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基于GPU高性能计算平台的纵横波联合反演

作　者: 崔栋
导　师: 宋建国
学　校: 中国石油大学(华东)
专　业: 地球探测与信息技术
关键词: 纵横波联合反演 AVA稀疏脉冲广义线性反演 GPU
分类号: P631.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

纵横波叠前反演能够提供更精确的储层物性信息，消除假象。采用广义线性反演方法，相比于传统的近似公式，能够更准确的反映Zoeppritz方程的变化规律，从而得到更完善的反演结果。本文采用的叠前稀疏脉冲AVA广义线性反演，是一种建立在稀疏脉冲基础上的叠前AVA广义线性反演。该方法采用L1模稀疏脉冲反褶积在反演前即消除掉子波的效应，提高地震资料的分辨率，从而避免了反演的过程加入褶积，在反演中取得了很好的效果。在本文中，完整的推导了广义线性反演的相关公式，分析了Zoeppritz方程各参数的线性化趋势，形成了完整的多波联合反演、单一纵波反演、单一横波反演的叠前三参数反演方法。反演可以得到地层的纵波速度、横波速度和密度信息，从而有效地指导岩性和流体预测、含油性分析。CUDA是一种GPU并行架构，通过该架构进行多线程运算，可以有效地将程序并行化，极大地提高程序运行的效率。近年来，GPU并行运算越来越多的运用于石油勘探领域，在波动方程正演、成像方面应用愈加广泛，并有着理想的加速效果。叠前反演也是一种大运算量，大数据量的处理过程，因此本文将GPU并行计算运用于叠前反演计算中，并且取得了良好的加速效果，这也预示着GPU运算将会在石油勘探中有光明的前景。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章前言  8-15
  1.1 研究的背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-13
  1.3 研究思路与技术路线  13
  1.4 论文的创新点  13-14
  1.5 论文的内容安排  14-15
第二章 AVA 理论基础  15-33
  2.1 反射系数随入射角和地层参数的变化  15-22
    2.1.1 反射系数随入射角度的变化  16-18
    2.1.2 反射系数随地层参数的变换关系  18-22
  2.2 Zoeppritz 方程及其近似公式  22-31
    2.2.1 纵波反射系数近似公式  22-26
    2.2.2 转换横波反射系数近似公式  26-31
  2.3 AVA 正演 ADCIG  31-33
第三章稀疏脉冲反褶积  33-41
  3.1 反褶积的概念  33-38
    3.1.1 褶积模型和反褶积  33-34
    3.1.2 最佳维纳滤波  34-36
    3.1.3 最小平方反褶积  36-38
  3.2 稀疏脉冲反褶积  38-40
    3.2.1 稀疏脉冲反褶积概述  38
    3.2.2 L1 模稀疏脉冲反褶积  38-39
    3.2.3 L1 模稀疏脉冲反褶积的效果  39-40
  3.3 本章总结  40-41
第四章广义线性反演的理论基础  41-53
  4.1 广义线性反演综述  41
  4.2 Zoeppritz 方程参数的线性化趋势  41-46
  4.3 联合反演相关公式推导及求解  46-52
    4.3.1 广义线性反演公式推导  46-51
    4.3.2 超定方程组的求解  51-52
  4.4 低频补偿  52-53
第五章 GPU 并行计算在地球物理计算中的应用  53-66
  5.1 GPU 的 CUDA 并行架构基础  53-55
  5.2 CUDA 编程模型  55-57
  5.3 GPU 在地球物理领域的应用  57-61
    5.3.1 二维有限差分 GPU 算法  58-59
    5.3.2 GPU 弹性波高阶有限差分法数值模拟  59-61
  5.4 GPU 在广义线性反演过程中的加速算法  61-65
    5.4.1 Batch 并行方式  61-62
    5.4.2 利用 Batch 并行进行反演  62-63
    5.4.3 大数据量的存储、传输及优化  63-65
  5.5 本章总结  65-66
第六章模型试算与实际数据  66-80
  6.1 模型试算一：层状模型  66-69
  6.2 模型试算二：Marmousi 2 模型  69-75
  6.3 胜利某探区实际资料  75-80
结论和认识  80-82
参考文献  82-87
攻读硕士学位期间取得的学术成果  87-88
致谢  88

基于GPU高性能计算平台的纵横波联合反演

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