[發明專利]基于偽譜法的三維聲波方程空間域正演方法及裝置

在審

• 申請號: 201911187548.0
• 申請日: 2019-11-28
• 公開（公告）號: CN112859162A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 閆海洋;孫贊東;朱興卉;王亞靜;范暢
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 薛平;谷敬麗

本申請公開了一種基于偽譜法的三維聲波方程空間域正演方法及裝置，該方法包括：針對三維空間的指定坐標方向，根據所述指定坐標方向的采樣點數和m階求導算子公式，計算指定坐標方向的二階求導算子；所述m階求導算子公式根據傅里葉正變換算法和傅里葉逆變換算法推導得到，m≥1；根據二階求導算子和空間波場確定三維波動方程的空間偏導數，作為三維聲波方程空間域正演結果。本申請可以降低計算機的計算量，且更加適合GPU并行計算，提高運算效率。

技術領域

本申請涉及石油勘探技術領域，尤其涉及一種基于偽譜法的三維聲波方程空間域正演方法及裝置。

背景技術

本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明實施例提供背景或上下文。此處的描述不因為包括在本部分中就承認是現有技術。

偽譜法是地震正演的重要方法。在偽譜法中，時間域通過有限差分求波場對時間的二階偏導數，空間域則通過下述步驟求波場對空間的偏導數：通過離散傅里葉變換的快速算法(Fast Fourier Transformation，FFT)將空間域轉到波數域；然后令轉到波數域的空間域乘以負的波數的平方；之后通過快速傅里葉逆變換(Inverse Fast FourierTransform，IFFT)求波場對空間的二階偏導數。

三維聲波方程為：

其中，u(x,y,z,t)為壓力波場，υ(x,y,z)為空間的速度場。

利用偽譜法對三維聲波方程的空間域進行地震正演時，三維空間坐標x軸、y軸、z軸方向上的空間偏導數均由3個步驟實現，以x軸方向為例，計算步驟如下所示：對空間域進行FFT，FFT結果乘以-k_x²，再對乘以-k_x²之后的FFT結果進行IFFT。每個步驟在運算時都需要進行大量的運算，耗費計算機大量時間，同時多個步驟逐個執行難以適應圖形處理器(Graphics Processing Unit，GPU)的并行計算過程，導致運算效率降低。

發明內容

本申請實施例提供一種基于偽譜法的三維聲波方程空間域正演方法及裝置，用以降低計算機的計算量，且更加適合GPU并行計算，提高運算效率，該方法包括：

針對三維空間的指定坐標方向，根據所述指定坐標方向的采樣點數和m階求導算子公式，計算指定坐標方向的二階求導算子；所述m階求導算子公式根據傅里葉正變換算法和傅里葉逆變換算法推導得到，m≥1；根據二階求導算子和空間波場確定三維波動方程的空間偏導數，作為三維聲波方程空間域正演結果。

本申請實施例還提供一種基于偽譜法的三維聲波方程空間域正演裝置，用以降低計算機的計算量，且更加適合GPU并行計算，提高運算效率，該裝置包括：

計算模塊，用于針對三維空間的指定坐標方向，根據所述指定坐標方向的采樣點數和m階求導算子公式，計算指定坐標方向的二階求導算子；所述m階求導算子公式根據傅里葉正變換算法和傅里葉逆變換算法推導得到，m≥1；確定模塊，用于根據計算模塊計算得到的二階求導算子和空間波場確定三維波動方程的空間偏導數，作為三維聲波方程空間域正演結果。

本申請實施例中，通過傅里葉正變換算法和傅里葉逆變換算法推導得到m階求導算子公式，通過m階求導算子公式可以直接確定指定坐標方向的二階求導算子，再根據二階求導算子和空間波場即可確定三維波動方程的空間偏導數。與現有技術中的偽譜法相比，無需再進行FFT計算和IFFT計算，同時，運算的步驟也減少，從而減少了計算機的運算量，提升了運算效率，單個步驟的運算也更加適合GPU并行計算。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：