GPU/CPU协同并行计算海量地震资料叠前逆时偏移理论与应用

地震叠前逆时偏移技术在地震成像领域的优势毋庸置疑，然而其固有的海量计算和海量存储等缺点已经成为制约这项技术推向实际应用的瓶颈。传统的处理手段和计算机硬件技术已经滞后于石油勘探的需求，多核处理器GPU的出现为逆时偏移提供了新的选择。本项目拟采用GPU/CPU协同并行计算技术加速实现叠前逆时偏移以解决海量计算的问题，加速比比相同价格的CPU集群预计可达50倍以上，从而可加速推广逆时偏移的实际应用。由于单GPU内存较小的缺点，对于三维超大孔径逆时偏移需要采取多GPU多卡并行实现的策略，这也是本项目研究的重点问题之一。另外，我国油田大多位于陆上，起伏地表的问题不可回避，因此本项目将开展从起伏地表直接进行逆时偏移的研究。最后，针对近几年来国际上逆时偏移研究的焦点和难点以及实际生产的需求，本项目拟开展VTI/TTI各向异性叠前逆时偏移及GPU加速方面的研究。

1、研究了声波方程无数值频散的快速展开解析解法，在此基础上分析了有限差分法数值频散产生的原因，并采用最小二乘方法对相对误差进行优化，大幅度提高了数值模拟的精度；采用了非分裂的最有匹配层吸收边界条件，优势是适合GPU加速；.2、深化研究了叠前逆时偏移在实际应用中的关键技术环节。提出了一种适合GPU加速的起伏地表边界条件的处理方法；在随机边界法研究得基础上，提出了两种新的波场重构策略，用以解决逆时偏移中的波场存储问题；分析了逆时偏移过程中的成像假频问题并提出了相应的反假频解决方案；研究并实现了各向异性声波逆时偏移方法。.3、开发了地震波场声波正演模拟软件《GPU/CPU协同并行计算地震波场正演室内采集系统》并将其推广到实际生产中，处理了Chevron，新疆哈拉哈塘， 西秋171线，中石化起伏地表二维波场模拟以及南阳油田，中石化加蓬海三维区块数值模拟等项目，取得了良好的经济效益和社会效益；.4、开发了地震波场声波叠前逆时偏移软件《GPU/CPU协同并行计算地震波场叠前逆时偏移系统》并将其推广到实际生产中，处理了南阳油田，西秋171线的二维实际资料逆时偏移以及江汉油田潭口区块，青海油田坤北区块，华北油田中岔口区块以及南阳油田某区块等三维实际资料的逆时偏移处理，取得了良好的实际效果并实现了良好的经济效益和社会效益；