西南石油大学学报(自然科学版) ›› 2023, Vol. 45 ›› Issue (1): 24-32.DOI: 10.11885/j.issn.1674-5086.2021.02.03.03

• 地质勘探 • 上一篇    下一篇

地震波能量补偿的并行反Q滤波方法研究

张全1,2, 王一品1, 张伟1, 彭博1, 胥林3   

  1. 1. 西南石油大学计算机科学学院, 四川 成都 610500;
    2. 电子科技大学信息与通信工程学院, 四川 成都 611731;
    3. 西南石油大学信息学院, 四川 南充 637001
  • 收稿日期:2021-02-03 发布日期:2023-02-24
  • 通讯作者: 张全,E-mail:zhangquan@swpu.edu.cn
  • 作者简介:张全,1985年生,男,汉族,甘肃武威人,讲师,博士,主要从事地震信号处理、高性能计算及深度学习等方面的研究。E-mail:zhangquan@swpu.edu.cn
    王一品,1996年生,男,汉族,河南漯河人,硕士,主要从事图像处理及计算机图形学等方面的研究。E-mail:wangyipin@sobey.com
    张伟,1994年生,男,汉族,甘肃武威人,硕士,主要从事地震信号处理、并行计算及目标检测等方面的研究。E-mail:zhangwei_swpu2019@163.com
    彭博,1980年生,男,汉族,四川南充人,教授,博士,主要从事医学图像与信号处理、医学超声成像及基于GPU并行计算等方面的研究。E-mail:bopeng@swpu.edu.cn
    胥林,1977年生,男,汉族,四川资中人,教授,硕士,主要从事油田及企事业信息化建设、人工智能及数据挖掘与分析等方面的研究。E-mail:xulin@swpu.edu.cn
  • 基金资助:
    油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金(PLN2022-51,PLN2021-21,PLN2021-25)

Research on Parallel Inverse Q Filtering Methods for Seismic Wave Energy Compensation

ZHANG Quan1,2, WANG Yipin1, ZHANG Wei1, PENG Bo1, XU Lin3   

  1. 1. School of Computer Science, Southwest Petroleum University, Chengdu, Sichuan 610500, China;
    2. School of Information and Communication Engineering, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu, Sichuan 611731, China;
    3. School of Information, Southwest Petroleum University, Nanchong, Sichuan 637001, China
  • Received:2021-02-03 Published:2023-02-24

摘要: 在石油勘探地震资料处理中,反Q滤波方法能有效地对地震波进行振幅补偿和相位校正,为地震反演和储层预测提供更准确的信息。对于大规模的地震道集数据处理,反Q滤波方法在CPU计算平台上执行时间较长,影响了地震解释的效率。分析发现,反Q滤波方法大量时间消耗在振幅相位补偿与短时傅里叶变换。在GPU平台上,首先,对振幅相位补偿部分进行并行化;其次,对批量短时傅里叶变换用CUFFT库进行加速;最后,对批量短时傅里叶变换进一步优化并将其应用于反Q滤波方法。实验结果表明,相比CPU计算环境,基于CUFFT库的反Q滤波并行算法效率提升了3.9倍,优化后的批量短时傅里叶变换进一步将效率提升了12%。

关键词: 反Q滤波, 振幅补偿, 傅里叶变换, 并行计算, 计算统一设备体系结构

Abstract: In seismic data processing of petroleum exploration, the inverse Q filtering method can effectively perform amplitude compensation and phase correction on seismic waves to provide more accurate information for seismic inversion and reservoir prediction. In large-scale seismic data processing, the inverse Q filtering method takes longer operation time under the CPU computing platform, which affects the efficiency of seismic interpretation. After analysis, it is found that the inverse Q filtering method consumes a lot of time in the short-time Fourier transform and calculates the amplitude and dispersion compensation terms. On the GPU platform, we first parallelizes the amplitude and dispersion compensation calculations, and accelerates the batch short-time Fourier transform with the CUFFT library, and then further optimizes the batch short-time Fourier transform and applies it to the inverse Q filtering method. The results show that compared with the CPU computing environment, the efficiency of the inverse Q filtering parallel algorithm based on the CUFFT library is improved by 3.9 times, and the optimized batch short-time Fourier transform further improves the efficiency of the parallel inverse Q filtering method by 12%.

Key words: Inverse Q filtering, amplitude compensation, Fourier transform, parallel computing, CUDA

中图分类号: