一种碳酸盐岩储层的逆时偏移方法技术

本发明专利技术公开了一种碳酸盐岩储层的逆时偏移方法，该方法采用针对碳酸盐岩的缝洞孔隙构造常伴随有由于构造运动所形成的断裂和大角度的形态扭曲，运用逆时偏移方法对其进行精确刻画，本发明专利技术有限差分方法求解波动方程进行地震波场模拟，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，震源波场恢复部分采用逆PML波场恢复技术，计算部分采用GPU并行加速技术。本发明专利技术采用PML吸收边界条件，比随机边界条件更能够有效的消除边界反射干扰，采用逆PML波场恢复技术，相比于传统的波场存储策略，在不增加计算量的前提下，大幅减少了存储量的需求，而且波场恢复效果良好，无振幅衰减，采用GPU并行加速技术，提高了运算效率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，该方法采用针对碳酸盐岩的缝洞孔隙构造常伴随有由于构造运动所形成的断裂和大角度的形态扭曲，运用逆时偏移方法对其进行精确刻画，本专利技术有限差分方法求解波动方程进行地震波场模拟，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，震源波场恢复部分采用逆PML波场恢复技术，计算部分采用GPU并行加速技术。本专利技术采用PML吸收边界条件，比随机边界条件更能够有效的消除边界反射干扰，采用逆PML波场恢复技术，相比于传统的波场存储策略，在不增加计算量的前提下，大幅减少了存储量的需求，而且波场恢复效果良好，无振幅衰减，采用GPU并行加速技术，提高了运算效率。【专利说明】
本专利技术属于逆时偏移领域，尤其涉及。
技术介绍
碳酸盐岩
技术介绍
碳酸盐岩储层结构和渗流通道多以孔洞及将其连接的裂缝构造为主，该类储层通常为高渗透类储层。国内外大量油气勘探实践证明，碳酸盐岩储层主要具备高渗透性，孔隙构造微幅且复杂，非均质性较强等特点，也为地震勘探方法精确识别该类储层带来了较大的困难。由于碳酸盐岩储层构造的反射波散射严重，能量较弱，且构造复杂致使反射波相干性较差，运用传统的偏移方法难以有效识别碳酸盐岩储层。近年来，一些学者致力于碳酸盐岩储层的成像技术研究，张红军(2011)针对盐下碳酸盐岩储层进行了叠前深度偏移成像分析；王小卫(2011)利用波动方程叠前偏移方法对在碳酸盐岩地层成像；白英哲(2011)将Q偏移应用到了塔里木盆地碳酸盐岩储层的成像处理中。但由于碳酸盐岩的缝洞孔隙构造常伴随有由于构造运动所形成的断裂和大角度的形态扭曲，常规的偏移方法难以对其进行精确刻画。 逆时偏移的成像理论基础来自于Claerbout提出的时间一致性成像原理(Claerbout, 1971)，即成像点存在于地层内下行波波至时间与某一上行波波至时间相一致之处。对于逆时偏移来说就是成像点位于震源波场外推与接收波场外推时间相一致之处。因此在逆时偏移的算法过程中主要涉及波场的正向及反向延拓计算和激发点波场与检波点波场的相关成像计算。 边界条件方面，现有技术一种是采用随机边界条件，通过在边界外围设置随机减速层，将边界处波场以随机噪音的形式保存下来，因此只需保存最大时刻波场，即可通过方程的逆运算，获取激发点的历史时刻波场，进行逆时成像；另一种方案是针对吸收边界条件，进行波场保存，在逆时成像过程中，通过读取磁盘中记录下的历史时刻波场进行成像计算。针对后者，也可采用设置检查点波场，保存部分历史波场，然后通过调取检查点波场进行正向波场延拓来获取相应时刻的波场信息。 计算效率方面，现有技术可分为串行计算和并行计算两种方向。串行计算方案计算成本较高，影响普及应用。并行计算分为MPI并行和GPU并行加速技术。 现有技术方案在进行有限差分求解波动方程进行波场模拟过程中，采用常规的有限差分系数，会产生一定的数值频散，影响数值模拟的准确性。 通过采用随机边界条件，虽然解决了存储量的问题，但是会产生随机噪音，进一步影响了成像的精度。若采用PML完全匹配层吸收边界条件，则需要对波场信息进行存储，其存储量颇为巨大，是目前计算机技术很难实现的，较为严重的影响了逆时偏移技术的工业应用。而针对PML边界条件结合检查点的存储方案，虽然一定程度上的解决了存储问题，但是对计算量的需求却大大的提升了。 计算效率方面，采用传统的串行计算模式，计算效率比较低。采用MPI并行技术，可以一定程度的提高计算效率，但是需要很大的经济成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供，旨在解决逆时偏移成本高以及与存储量需求大的问题，同时，有效消除由于数值计算引发的边界噪音，提高成像算法的精度，充分利用逆时偏移算法在复杂介质成像方面的优势，提高碳酸盐岩储层裂缝及溶洞的识别精度。 本专利技术是这样实现的，采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，震源波场恢复部分采用逆PML波场恢复技术，计算部分采用GPU并行加速技术。 进一步，采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟的具体方法为: 如果用U表示某一时刻t 二维空间任一点(X，z)处的位移，二维声波方程可表示如下: 【权利要求】1.