三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，包括以下步驟：多個節(jié)點中每個節(jié)點并行接收分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊，所述四維空間小數(shù)據(jù)塊是將三維X、Y、Z疊前地震數(shù)據(jù)按照聯(lián)絡(luò)線方向的線、主測線方向的共中心點CMP、CMP道集內(nèi)的炮檢距或道號三個方向拆分成的；所述每個節(jié)點對分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊并行進行疊前隨機噪聲衰減RNA計算、節(jié)點內(nèi)重疊處理和輸出，并通過相鄰節(jié)點間通訊并行進行相鄰節(jié)點間重疊處理和輸出。本發(fā)明提高了三維疊前地震數(shù)據(jù)RNA處理的效率，縮短了三維疊前地震數(shù)據(jù)RNA處理所需的時間。
【專利說明】三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地震勘探數(shù)據(jù)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨 機噪聲衰減方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在地震數(shù)據(jù)的采集過程中，由于工區(qū)地表條件的復雜性，以及震源與檢波點所處 外部環(huán)境的影響，地震資料中常含有許多隨機噪聲，如微震、背景干擾等。這些在地震記錄 上表現(xiàn)為雜亂無章的隨機噪聲分布很廣，嚴重影響了資料的信噪比，給地震資料的處理解 釋工作帶來了極大的困難。因此，人們一直在探尋去除隨機噪聲的有效方法?；陬A測理 論的隨機噪聲衰減（Random noise attenuation, RNA)是比較有效的方法之一，它最早由 canales于1984年提出F-X域濾波，并以其理論上的嚴密性和實際效果上的顯著性很快在 地震資料數(shù)字處理中得到廣泛應(yīng)用。經(jīng)過長期不斷的發(fā)展，已經(jīng)從早期的二維F-X域發(fā)展 到目前的四維F-XYZ域預測去噪技術(shù)。
[0003] 在地下介質(zhì)的產(chǎn)狀不是水平時，反射地震的同相軸會發(fā)生偏移，不能反映該處地 下介質(zhì)的真實產(chǎn)狀；這時要求在地震數(shù)據(jù)處理時進行偏移歸位。偏移有兩種方式：疊加之 前偏移和疊加之后偏移，前者就叫疊前，后者叫疊后。同樣，三維疊前地震數(shù)據(jù)也需要進行 RNA。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，三維疊前地震數(shù)據(jù)進行RNA處理的過程中都是采用單節(jié)點串行處 理。然而，隨著高覆蓋、高密度采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，三維疊前地震數(shù)據(jù)進行RNA處理時通 常需要對數(shù)以TB級的海量數(shù)據(jù)進行計算，這會花費較長的運算時間，從而嚴重影響其在生 產(chǎn)上的應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，以提高疊前 地震數(shù)據(jù)RNA處理的效率。
[0006] 為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，包 括以下步驟：
[0007] 多個節(jié)點中每個節(jié)點并行接收分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊，所述四維空間 小數(shù)據(jù)塊是將三維X、Y、Z疊前地震數(shù)據(jù)按照聯(lián)絡(luò)線方向的線、主測線方向的共中心點 (Common Middle Point，CMP)、CMP道集內(nèi)的炮檢距或道號三個方向拆分成的；
[0008] 所述每個節(jié)點對分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊并行進行隨機噪聲衰減RNA計 算、節(jié)點內(nèi)重疊處理和輸出，并通過相鄰節(jié)點間通訊并行進行相鄰節(jié)點間重疊處理和輸出。
[0009] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述每個節(jié)點內(nèi)啟用一個控制 線程，用于任務(wù)計算、本節(jié)點的1/0資源控制、重疊處理狀態(tài)控制和輸出處理狀態(tài)控制。
[0010] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述本節(jié)點的1/0資源控制具 體包括：
[0011] 將分配給本節(jié)點的四維空間小數(shù)據(jù)塊按照X、Y、Z三個方向依次標號，在每個節(jié)點 內(nèi)部，所述四維空間小數(shù)據(jù)塊的計算按照所述標號依次進行。
[0012] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述重疊處理狀態(tài)控制包括：
