一种地震波旅行时场建立方法与装置与流程

本发明涉及地球物理勘探领域中的地震资料处理，特别涉及一种地震波旅行时场建立方法与装置。

背景技术：

1、地震波旅行时模拟是研究地震波传播规律、层析速度建模、克希霍夫偏移成像的关键技术。以速度层析反演为例，地震波旅行时计算时间大约占整个反演时间的80％，大幅度提高地震波旅行时计算效率，能够显著提升速度反演效率，在同样时间内增加反演迭代次数，从而提高反演精度。

2、目前，国内外对这个问题研究的焦点在解程函方程与提高计算速度上，已有较大的进展，研究出了一些有效的方法，但还存在一定的问题。目前计算地震波旅行时的方法主要有：基于有限差分方法和基于惠更斯原理的波前方法。

3、两种方法各有优缺点，一般基于有限差分的方法能适应速度剧烈变化，有较强速度适应能力，但这种方法计算出的旅行时误差随差分网格增大而增加。减小差分网格的尺寸，不仅成几何级数地增加计算量，而且也增加了反演未知数的个数，增加了反演的不确定性。基于惠更斯波前的方法一般有较小的旅行时误差，但计算量较大，对速度的非均匀适应性也较差。此外，还有基于费马原理的旅行时最小路径法，应用图论理论可极大的提高射线追踪的速度，该方法虽速度快，但计算精度较差。

4、故，如何在保证计算精度的前提下，提高地震波旅行时场的计算效率，是目前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种地震波旅行时场建立方法与装置，能够显著提高地震波旅行时场的计算速度。

2、第一方面，本发明实施例提供一种地震波旅行时场建立方法，包括：

3、中心节点确定步骤，将目标区域中震源点所在网格节点作为中心节点；

4、初至波旅行时场优化步骤，从所述中心节点开始，逐步确定当前轮次可并行计算的待计算网格节点，采用并行计算的方式，通过逆风差分优化各待计算网格节点处的初至波旅行时，直至得到每个网格节点处的初至波旅行时，得到优化后的初至波旅行时场。

5、第二方面，本发明实施例提供一种地震波旅行时场建立装置，包括：

6、中心节点确定模块，用于将目标区域中震源点所在网格节点作为中心节点；

7、初至波旅行时场优化模块，用于从所述中心节点开始，逐步确定当前轮次可并行计算的待计算网格节点，采用并行计算的方式，通过逆风差分优化各待计算网格节点处的初至波旅行时，直至得到每个网格节点处的初至波旅行时，得到优化后的初至波旅行时场。

8、第三方面，本发明实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其中，该计算机程序/指令被处理器执行时实现上述地震波旅行时场建立方法。

9、第四方面，本公开实施例提供一种服务器，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述地震波旅行时场建立方法。

10、本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：

11、(1)本发明实施例提供的地震波旅行时场建立方法，根据逆风差分格式特点，更新边界(待计算边界)沿点源周围同步扩散，采用并行计算的方式计算当前轮次确定的各待计算网格节点处的地震波旅行时，在保证计算精度的前提下，大幅提高计算效率；同时，该方法不受网格大小的限制。

12、(2)本发明实施例提供的地震波旅行时场建立方法，采用gpu协同计算，充分发挥gpu多核性能，大幅提高计算效率。测试结果表明，gpu计算效率是cpu计算效率50倍以上。

13、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

14、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

技术特征：

1.一种地震波旅行时场建立方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述中心节点开始，逐步确定当前轮次可并行计算的待计算网格节点，具体包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述目标区域为二维区域，网格节点索引号与所述中心节点索引号间的距离通过下述公式(1)确定：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，若所述目标区域为三维区域，网格节点索引号与所述中心节点索引号间的距离通过下述公式(2)确定：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初至波旅行时场优化步骤后，还包括：

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若所述目标区域内存在二次波，所述初至波旅行时场优化步骤后，还包括：

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述采用并行计算的方式，具体包括：

8.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述采用并行计算的方式，具体包括：

9.一种地震波旅行时场建立装置，其特征在于，包括：

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1～8中任一项所述的地震波旅行时场建立方法。

11.一种服务器，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储于存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1～8中任一项所述的地震波旅行时场建立方法。

技术总结
本发明公开了一种地震波旅行时场建立方法与装置。所述方法包括，将目标区域中震源点所在网格节点作为中心节点；从中心节点开始，逐步确定当前轮次可并行计算的待计算的网格节点，采用并行计算的方式，通过逆风差分优化各待计算网格节点处的初至波旅行时，直至得到每个网格节点处的初至波旅行时；由各个网格节点处的初至波旅行时构成初至波旅行时场。该方法能够显著提高初至波旅行时场的计算速度；同时，以该方法为基础，通过迭代优化的方法可以继续快速准确的得到含有二次波时的地震波旅行时场。

技术研发人员：张才,王春明,崔兴福,刘依谋,崔栋,侯思安,朱波,刘卫东,秦楠
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31