[发明专利]地震叠前时间偏移的处理方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及计算机高性能计算领域、石油地震勘探领域，具体涉及一种地震叠前时间偏移的处理方法和系统。

背景技术

在地震石油勘探等领域，地震叠前时间偏移(PreStack Time Migration，PSTM)是复杂构造成像最有效的方法之一，能适应纵横向速度变化较大的情况，适用于大倾角的偏移成像。PSTM已进行了多年研究，上世纪九十年代初期开始初步应用，中后期在不少探区的地震勘探中发挥了重要作用，进入本世纪后开始了较为广泛的应用，目前部分处理公司和计算中心已把该技术作为常规软件加入到常规处理流程中，成为获取保幅信息实现属性分析、AVO/AVA/AVP反演和其它参数反演的重要步骤和依据。

PSTM每输出一个地震道，就是一次海量运算。以1毫秒采样，6秒数据为例，一个地震道的输出需要至少1000万道甚至更多(偏移孔径决定)的输入道，每一个点要做两次均方根运算以及两次加法运算，振幅补偿两次乘法运算。如此计算下来，实现一道偏移需要1000000×6000×2×(平方+加法+乘法)次数学运算，计算量和需要处理的数据量都极其巨大！目前，人们往往使用大规模的服务器集群来进行叠前偏移处理，其原理是将数据先分配到各个CPU核上，然后由各个CPU核单独进行计算，最后将结果汇总输出。这种做法消耗了大量的时间、电力和维护费用。而且，随着人们对石油勘探地震资料处理的周期要求越来越短，精度要求越来越高，服务器集群的规模越做越大，在系统构建成本、数据中心机房空间、内存和I/O带宽、功耗散热和电力限制、可管理性、编程简易性、扩展性、管理维护费用等方面都面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明要解决的技术问题时提供一种地震叠前时间偏移的处理方法和系统，以解决地震叠前时间偏移的处理效率低下的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种地震叠前时间偏移(PSTM)的处理方法，该方法包括并行发起的N个PSTM处理流程，每个PSTM处理流程包括：

FFT计算步骤，读取待处理批次的地震道数据并进行FFT计算，并将各批次的FFT计算结果交替缓存入该PSTM处理流程对应的空闲的第一或第二缓冲区；

PSTM计算步骤，交替对该PSTM处理流程对应的第一或第二缓冲区中各批次FFT计算结果进行PSTM计算。

可选地，应用该方法的系统包括1个中央处理器(CPU)端和(N-1)个集成众核(MIC)端，其中N个处理流程的FFT计算步骤由CPU端实现，所述N个处理流程中的PSTM计算步骤分别由该CPU端和(N-1)个MIC端实现，所述PSTM计算步骤由MIC端实现时，所述CPU端将第一、第二缓冲区中的FFT计算结果异步传输至MIC端。

为解决前述技术问题，本发明还提供了一种地震叠前时间偏移(PSTM)的处理系统，该系统包括N个并行的执行单元，各执行单元包括：

FFT计算模块，用于读取待处理批次的地震道数据并进行FFT计算，还用于将各批次的FFT计算结果交替缓存入该执行单元的空闲的第一或第二缓冲区；

第一缓冲区、第二缓冲区，用于缓存各批次的FFT计算结果；

PSTM计算模块，用于交替对该执行单元的第一缓冲区、第二缓冲区的FFT计算结果进行PSTM计算。

可选地，该系统包括1个中央处理器(CPU)端和(N-1)个集成众核(MIC)端，对应的，其中N个执行单元的FFT计算模块和第一、第二缓冲区由CPU端实现，所述N个执行单元的PSTM计算模块分别由该CPU端和(N-1)个MIC端实现；所述系统还包括CPU端实现的异步传输模块，所述执行单元的PSTM计算模块由MIC端实现时，所述异步传输模块，用于将该执行单元第一、第二缓冲区中的FFT计算结果异步传输至MIC端实现的PSTM计算模块。

本发明方法和系统采用并行处理的方式，可有效提高地震叠前时间偏移处理的效率，另外，将FFT计算部分放在CPU端执行，PSTM计算部分采用CPU与MIC同时并行计算，而且大大降低了功耗，减少了机房构建成本和管理、运行、维护费用，而且这种方法实现简单，需要的开发成本低。

附图说明

图1为本发明地震叠前时间偏移的处理方法实施例1的示意图；

图2为实现叠前时间偏移加速逻辑结构图；

图3为异步并行实现的逻辑结构图；

图4为本发明地震叠前时间偏移的处理方法实施例2的示意图；

图5为地震叠前时间偏移的处理系统的模块结构示意图。

具体实施方式

为了改进现有技术中的缺陷，进行如下分析：