基于MPI的Marchenko格林函数重构方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于MPI的Marchenko格林函数重构方法及系统，属于地震资料叠前深度偏移成像领域。该方法基于MPI，以初始格林函数和校正后的地震数据作为输入，按照地下的聚焦点的坐标进行并行任务划分，以迭代反演的方法对Marchenko方程进行数值求解得到上行格林函数和下行格林函数。利用本发明专利技术大幅提升了Marchenko格林函数重构的计算效率。Marchenko格林函数重构的计算效率。Marchenko格林函数重构的计算效率。

【技术实现步骤摘要】
基于MPI的Marchenko格林函数重构方法及系统


[0001]本专利技术属于地震资料叠前深度偏移成像领域，具体涉及一种基于MPI的Marchenko格林函数重构方法及系统。

技术介绍

[0002]格林函数为单脉冲点源的响应函数，其对地震成像及地震数据重构至关重要。以地震干涉法为代表的常规格林函数重构方法是一种数据驱动的方法，其无需介质信息，仅通过地震记录之间的相互作用即可重构格林函数，但此方法需要在地下某位置处设置检波点，同时需要在介质周围设置震源点。
[0003]当前勘探地震主要以单边照明为主，不符合地震干涉法基本假设条件。同常规地震干涉方法相比，Marchenko格林函数重构方法无需在介质内部设置真实检波点，仅需单边照明即可进行格林函数重构。同时，Marchenko格林函数重构方法所得上行及下行格林函数中既包含一次反射波信息，又包含层间多次波信息。
[0004]中国专利公开文献CN107958266A公开了一种基于MPI并行将连续属性进行离散化的方法，其包括：首先，读取信息系统的数据，将信息系统水平划分为m个样本数据子集，通过通信分配给n个节点；其次，每个节点并行对数据进行归一化处理，得到新的数据，再并行对属性进行聚类，通过通信合并聚类结果；最后根据聚类结果进行区间划分，并对不同的区间进行属性编码，从而得到连续属性离散化的结果，构造出属性离散化后的信息系统，从而能利用粗糙集知识进行属性约简等后续工作；中国专利公开文献CN110927921A公开了一种数字光栅辅助自动聚焦方法及装置，其通过设置数字微镜器件DMD模块，经过照明光源照射后，生成数字光栅图形，通过设置投影镜头，可将数字光栅图形投射在三维平台上，通过设置观测模块和控制模块，可判断投影镜头是否离焦，然后控制三维平台完成粗聚焦，通过设置传感器模块，能够实时反馈三维平台位置信息，并通过控制模块调整三维平台，完成精聚焦；中国专利公开文献CN109490425A公开了一种基于格林函数重构技术的无源材料低频反射系数测量方法，其包括：1)利用时反技术获得多维马尔琴科方程中的反射波时反项；2)重构水听器到试样表面的散射波格林函数；3)数值时反实现散射波聚焦；4)反射系数测量值的计算。本专利技术通过时反技术得到多维马尔琴科方程中的反射波时反项，进而代入简化后的多维马尔琴科方程获得水听器到试样表面的散射波格林函数，然后将重构的散射波格林函数与对应水听器位置的反射波时反项进行卷积并对所有阵元卷积项求和得到散射波在试样表面的聚焦。
[0005]以地震偏移成像为目的，需要在目标区设置多个聚焦点进行Marchenkok格林函数重构，此过程计算量大，内存消耗高，单一计算节点难以满足工业生产需求。格林函数对地震成像至关重要，其重构精度直接关乎地震成像精度，面向高精度格林函数重构需求及多聚焦点Marhenko格林函数重构计算量大的问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于解决上述现有技术中存在的难题，提供一种基于MPI的Marchenko格林函数重构方法及系统，大幅提升计算效率。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术的第一个方面，提供了一种基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，所述方法基于MPI，以初始格林函数和校正后的地震数据作为输入，按照地下的聚焦点的坐标进行并行任务划分，以迭代反演的方法对Marchenko方程进行数值求解得到上行格林函数和下行格林函数。
[0009]本专利技术的进一步改进在于，所述方法包括：
[0010]步骤一：确定聚焦点个数和各个聚焦点的坐标；
[0011]步骤二：启动MPI并行环境；
[0012]步骤三：设定计算节点的数量，将计算节点从0开始编号，并将0号计算节点作为主节点，将其它计算节点作为从节点；
[0013]步骤四：主节点将任务分配给每一个从节点，每一个从节点完成任务获得聚焦波场；
[0014]步骤五：每一个从节点利用聚焦波场计算得到格林函数；
[0015]步骤六：各个从节点将格林函数输出；
[0016]步骤七：结束MPI并行环境。
[0017]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤四中的主节点将任务分配给每一个从节点的操作包括：
[0018]主节点读入聚焦目标区中的各个聚焦点的坐标并将坐标发布给各个从节点。