[0013] 所述每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理狀態(tài)； 每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理狀態(tài)有三種：〇表示不做重疊處理，1表示做重疊處理，2 表示留待以后處理；每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理順序按照所述標號順序進行，對于 狀態(tài)0的重疊處理為等待；對于狀態(tài)1的重疊處理為做重疊處理，對于狀態(tài)2的重疊處理為 跳過。
[0014] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述輸出處理狀態(tài)控制包括：
[0015] 所述每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù)塊的輸出狀態(tài)，每個 四維空間小數(shù)據(jù)塊的輸出狀態(tài)有兩種：〇表示不可輸出，1表示輸出；每個四維空間小數(shù)據(jù) 塊的輸出順序按照所述標號順序進行，對于狀態(tài)〇的輸出處理狀態(tài)控制為等待，對于狀態(tài)1 的輸出處理狀態(tài)控制為直接輸出。
[0016] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述每個節(jié)點內(nèi)啟用多個計算 線程，每個所述計算線程用于完成一個四維空間小數(shù)據(jù)塊的疊前RNA計算。
[0017] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述每個節(jié)點內(nèi)啟用一個重疊 線程，用于本節(jié)點內(nèi)相鄰四維空間小數(shù)據(jù)塊間的重疊處理。
[0018] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述每個節(jié)點內(nèi)啟用一個輸出 線程，用于本節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)輸出。
[0019] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述每個節(jié)點內(nèi)啟用一個用于 相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)的通訊及重疊輸出的進程，該進程包括一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù) 的通訊線程，以及一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)輸出處理的重疊輸出線程。
[0020] 本發(fā)明的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，所述多個節(jié)點為Linux集群。
[0021] 本發(fā)明實施例將將三維X、Y、Z疊前地震數(shù)據(jù)按照聯(lián)絡(luò)線方向的線、主測線方向的 CMP、CMP道集內(nèi)的炮檢距或道號三個方向拆分若干四維空間小數(shù)據(jù)塊分發(fā)到多個節(jié)點上， 然后利用節(jié)點間多CPU及節(jié)點內(nèi)多核并行計算實現(xiàn)加速RNA處理，從而提高了三維疊前地 震數(shù)據(jù)RNA處理的效率，縮短了三維疊前地震數(shù)據(jù)RNA處理所需的時間。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022] 此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不 構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中：
[0023] 圖1為本發(fā)明實施例的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法流程圖；
[0024] 圖2為本發(fā)明實施例中數(shù)據(jù)分發(fā)示意圖；
[0025] 圖3為本發(fā)明實施例中單個節(jié)點的并行設(shè)計示意圖；
[0026] 圖4a為現(xiàn)有技術(shù)串行計算結(jié)果不意圖；
[0027] 圖4b為本發(fā)明實施例并行計算結(jié)果示意圖。

【具體實施方式】
[0028] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合實施例和附圖，對本 發(fā)明做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作 為對本發(fā)明的限定。
[0029] 下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0030] 參考圖1所示，本發(fā)明實施例的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法包括以下 步驟：