，其特征在于，所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，震源波场恢复部分采用逆PML波场恢复技术，计算部分采用GPU并行加速技术； 该方法采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟，具体方法为: 用U表示某一时刻t 二维空间任一点(X，z)处的位移，二维声波方程可表示如下: O2U f 62U I C1U Cix2 CZ2 V2 Cf 式中，U为声波波场，V为速度场，时间导数采用二阶中心差分、空间导数为2N阶差分精度的二维声波方程的高阶有限差分格式为: CT+1 (XsZ) = 2U,t(xiz)^U,t-4 (λ.?ζ) + Λν {c； } 式中，C；= X^(x + /,z) /-.VC^ = ^^/(A-,z + /) 其中，S1为有限差分系数,即 , N { t\lfl T~T 1: / ,V" I—1J 11 1 ,— -j Tl-~Λ— 伽2-哺(I.2-/2) 1-1 i.=/+! c2.如权利要求1所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法，其特征在于，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，具体方法为: 在边界外围加入PML吸收衰减层，当波场在边界内区域传播时，不发生衰减，当波场进入吸收衰减层后，会发生一定规律的吸收衰减，衰减的形式取决于衰减函数的选取，选择cos衰减函数，加入PML边界条件后的声波方程如下: Pj2Uβ π I^ ^ P2If C2L,、 tJL+A(i)m^lL+A^/)9U = v^ LtL + LLi ctdt.、VX" c~" J 其差分格式如下: υ,,+ι (χ,ζ) =(U)-上--' (x,z)+^^\c；「Un (χ,ζ)} + C2「?/π (χ,ζ)]|1 } 1+tA 1 ; \+?Α 1 ; 1+/J I Λ L 1 ；J1 COS衰减函数公式如下:I i = 0，1，2...L，式中L为吸收衰减层数，i为计算点位置距吸收层内边界距离，B为衰减常数。3.如权利要求1所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法，其特征在于，通过波场的正向模拟后，在震源波场恢复部分，采用逆PML波场恢复技术，实现方程如下: 所述的加入PML边界条件后的声波方程进行离散，设定Un-1U, z)为方程的新数值解，整理差分方程如下:4.如权利要求1所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法，其特征在于，所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法采用GPU并行加速技术，将计算所需数据传至显存内，然后调用编写的GPU版本算法代码，对算法进行加速计算，计算过程中，调用GPU卡内部的高速共享存储器来降低数据的访问 延迟，进一步提高计算效率。【文档编号】G01V1/30GK104133987SQ201410325458【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年7月9日 优先权本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳酸盐岩储层的逆时偏移方法，其特征在于，所述的碳酸盐岩储层的逆时偏移方法采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟，波场传播至边界处的处理方法采用PML吸收边界条件，震源波场恢复部分采用逆PML波场恢复技术，计算部分采用GPU并行加速技术；该方法采用有限差分方法求解波动方程进行波场模拟，具体方法为：用U表示某一时刻t二维空间任一点(x，z)处的位移，二维声波方程可表示如下：∂2U∂x2+∂2U∂z2=1v2∂2U∂t2]]>式中，U为声波波场，v为速度场，时间导数采用二阶中心差分、空间导数为2N阶差分精度的二维声波方程的高阶有限差分格式为：Un+1=(x,z)=2Un(x,z)-Un-1(x,z)+dt2v2{Cx2[Un(x,z)]+Cz2[Un(x,z)]}]]>式中，Cx2[Un(x,z)]=Σl=-NNalΔx2U(x+l,z)]]>Cz2[Un(x,z)]=Σl=-NNalΔz2U(x,z+l)]]>其中，al为有限差分系数，即al=(-1)l+1l2(-1)l+1Πi=1,i≠lNi2Πi=1l-1(l2-i2)Πi=l+1N(i2-l2).]]>...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：石颖，王维红，柯璇，郭雪豹，李婷婷，宋利伟，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23