SBIR Phase I: FPGA-accelerated 3-D Waveform Inversion For Geophysical Exploration
SBIR 第一阶段:用于地球物理勘探的 FPGA 加速 3D 波形反演
基本信息
- 批准号:1042250
- 负责人:
- 金额:$ 15万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2011
- 资助国家:美国
- 起止时间:2011-01-01 至 2011-06-30
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
This Small Business Innovation Research Phase I project will investigate the feasibility of ahigh-performance FPGA implementation of full 3-D seismic Waveform Inversion (WFI), themost advanced and resource-demanding seismic imaging application used today in the oil and gasindustry. The objective of WFI is to estimate a model of the Earth?s subsurface that minimizesthe difference between recorded data and synthetic simulated data derived from an iterativelyadjusted Earth model. The computational kernel of WFI is the 3-D wave equation in aheterogeneous medium. This equation is solved repeatedly in a gradient optimization processyielding highly accurate seismic images. The deliverable of the Phase I project will be a novelField Programmable Gate Array (FPGA) implementation of an especially optimized WFI kernelin the form of a socket compliant special-purpose device. In a continuation Phase II project, thePhase I deliverable will be evolved into a prototype full-fledged implementation of WFI,delivering order-of-magnitudes improvements in performance over conventional softwareimplementations on traditional hardware. As microprocessors reach the limits of attainable clockfrequencies and power consumption, there is a growing need in the oil and gas industry to gobeyond conventional computer software/hardware solutions. The proposed project addresses thisneed.The broader impact/commercial potential of this project is to usher in a new era of low impact,low energy, and much higher-performance computing in the oil and gas industry. FPGAcomputing is likely to become a disruptive technology for geophysical exploration, allowingunprecedented improvements in capability and performance. With the proposed technology, 3-Dseismic data will be processed faster, and used more effectively to characterize and delineate oiland gas reservoirs in extremely complicated geological settings. Furthermore, the proposedtechnology will enable WFI in production settings. The urgent need for this new capability ishighlighted by domestic and foreign oil companies' recent announcements that their maintechnological focus and critical requirements are for increasingly challenging environments. Inthis context, the accurate, higher resolution, and faster seismic imaging enabled by FPGAs willhave economic impact by: (1) improving the odds of finding new deposits of oil and gas, (2)reducing extraction and development costs by providing higher imaging accuracy, (3) increasingthe amount of hydrocarbons recovered, augmenting the national oil and gas reserves, reducingdependence on foreign oil, and benefiting the U.S. economy.
这个小型企业创新研究第一阶段项目将研究高性能 FPGA 实现全 3D 地震波形反演 (WFI) 的可行性,这是当今石油和天然气行业使用的最先进且资源需求最大的地震成像应用。 WFI 的目标是估计地球地下模型,从而最大限度地减少记录数据与源自迭代调整地球模型的合成模拟数据之间的差异。 WFI的计算核心是非均质介质中的3维波动方程。在梯度优化过程中重复求解该方程,产生高精度的地震图像。第一阶段项目的交付成果将是一种新颖的现场可编程门阵列(FPGA),以符合套接字的专用设备的形式实现了特别优化的 WFI 内核。在第二阶段的延续项目中,第一阶段的交付成果将演变成 WFI 的成熟实现原型,与传统硬件上的传统软件实现相比,性能有了数量级的改进。随着微处理器达到可达到的时钟频率和功耗的极限,石油和天然气行业越来越需要超越传统的计算机软件/硬件解决方案。拟议的项目满足了这一需求。该项目更广泛的影响/商业潜力是在石油和天然气行业开创低影响、低能耗和高性能计算的新时代。 FPGA 计算很可能成为地球物理勘探的颠覆性技术,在能力和性能方面实现前所未有的改进。利用所提出的技术,3-D地震数据将被更快地处理,并更有效地用于描述和描绘极其复杂的地质环境中的油气藏。此外,所提议的技术将使注射用水能够应用于生产环境。国内外石油公司最近宣布,他们的主要技术重点和关键要求是应对日益严峻的环境,这突显了对这种新能力的迫切需求。在此背景下,FPGA 实现的准确、更高分辨率和更快的地震成像将通过以下方式产生经济影响:(1) 提高发现新石油和天然气矿藏的几率,(2) 通过提供更高的成像精度来降低提取和开发成本, (3)增加碳氢化合物回收量,增加国家油气储量,减少对外国石油的依赖,有利于美国经济。
项目成果
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专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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