[0031] 步驟S101、多個節(jié)點中每個節(jié)點并行接收分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊。其中， 四維空間小數(shù)據(jù)塊是將三維X、Y、Z疊前地震數(shù)據(jù)按照聯(lián)絡(luò)線方向的線、主測線方向的CMP、 CMP道集內(nèi)的炮檢距或道號三個方向拆分成的；如圖2所示，系統(tǒng)先將數(shù)據(jù)遍歷一次，遍歷 過程中每個節(jié)點的一個進程并行讀取四維空間小數(shù)據(jù)塊，然后根據(jù)設(shè)定的任務(wù)劃分方案將 若干個四維空間小數(shù)據(jù)塊分發(fā)給每個節(jié)點，其中，對于數(shù)據(jù)處理能力相當?shù)墓?jié)點，盡可能平 均的將四維空間小數(shù)據(jù)塊平均分發(fā)給每個節(jié)點。比如有M個Y方向四維空間小數(shù)據(jù)塊，N個 節(jié)點，則每個節(jié)點的任務(wù)數(shù)為：Μ/Ν取整加一。
[0032] 步驟S102、每個節(jié)點對分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊并行進行隨機噪聲衰減 RNA計算、節(jié)點內(nèi)重疊處理和輸出，并通過相鄰節(jié)點間通訊并行進行相鄰節(jié)點間重疊處理和 輸出。下面結(jié)合圖3對各個節(jié)點的并行處理機制進行說明：
[0033] 本發(fā)明實施例中，每個節(jié)點內(nèi)啟用一個控制線程，用于任務(wù)計算、本節(jié)點的I/O資 源控制、重疊處理狀態(tài)控制和輸出處理狀態(tài)控制。
[0034] 本節(jié)點的I/O資源控制具體包括：將分配給本節(jié)點的四維空間小數(shù)據(jù)塊按照Χ、Υ、 Z三個方向依次標號，在每個節(jié)點內(nèi)部，所述四維空間小數(shù)據(jù)塊的計算按照所述標號依次進 行。
[0035] 重疊處理狀態(tài)控制包括：每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù) 塊的重疊處理狀態(tài)；每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理狀態(tài)有三種：〇表示不做重疊處理， 1表示做重疊處理，2表示留待以后處理；每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理順序按照所述 標號順序進行，對于狀態(tài)〇的重疊處理為等待；對于狀態(tài)1的重疊處理為做重疊處理，對于 狀態(tài)2的重疊處理為跳過。
[0036] 輸出處理狀態(tài)控制包括：每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù) 塊的輸出狀態(tài)，每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的輸出狀態(tài)有兩種：〇表不不可輸出，1表不輸出；每 個四維空間小數(shù)據(jù)塊的輸出順序按照所述標號順序進行，對于狀態(tài)0的輸出處理狀態(tài)控制 為等待，對于狀態(tài)1的輸出處理狀態(tài)控制為直接輸出。
[0037] 本發(fā)明實施例中，每個節(jié)點內(nèi)啟用多個計算線程，每個所述計算線程用于完成一 個四維空間小數(shù)據(jù)塊的疊前RNA計算，具體的：
[0038] (a)、使用多個線程對多個四維空間小數(shù)據(jù)塊并行進行FFT變換，從而將時域四維 空間小數(shù)據(jù)塊變換成頻域四維空間小數(shù)據(jù)塊，此時，每個線程處理不同的地震道；
[0039] (b)、使用多個線程并行求取預測濾波算子，此時，每個線程處理不同的頻率，對于 每個頻率通過解一個復系數(shù)矩陣的方程組求取其預測濾波算子；
[0040] (C)、使用多個線程并行對多個預測濾波算子進行褶積計算，以將多個預測算子對 應(yīng)的應(yīng)用每個頻率對應(yīng)的頻域四維空間小數(shù)據(jù)塊上；
[0041] (d)、與步驟（a)的FFT變換類似，將步驟（c)的輸出結(jié)果并行進行FFT反變換，從 而將濾波后的頻域四維空間小數(shù)據(jù)塊轉(zhuǎn)換回時域。
[0042] 本發(fā)明實施例中，每個節(jié)點內(nèi)啟用一個重疊線程，用于本節(jié)點內(nèi)相鄰四維空間小 數(shù)據(jù)塊間的重疊處理。比如Z方向的四維空間小數(shù)據(jù)塊重疊處理可全部在本節(jié)點內(nèi)進行； Y方向上兩端的四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊我們留待最后處理，其余在本節(jié)點內(nèi)直接進行；X 方向上，一部分四維空間小數(shù)據(jù)塊需要相鄰其它節(jié)點數(shù)據(jù)，對這部分四維空間小數(shù)據(jù)塊留 給相鄰節(jié)點間重疊及輸出進程來處理，其余四維空間小數(shù)據(jù)塊在本節(jié)點內(nèi)部進行。
[0043] 本發(fā)明實施例中，每個節(jié)點內(nèi)啟用一個輸出線程，用于本節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)輸出。
[0044] 本發(fā)明實施例中，每個節(jié)點內(nèi)啟用一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)的通訊及重疊輸 出的進程，該進程包括一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)的通訊線程，以及一個用于相鄰節(jié)點 間重疊數(shù)據(jù)輸出處理的重疊輸出線程。
[0045] 下面，以6個節(jié)點構(gòu)成的Linux集群為例來說明本發(fā)明實施例的效果，具體的：
[0046] (a)測試環(huán)境及測試數(shù)據(jù)
