偏移最佳速度剖面计算方法的 有益效果。本实施例中，输入数据的测线范围是871-900，CMP范围是553-2130，共有4600323 道，采样间隔4ms，每道2000个样点，数据规模35115.23MB，这是三维工区中数据的一部 分。速度分析位置42个，采用原来方式作业运行时间为151:16:11，采用6个节点24个进程 的并行方式作业运行时间为9:43:36，缩短为原来方式的6.43%；而且每个节点仅仅需要7个 速度谱的内存规模。采用每3条测线输入1条测线，每3个CMP输入1个CMP，同样采用6个 节点24个进程的并行方式作业运行时间为1:02:14，进一步缩短为原来方式的0.69%。图3为 采用全部输入数据算出的测线890、CMP1500处的速度谱（局部），图4为若干扫描速度对 应的CRP道集（局部），图5为若干扫描速度对应的偏移剖面段（局部）。图6为采用九分 之一输入数据算出的测线890、CMP1500处的速度谱（局部），图7为若干扫描速度对应的 CRP道集（局部），图8为若干扫描速度对应的偏移剖面段（局部）。从相应的图件对比可 以看出，采用九分之一输入数据算出的结果基本相同，仅有细微的差别，说明这种方式是 可行的。

除了采用并行计算以外，本发明的叠前时间偏移速度分析与建场的处理流程与叠加速 度分析与建场非常相似，如图9所示。因此，具有常规地震数据处理经验的处理人员也能 够确定叠前时间偏移速度参数，使叠前时间偏移更加便于大规模推广使用。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说 明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护 范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在 本发明的保护范围之内。