基于超大內存節點的波動方程逆時偏移高效實現

包紅林,李 敏,張 萌

(中國石油化工股份有限公司石油物探技術研究院,江蘇南京211103)

1 問題分析

波動方程逆時偏移成像主要由雙程波動方程延拓和波場成像兩步構成,先對震源波場采用雙程波方程正向外推,并保存外推波場數據;然后對接收波場采用雙程波方程反向外推,并在外推過程中讀取記錄的震源外推波場快照,應用成像條件獲取成像值,所有時間步求和得到單炮成像數據體。隨著油氣勘探向深層目標體和精細勘探方向發展,野外勘探普遍采用高精度與高密度地震采集技術,地震數據規模不斷增大。對逆時偏移計算而言,地震數據規模增大,使得單炮數據成像空間規模增大,波場外推計算量與波場數據量增大。對大規模地震數據進行逆時偏移計算時,巨大的計算與存儲需求成為制約逆時偏移計算效率的主要因素[1-3]。

隨著GPU技術出現,利用GPU強大并行計算能力進行逆時偏移波場有限差分延拓計算,節點內采用CPU/GPU異構協同平臺進行炮集逆時偏移計算[1-3],使用一定規模計算節點組成的集群進行多炮數據的并行計算,已成為大規模地震數據逆時偏移計算的標配模式,基本滿足了其對海量計算的需求。但逆時偏移的大數據量波場數據存儲需求一直沒有得到有效解決,嚴重影響了逆時偏移計算的效率提升。

逆時偏移集群計算節點,通常配置2個Intel多核CPU和2個GPU(硬件架構見圖1),每個CPU采用6個高速內存通道連接12個內存插槽,GPU采用PCIe3.0×16通道連接CPU,GPU0讀寫CPU0直連內存的速度可達12GB/s,構成1個高帶寬、低延遲互聯的CPU/GPU計算單元。……