井中地震粘弹介质波动方程正演并行算法研究

发布时间：2022-12-18 01:13

　　对地质模型进行波场正演计算可以模拟地震波在地下介质中的传播规律,以明确地质体地震记录特征。本文从粘弹性介质的概念着手说明,并将粘弹性介质的波动方程推导出来,使用交错网格有限差分的方法求解粘弹性介质的速度—应力方程,并介绍震源的特性。地震勘探方向的问题都涉及到大规模的复杂计算,为提高程序计算效率与速度,本文将使用OpenMP并行技术结合正演进行并行运算。论文主要对粘弹性交错网格有限差分波动方程数值模拟进行探讨,并实现基于OpenMP并行技术实现并行计算。主要得出以下成果:本文采用的是应力—速度方程时间二阶空间八阶有限差分法方法模拟二维粘弹性介质模型斜井井中观测系统中各炮点到各个接收点的正演结果。本文使用了VSP和逆VSP两种观测系统进行正演模拟,正演方法可以得到各炮的水平分量和垂直分量的波场快照和地震记录,并对两种观测系统的正演结果进行对比。本文对并行技术进行了介绍和说明,主要对OpenMP进行了深入了解,对其并行模式和并行方法进行了详细介绍和了解。本文实现了OpenMP并行技术的正演方法的并行算法,采取按炮分任务的方式,大幅度地减少了运算时间。在采用不同线程数进行运算后得出,线程数越多... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 选题的目的及意义
    1.2 国内外研究及发展现状
        1.2.1 有限差分法研究现状
        1.2.2 粘弹介质研究现状
        1.2.3 地震勘探中并行技术研究现状
    1.3 主要研究内容与研究思路
第二章 粘弹性介质
    2.1 粘弹性介质的性质
    2.2 粘弹性介质分类
        2.2.1 麦克斯韦尔（Maxwell）介质
        2.2.2 开尔芬（Kelvin）介质
        2.2.3 达朗贝尔介质
        2.2.4 三元件标准线性粘弹性介质
        2.2.5 波尔茨曼介质
    2.3 粘弹性介质波动方程
        2.3.1 弹性介质波动方程
        2.3.2 粘弹性介质波动方程
    2.4 粘弹性介质品质因子
        2.4.1 品质因子
        2.4.2 品质因子和介质速度的经验关系
        2.4.3 品质因子的频散
    2.5 相速度
第三章 有限差分法正演模拟
    3.1 有限差分格式
        3.1.1 有限差分法格式基本原理
        3.1.2 交错网格有限差分法
    3.2 震源模拟
        3.2.1 震源子波
        3.2.2 震源的类型
    3.3 边界条件
        3.3.1 最佳吸收边界条件
        3.3.2 衰减吸收边界条件
        3.3.3 PML吸收边界条件
第四章 OpenMP并行算法
    4.1 多核体系结构
    4.2 并行计算模型
    4.3 OpenMP并行算法
        4.3.1 OpenMP的发展和现状
        4.3.2 OpenMP的特点
        4.3.3 OpenMP并行方法
        4.3.4 编译制导
        4.3.5 环境变量
        4.3.6 内存模型
    4.4 并行程序设计
        4.4.1 并行程序设计思路
        4.4.2 并行支撑环境
        4.4.3 并行算法实现过程
        4.4.4 程序界面实现
第五章 理论资料测试
    5.1 模型试算
        5.1.1 水平层状模型
        5.1.2 倾斜界面模型
        5.1.3 组合模型
    5.2 商业软件测试对比
    5.3 并行算法性能评价
        5.3.1 模型说明
        5.3.2 运算时间说明
        5.3.3 并行加速比及效率说明
结论及展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于OpenMP的一阶声波方程波场并行算法[J]. 方金伟,白洪涛,孙惠敏.  物探化探计算技术. 2015(05)
[2]基于多线程并行计算的有限差分法弹性波数值模拟[J]. 周洲.  硅谷. 2015(04)
[3]基于可变交错网格的地震波数值模拟[J]. 孟凡顺,李洋森,王璐,邓志勇,张亮.  地球物理学进展. 2013(06)
[4]基于傅氏变换有限差分的三维波动方程正演模拟并行算法[J]. 熊高君,彭更新,贺振华,高宏亮,肖又军,黄德济.  物探化探计算技术. 2012(04)
[5]基于OpenMP技术的多核处理器程序的开发实现[J]. 孙洪迪,高柱.  北京工业职业技术学院学报. 2010(01)
[6]基于随机各向同性背景的粘弹性单斜介质二维三分量正演模拟[J]. 唐启军,韩立国,王恩利,刘前坤.  西北地震学报. 2009(01)
[7]波动方程变网格步长有限差分数值模拟[J]. 孙成禹,李胜军,倪长宽,张玉华.  石油物探. 2008(02)
[8]多核微机基于OpenMP的并行计算[J]. 蔡佳佳,李名世,郑锋.  计算机技术与发展. 2007(10)
[9]井间地震粘弹性波场特征的数值模拟研究[J]. 宋常瑜,裴正林.  石油物探. 2006(05)
[10]高精度频率域弹性波方程有限差分方法及波场模拟[J]. 殷文,印兴耀,吴国忱,梁锴.  地球物理学报. 2006(02)

博士论文
[1]OpenMP编译与优化技术研究[D]. 陈永健.清华大学 2004

硕士论文
[1]粘弹性介质中的声波方程及其有限差分数值模拟[D]. 赵童鑫.西南石油大学 2016
[2]VSP资料各向异性成像与应用研究[D]. 陈沅忠.中国石油大学(华东) 2014
[3]三维VSP波动方程正演模拟与偏移成像方法研究[D]. 沈铭成.成都理工大学 2011
[4]交错网格高阶差分波场数值模拟在工程勘探中的应用研究[D]. 朱辉.长安大学 2010
[5]安全算法并行计算研究与实现[D]. 陈秋丽.西安电子科技大学 2010
[6]粘弹性波动方程正演模拟与参数反演[D]. 单启铜.中国石油大学 2007
[7]海底地震仪观测的粘弹性地层地震波场正演模拟[D]. 卢秀丽.吉林大学 2004



本文编号：3721027