1988年，法国Nancy大学的J.L.Mallet推出了地质目标的计算机辅助设计（GOCAD）研究计划，目的是要开发一种新的地质目标计算机辅助设计方法和平台，以适应地质、地球物理和油藏工程的需要。国际勘探地球物理学家协会（SEG）和欧洲勘探地球物理学家协会（EAEG）对这项研究计划非常重视，在1992年末，成立了SEG/EAEG 3D建模委员会，开展了3D SEG/EAEG建模工程（SEM），在1994～1998年间，该委员会分别发表了三次SEM进展报告和修改报告以及两篇阶段报告。目前GOCAD研究计划和SEM工程的许多研究成果已经被国外的许多地球物理公司和石油公司使用，国外大型石油公司的地球科学专家预测，以模型为基础的数据采集、处理和解释已成为石油勘探技术各环节的纽带，对自然资源工业的新的变革将起到至关重要的作用。
SEG/EAEG工程目前努力的目标是帮助设计盐体和上冲断层的三维模型和在这些模型基础上的实际三维勘探的建模。考虑到这个工程的重要性和所涉及的范围，所以常常通过报告来通知全体成员有关它的进展，并结合通知征求资助。关于SEG/EAEG三维建模工程的第一份报告在SEG/EAEG三维建模委员会进展报告（1994）中和1994年第2期的《First Break》（P.57）中已给出。在SEG开罗会议、斯坦福勘查工程（SEP）和科罗里达矿业学院，波现象会议中心展示了他们的第二份报告成果。本节介绍第二份报告的核心内容。
1.6.1盐体模型工作进展
SEG/EAEG盐体模型的第一版本已经建立，并且可通过Internet获得它的GOCAD格式。这个版本主要描述岩体模型的结构组件，在X和Y方向上为9000ft，Z方向上为24000ft，图1.6显示岩体模型主要组成部分的三维可视化结果。
图1.6 盐丘模型（F.Aminzadeh等，1994）
盐体周围的速度是典型的墨西哥湾沉积岩速度，它通过基于k-V0（k值的空间变化）曲线上的致密梯度线和一个地压力面来描述。然而，由于所使用的有限差分软件和可用计算机资源的局限性，用一个常密度来约束盐体模型。这个常密度假设和简单的速度梯度导致在盐体周围的沉积岩中没有地震反射。图1.7表示的是目前正在通过二维有限差分建模来研究的能够产生反射的两种速度模型，第一种技术（“尖脉冲”技术）使每层边界最近处的有限差分网络单元的速度增加了百分之几，第二种技术（“块”技术）交替地先增加然后减小模型中相连结各层的k-V0函数中的速度，因为这两种技术都能改变模型的地震响应，使用价值二维有限差分建模测试就正演合成的地震响应和计算代价来说这两种方法哪一个更合适。使用“尖脉冲”技术，已经获得盐体模型的二维横截面的初步效果。从这些初步结果来看，似乎说明“尖脉冲”技术更合适，当然，还需要更多的测试。
图1.7 盐丘模型速度（F.Aminzadeh等，1994）
同时，一个使用“尖脉冲”技术的三维速度网已经产生并被提供给国家试验室（the National Labs）用来测试三维有限差分软件。
另一个广泛研究的领域是怎样利用美国能源部提供的资源在盐体模型上实现三维有限差分模拟。初步估计这所需要的计算资源远超过目前的预算，由于这个原因，决定使X、Y、Z方向上的模型尺寸减半。这样，总的尺寸减小8个因子。另外，记录时间减少2倍。炮点的数目减少4倍，总的计算量节省64倍。与模型边界有关的速度和结构保持不变。尺寸的减小使计算限制在速度网格范围内，速度网格的确定有一定的考虑，如果太小，计算量增加；如果太大，地震子波的中心频率减小，将导致盐体的具体细节特征不可见。目前使用的速度网格大小为80ft，期望得到大约15Hz的中心频率。另一个正在研究的问题是，使用推荐的二维有限差分模拟算子时，如何选择算子的次数。
除二维有限差分测试外，正在为产生三维零相位差分模拟作准备，许多现象诸如孔隙（光圈）、照明度、分辨率、阴影区域等问题将通过三维零相位模拟来确定。
分析了几个针对盐体模型的三维采集方案。当然关键问题是用减少炮点数来减少预算投资，将接收点的数目减少到与数据存取可接受的水平。所有这些必须实现，同时仍然要保证数据结果的质量。
1.6.2 逆掩断层模型工作报告
地质模型。逆掩断层模型描述了一个不整合于早期延伸裂缝序列之上的复杂上冲地层，这个三维逆冲结构体已经从二维对称平衡剖面上构造而成。它表现为两个相交的上冲断层加上一个附加的横向上逐渐消失的隐蔽冲断层，逆掩断层及底部的一些断层已经被利物浦大学的断层分析组确证。需要指出的是这个模型包括了各种复杂情况：中央一个冲断背斜，外部单斜褶皱和平台区域。逆掩断层（上冲断层）的顶部被风化，并被沉积物表层所覆盖，管道和展开在透镜体上的裂隙在一些层中出现，层的总数为17，模型的尺寸20km×20km×4km，三维表面模型已用GOCAD软件建立并以GOCAD格式存贮。层面模型用边长25m的立方体组成的规则网格表示，每个单元用该单元中心点的层位标记，以生成标记体网，图1.8表示了一个网格化模型的子域，模型中两相交的断层和它上部的通道清晰可见。
