[發明專利]一種地震數據的地震道集并行抽取方法

有效

• 申請號: 201510073212.7
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104570063B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 武杰;張捷
• 申請（專利權）人: 合肥艾銳存儲技術有限公司
• 主分類號: G01V1/24
• 分類號: G01V1/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種地球勘探中海量地震數據存儲技術和設備，尤其涉及一種地震數據的地震道集并行抽取方法。

背景技術

隨著地震勘探技術的不斷進步和多道多分量地震勘探采集技術的應用，使得地震勘探的數據量巨大，這給地震數據的存儲和處理帶來了一定的困難。在地震數據存儲過程中，地震數據一般以地震道為單位記錄組成一種特殊的文件格式(如SEG-Y、SEG-D文件格式等)，其存儲的地震數據信息結構如圖1所示，它是由文件卷頭信息和地震道信息組成，其中地震道信息包括地震道頭信息和地震道數據兩部分。根據卷頭和道頭信息可從地震數據文件中獲取多種地震道集，地震道集是地震數據中具有某一共同屬性的地震道的集合，它是地震數據處理中的基本模塊，比如常用的地震道集有共炮點道集(CSG)、共接收點道集(CRG)、共中心點道集(CMP)和共偏移距道集(COG)。通常地震數據文件根據某一種地震道集按順序方式記錄，故該地震道集中的地震道在地震數據文件中是連續的(簡稱為連續式地震道集)，此時其它幾種地震道集中的地震道就無法保持連續，在地震數據文件中呈離散分布(簡稱為非連續式地震道集)。根據地震道的不同屬性，從圖1中的M個地震道獲取不同的地震道集組合，稱為道集抽取。

當地震數據存儲介質為磁盤時，在抽取非連續式地震道集過程中，由于待抽取的地震道位置不連續，故磁盤讀取完一個地震道數據后，磁頭需要機械移動到下一個地震道數據的位置，才能重新開始讀數據操作，即磁盤的訪問過程屬于隨機訪問。訪問數據時，磁盤的響應時間由磁頭的尋道時間、旋轉延時時間和傳送時間三部分組成。目前市場上主流磁盤的尋道時間典型值是4.6ms，旋轉延時則取決于磁盤的轉速：普通7200RPM硬盤的轉動延遲是4.2ms，而高端10000RPM的是3ms。傳送時間包括內部數據傳送時間和外部數據傳送時間，其中內部數據傳送時間是指當磁盤存儲器的尋址工作完成之后，磁頭至硬盤緩存之間的數據時間；外部數據傳送時間為電腦通過數據總線從磁盤內部緩存區中所讀取數據的時間。目前主流磁盤的內部數據傳送速率在70～90MB/s，而外部數據傳輸速率在100MB/s以上。對于地震道而言，一般單個地震道數據量都不大，約為30KB，其傳送時間為0.3～0.4ms。因此，磁盤在小數據讀寫過程中，尋道時間和旋轉延時遠大 于傳送時間。可見大量的隨機小數據訪問，致使機械磁盤的性能大大下降，成為抽取非連續式地震道集的I/O瓶頸。

在實際地震數據處理方面，地震數據處理動輒需要處理數以TB的海量數據，在對地震數據進行數理方法如靜校正、疊加、DMO、濾波等處理時，處理過程中需要反復抽取不同的地震道集數據。故地震數據處理具有處理的數據量大、處理過程多和反復處理等特征，這些特征帶來了巨大的磁盤I/O訪問量問題，因此，存儲設備的I/O性能成為海量地震數據處理時間的一個關鍵因素。

綜上分析，從地震數據存儲和處理的特征反映了地震勘探數據處理系統中將面臨的一個關鍵問題：磁盤I/O所花費的時間占總處理的時間比例越來越大。在地震勘探數據處理系統中，提供一種專門快速地實現地震數據的存儲系統顯得尤為重要。磁盤陣列技術由于其自身所具有的諸多優點正在得到越來越廣泛的應用，它是由多塊磁盤構成的一種超大容量存儲系統，已成為地震數據存儲中常用的存儲設備。但目前基于磁盤陣列設計的地震數據存儲系統無法克服隨機小數據訪問I/O效率低的問題。

常規的基于磁盤陣列抽取地震道集的流程如圖2所示，地震數據處理軟件將地震道集請求根據索引轉換成一系列的讀地震道的讀請求，即標準的seek和read函數調用。當操作系統接收到這些函數調用后，會將其發送給磁盤陣列控制器，控制器再根據具體情況指揮相應的磁盤進行地震道數據的讀取操作。地震數據處理軟件在接收到地震道數據后，將發送執行下一個地震道數據讀取過程。最后循環直至所有的地震道都正確執行完后，地震數據處理軟件可獲得地震道集數據。從常規的地震道集抽取流程可以看出，因為read函數一般為阻塞調用，所以只有在當前地震道數據訪問結束后，才能發起下一地震道指令數據讀取，即是以串行方式來讀取地震道集中的各個地震道數據。

根據上述流程，分析抽取連續式地震道集的性能：在磁盤上讀取一塊數據所需要的時間T_total可描述為

T_total＝t_seek+t_delay+t_s (1)

式中，t_seek為尋道時間，t_dclay為旋轉延時，t_s為傳送時間。