[0019]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤四中的每一个从节点完成任务获得聚焦波场的操作包括：
[0020]每个从节点利用下面的公式获得聚焦波场：
[0021][0022][0023][0024][0025]其中，和分别为地下x
i
处聚焦的第k次迭代的下行聚焦函数和上行聚焦函数；
[0026]为第k次迭代得到的散射尾波；
[0027]R(x0,x'0,t)为在x'0点处激发x0处接收得到的地表反射响应；
[0028][0029]为从地表激发点到地下聚焦点之间的透射响应的逆；
[0030]G
d
(x
′0，x
i
，-t)为初始格林函数G
d
(x'0,x
i
,t)的逆时变换结果；
[0031]θ是窗函数，具体如下：
[0032][0033]其中，t是时间，t
d
为从聚焦点到地表震源点直达波走时。
[0034]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤五的操作包括：
[0035]每个从节点利用下式计算得到上行格林函数和下行格林函数：
[0036][0037]其中，G-(x
i
,x0,t)和G
+
(x
i
,x0,t)分别为地表x0点处激发并在地下x
i
接收得到的上行格林函数和下行格林函数；
[0038]f
1-(x0,x
i
,t)和f
1+
(x0,x
i
,t)分别为在地下x
i
处聚焦的上行聚焦函数和下行聚焦函数，其值采用和的值。
[0039]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤二是通过调用MPI_Init实现的；
[0040]所述步骤六各个从节点是通过调用文件输出函数将格林函数输出的；
[0041]所述步骤七是通过调用MPI_Finalize结束并行环境的。
[0042]本专利技术的进一步改进在于，所述步骤一的操作包括：
[0043]根据成像目标及计算能力划分聚焦目标区；
[0044]依据地质构造特征确定聚焦点的离散间隔，设总的聚焦点的个数为n；
[0045]对聚焦目标区进行网格化，确定每一个聚焦点的x,y坐标。
[0046]本专利技术的进一步改进在于，在所述步骤一之前还包括：
[0047]采集常规的地震记录；
[0048]对采集到的地震记录进行校正，使其满足Marchenko格林函数重构需求。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，其特征在于：所述方法基于MPI，以初始格林函数和校正后的地震数据作为输入，按照地下的聚焦点的坐标进行并行任务划分，以迭代反演的方法对Marchenko方程进行数值求解得到上行格林函数和下行格林函数。2.根据权利要求1所述的基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，其特征在于：所述方法包括：步骤一：确定聚焦点个数和各个聚焦点的坐标；步骤二：启动MPI并行环境；步骤三：设定计算节点的数量，将计算节点从0开始编号，并将0号计算节点作为主节点，将其它计算节点作为从节点；步骤四：主节点将任务分配给每一个从节点，每一个从节点完成任务获得聚焦波场；步骤五：每一个从节点利用聚焦波场计算得到格林函数；步骤六：各个从节点将格林函数输出；步骤七：结束MPI并行环境。3.根据权利要求2所述的基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，其特征在于：所述步骤四中的主节点将任务分配给每一个从节点的操作包括：主节点读入聚焦目标区中的各个聚焦点的坐标并将坐标发布给各个从节点。4.根据权利要求3所述的基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，其特征在于：所述步骤四中的每一个从节点完成任务获得聚焦波场的操作包括：每个从节点利用下面的公式获得聚焦波场：每个从节点利用下面的公式获得聚焦波场：每个从节点利用下面的公式获得聚焦波场：每个从节点利用下面的公式获得聚焦波场：其中，和分别为地下x
i
处聚焦的第k次迭代的下行聚焦函数和上行聚焦函数；为第k次迭代得到的散射尾波；R(x0,x'0,t)为在x'0点处激发x0处接收得到的地表反射响应；处接收得到的地表反射响应；为从地表激发点到地下聚焦点之间的透射响应的逆；G
d
(x
′0，x
i
，-t)为初始格林函数G
d
(x'0,x
i
,t)的逆时变换结果；θ是窗函数，具体如下：
其中，t是时间，t
d
为从聚焦点到地表震源点直达波走时。5.根据权利要求4所述的基于MPI的Marchenko格林函数重构方法，其特征在于：所述步骤五的操作包括：每个从节点利用下式计算得到上行格林函数和下行格林函数：其中，G-(x

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冬，李博，白英哲，崔月，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：