图1.8 超覆构造模型（F.Aminzadeh等，1994）
地震速度选取。速度场的定义是将模型用于实际的关键，使用逆掩断层模型的目标在于研究当前不同类型的复杂情况下速度估计问题，例如在地下深400m的浅部重要速度变化和复杂部位横向上的重要速度变化。由于事先是很难判断一个给定的复杂速度场是否合理，因此速度的选择实际上是一个迭代过程，每次循环都包括了由地质工作者定义的三维速度，并由此产生一个模型倾向上二维炮点的全排列及其处理。每层都给定一个与岩性和深度有关的速度，对大多数层位来说，存在范围在2500m·s-1到6000m·s-1的常速度的规律。此外，对表层和另外三层引入垂向和横向速度不均匀性：在表层中，速度横向上在1900m·s-1到3100m·s-1之间变化，相应的长度约为1km，结果造成信号的视周期序列的结构假象（在时间剖面中），在其他三个非均质层中，相应的长度是好几千米。对于这体网格化来说，两均匀同质层之间的界面的几何形态是通过一个由等于离散体网格跨距组成的不规则面来近似的，当这个网格间距约为波长的十分之一时，将导致离散界面的每一步产生绕射。理想情况下，需要对与两层之间的界面相交的那些单元进行计算，得到一个加权速度，实际所采用的方法是对模型的离散用偏移网格坐标轴来完成，用一个算子长度大约是50m的去假频滤波器来给出最终的速度网格。
数值参数的确定。逆掩断层模型的数值参数在二维中通过收敛测试来确定，在三维空间实际上是通过取自于逆掩断层模型的垂直速度剖面构筑而成的水平层状介质来确定的。利用于轴对称介质的比较算法，对结果进行比较，选择中心频率等于15Hz的雷克源，空间域十阶，时间域二阶，时间间隔1ms，空间间隔25m，这组参数得到的结果似乎可满足要求。如果我们考虑对10km×10km×4km大小的子域进行一次炮点模拟（中间放炮）并且记录延迟3秒的地震波曲线（这足够记录炮检距为4km的反射），在一个每秒10亿次浮点操作的超级向量计算机上应用这个参数集有以下性能：对330M内存来说，每个三维炮点需运算70min，这个估计已经在实际三维模拟中证实（见图1.9的地震曲线图）。
图1.9 超覆模型（F.Aminzadeh等，1994）
模拟中的主要阶段。鉴于数值计算的规模，必须把地震建模分成不同的阶段。在美国国家实验室的帮助下，前两个阶段在1994年完成，随着第一阶段结果的成功评估接着进行下阶段的工作。第一阶段的目的是检查模型与客观物体的相关性及研究倾向方向上合适的炮间距。研究的关键问题是三维效果和由于浅部速度变化而产生的失真问题。这阶段相当于在y=11300m处位于模型的复杂区域的倾向上（即x方向）获得一条线的炮点排列，建议记录240个炮点，这些点沿着这个区域面以炮点间距50m排列，波源的中心频率是15Hz（雷克子波），地震波场在一个子域内x和y方向上都是50m间隔的网格面上的每个网格点上以三维方式记录下来，这个子域相应的有一个最大4000m的炮检距。另外，一对深井VSP结果沿着这个剖面记录下来，15个炮点被定位在一个井中用来模拟一个相反的三维噪声监测（walk-away）。在1994年7月底完成综合结果。国家试验室和IFP各自计算一半的炮点，这个阶段的总的存贮需要估计是21GB。这是基于一个采样率为4ms的3s记录来估计的，最终也可能使用一个8ms的采样率。如使用4ms的采样率和单浮点存贮（32位），每道相应为3.1kb；总共将有670万道。第二阶段建议记录一个441个炮点的初始三维测量，这些炮点在一个12km的x和y方向间隔为600m规则网上击发，每个炮点由一个小的规则检波器网记录，记录区域是以炮点位置为中心的8km×8km的正方形，x方向和y方向的间隔是50m（每炮点160×160道）。这完整的叠加将等于49（7×7），总的存贮量估计是35GB（10.3兆道）。数据集的目的首先是为了获得三维叠后量和测试叠前偏移软件（炮点道集偏移），然而，由于没有边缘效应影响区域仅是8km×8km，这个数据集仍然是非常有限的，并且炮间距太大而不能有效测试大多数处理软件。
1.6.3 计算技术和算法工作进展
美国国家试验室的一个主要的研发努力是实现IFP三维反余弦波传播代码的并行版本。第一个通过IFP顺序代码获得来作为参考；第二个由SANDLA实验室使用Paragon产生，两图形很相似。随着时间的增加，差值减小，差的极值处与地震记录的极值相对应。例如，用时间和值表示在图形上的地震记录的最高幅值，最大差值也出现在同样时间并且相对误差小于0.0001。它们可通过在不同平台上的算法表示的差异来解释：一种是IBM的表示方法，另一种是IEEE的表示方法。结论是数据集的生成接近初始模型。
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