[0047] 測試集群環(huán)境包括硬件環(huán)境、軟件環(huán)境、運行軟件，其中硬件環(huán)境為6個節(jié)點的 Linux集群，每個節(jié)點包括2個4核CPU，節(jié)點之間通過千兆網(wǎng)絡(luò)連接（兩根網(wǎng)線綁定）；運 行軟件包括串行RNA程序和并行RNA程序；測試數(shù)據(jù)采用某三維工區(qū)疊前地震數(shù)據(jù)，具體各 項參數(shù)表1所示。
[0048] 表1測試環(huán)境
[0049]

【權(quán)利要求】
1. 一種三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，包括以下步驟： 多個節(jié)點中每個節(jié)點并行接收分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊，所述四維空間小數(shù)據(jù) 塊是將三維X、Y、Z疊前地震數(shù)據(jù)按照聯(lián)絡(luò)線方向的線、主測線方向的共中心點CMP、CMP道 集內(nèi)的炮檢距或道號三個方向拆分成的； 所述每個節(jié)點對分發(fā)給自身的四維空間小數(shù)據(jù)塊并行進行隨機噪聲衰減RNA計算、節(jié) 點內(nèi)重疊處理和輸出，并通過相鄰節(jié)點間通訊并行進行相鄰節(jié)點間重疊處理和輸出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 每個節(jié)點內(nèi)啟用一個控制線程，用于任務(wù)計算、本節(jié)點的I/O資源控制、重疊處理狀態(tài)控制 和輸出處理狀態(tài)控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 本節(jié)點的I/O資源控制具體包括： 將分配給本節(jié)點的四維空間小數(shù)據(jù)塊按照X、Y、Z三個方向依次標號，在每個節(jié)點內(nèi) 部，所述四維空間小數(shù)據(jù)塊的計算按照所述標號依次進行。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 重疊處理狀態(tài)控制包括： 所述每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理狀態(tài)；每個 四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理狀態(tài)有三種：〇表示不做重疊處理，1表示做重疊處理，2表示 留待以后處理；每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的重疊處理順序按照所述標號順序進行，對于狀態(tài) 0的重疊處理為等待；對于狀態(tài)1的重疊處理為做重疊處理，對于狀態(tài)2的重疊處理為跳 過。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 輸出處理狀態(tài)控制包括： 所述每個節(jié)點使用一個表記錄本節(jié)點內(nèi)所有四維空間小數(shù)據(jù)塊的輸出狀態(tài)，每個四維 空間小數(shù)據(jù)塊的輸出狀態(tài)有兩種：〇表示不可輸出，1表示輸出；每個四維空間小數(shù)據(jù)塊的 輸出順序按照所述標號順序進行，對于狀態(tài)〇的輸出處理狀態(tài)控制為等待，對于狀態(tài)1的輸 出處理狀態(tài)控制為直接輸出。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 每個節(jié)點內(nèi)啟用多個計算線程，每個所述計算線程用于完成一個四維空間小數(shù)據(jù)塊的疊前 RNA計算。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 每個節(jié)點內(nèi)啟用一個重疊線程，用于本節(jié)點內(nèi)相鄰四維空間小數(shù)據(jù)塊間的重疊處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 每個節(jié)點內(nèi)啟用一個輸出線程，用于本節(jié)點內(nèi)數(shù)據(jù)輸出。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 每個節(jié)點內(nèi)啟用一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)的通訊及重疊輸出的進程，該進程包括一個 用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)的通訊線程，以及一個用于相鄰節(jié)點間重疊數(shù)據(jù)輸出處理的重疊 輸出線程。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維疊前地震數(shù)據(jù)的隨機噪聲衰減方法，其特征在于，所述 多個節(jié)點為Linux集群。
【文檔編號】G01V1/36GK104459781SQ201410749090
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】陳維, 張旭東, 羅國安, 黃少卿, 周興元, 杜書奎 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油集團東方地球物理勘探有限責任公司