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基于Java在时移地震油藏监测的集群技术研究
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2020-10-22
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对于高性能计算不断增长的需求和计算技术的持续发展 ,促进了计算机集群技术的发展和应用。计算机集群系统具有系统建设、维护和升级成本低 ,可扩展性好 ,易维护 ,易升级 ,计算性能强以及通用和跨平台的并行计算软件开发环境 (PVM和MPI等 )等优点。本文概述了计算机集群技术的概念、技术基础、并行软件开发环境和Beowulf集群 ;论述了石油工业对高性能计算的需求 ; 一、时移地震油藏监测技术与并行计算 时移地震油藏监测技术是在油藏生产过程中,在同一油气田不同的时间重复进行地震测量,地震响应随时间的变化可以表征油藏性质的变化。通过特殊的四维地震处理技术,差异分析技术和计算机可视化技术来描述
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基于基于Java在时移地震油藏监测的集群技术研究在时移地震油藏监测的集群技术研究
对于高性能计算不断增长的需求和计算技术的持续发展 ,促进了计算机集群技术的发展和应用。计算机集群系统
具有系统建设、维护和升级成本低 ,可扩展性好 ,易维护 ,易升级 ,计算性能强以及通用和跨平台的并行计算软件
开发环境 (PVM和MPI等 )等优点。本文概述了计算机集群技术的概念、技术基础、并行软件开发环境和
Beowulf集群 ;论述了石油工业对高性能计算的需求 ; 一、时移地震油藏监测技术与并行计算 时移地震
油藏监测技术是在油藏生产过程中,在同一油气田不同的时间重复进行地震测量,地震响应随时间的变化可以
表征油藏性质的变化。通过特殊的四维地震处理技术,差异分析技术和计算机可视化技术来描述
对于高性能计算不断增长的需求和计算技术的持续发展 ,促进了计算机集群技术的发展和应用。计算机集群系统具有系统
建设、维护和升级成本低 ,可扩展性好 ,易维护 ,易升级 ,计算性能强以及通用和跨平台的并行计算软件开发环境 (PVM和MPI
等 )等优点。本文概述了计算机集群技术的概念、技术基础、并行软件开发环境和Beowulf集群 ;论述了石油工业对高性能计
算的需求 ;
一、时移地震油藏监测技术与并行计算 一、时移地震油藏监测技术与并行计算
时移地震油藏监测技术是在油藏生产过程中,在同一油气田不同的时间重复进行地震测量,地震响应随时间的变化可以表
征油藏性质的变化。通过特殊的四维地震处理技术,差异分析技术和计算机可视化技术来描述油藏内部物性参数的变化和追踪
流体前缘。随着油田勘探开发的深入,资料的数据量和处理量越来越大,资料要进行大规模并行处理已成为人们的共识。在同
等情况下,时移地震油藏监测要处理的数据量是一般勘探方法的三倍。所以,时移地震油藏监测中高性能的计算变得越来越重
要,并行处理的要求更加迫切。
时移地震油藏监测正演模拟通常由声波方程或弹性波方程的有限差分数值模型近似其纵波方程。对于有限差分的并行实
现,可以采用数据并行来实现并行计算。即将问题空间分成同样大小的子区,分别由不同的集群节点完成对它们的计算。分区
的前提是对于每个网格的计算操作都是相同的。分区的原则是在微机集群中均匀分配任务和数据。
时移地震油藏监测资料处理要经过面元重置、互均衡处理、一致性分析、差异分析等许多环节。这些环节中涉及各种变换
以及相关分析等数学运算,它们本身可以进行并行计算,其变换域的数据往往也适合并行处理。
二、时移地震资料采集 二、时移地震资料采集
重复采集的地震资料间存在的误差主要由以下原因造成:采集参数、潮汐、潜水面、环境噪音、物理环境变化、记录仪
器、不同震源类型、近地表速度和影响等。例如,震源和接收器位置等的微小变化都会对时移地震数据产生非常不利的影响。
研究表明,通过降低拖缆羽状化,改进海底和陆上采集设计以及安置永久性检波器等,可以减小某些不利的采集效应。因此时
移地震资料需要采用特别的采集技术,将时移地震数据的信噪比提高到最大。
当然,某些采集效应,如潜水面变化等,不能依靠采集设计来解决,而应在时移地震数据处理阶段予以去除。
三、时移地震资料处理 三、时移地震资料处理
时移地震数据是间隔性采集和处理的,两次采集很难保证完全一致。这就决定了时移地震监测除了在采集上下大功夫,使
得由于各种非地质因素引起的不一致降低到最小限度外,还必须进行时移地震资料归一化处理。
时移地震归一化处理的原则是,在理想条件下,在非油气藏部分,由于没有流体流动的变化,两次不同时间采集的地震数
据应该一致,时间、振幅、速度、频率和相位应该相同,而地震信号变化是油气藏部分由于抽油生产或注气注水等引起的。实
际数据的间隔性导致了地震剖面上非油气藏部分地震波的到达时间、振幅、速度、频率、相位等地震属性也发生变化。为了获
得真正由于油气藏部分油气水变化引起的地震属性差异,对非油气藏部分时移地震数据进行归一化校正,使其尽可能保持剖面
一致,剩下油气藏部分的差异则可解释为由于油藏内部流体运动引起的变化。为了实现这一目的,在归一化处理过程中必须进
行一致性处理。
四、计算机集群与 四、计算机集群与Java技术技术
Java平台由Java虚拟机(Java Virtual Machine)和Java 应用编程接口(Application Programming Interface、简称API)
构成。Java 应用编程接口为Java应用提供了一个独立于操作系统的标准接口,可分为基本部分和扩展部分。在硬件或操作系
统平台上安装一个Java平台之后,Java应用程序就可运行。现在Java平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。这样Java程序可
以只编译一次,就可以在各种系统中运行。
为解决网络计算平台异构性问题,目前的趋势是分布技术和并行技术的结合。集群系统将多台计算机通过高速局域网相互
连接起来,配备一定的并行支撑软件,形成一个松散耦合的并行计算环境,协同地并行求解同一个问题。随着网络和低档计算
机的性能不断提高而价格不断下降,使用一组在结构和性能上互异的计算机组成集群进行网络并行计算已成为当前超级计算的
重要发展方向。
典型的集群并行计算编程环境有消息传递界面MPI、并行虚拟机PVM和数据并行编程语言HFP.另外,Java技术在并行计
算方面有着独特的特点:①Java具有平台独立性,它支持在分布计算机网络上的计算,每台计算机可以使用不同的平
台,Java可以作为底层平台在微机集群上进行高性能计算。②Java除了支持以Java远程方法调用(RMI)为基础的Java分布
对象模型,还支持通用的CORBA模型。③Java支持并行编程模型,有的模型被包括在Java开发工具(JDK)中(如Java线程
API),有的是JDK之外的(如JavaSpace);另外,还有MPI和PVM的Java实现--JMPI和JPVM.④Java可以进行基于Web的
并行计算。
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