5月下旬，東方物探研究院高效完成滿覆蓋面積501平方千米、數(shù)據(jù)量近50TB的青海油田歷年來最大的三維處理項(xiàng)目——柴達(dá)木盆地尖頂山三維項(xiàng)目，由這個(gè)研究院承擔(dān)的遼河油田“曙光潛山偏移成像目標(biāo)處理攻關(guān)項(xiàng)目”、中聯(lián)煤層氣公司“陜西神府地區(qū)欄桿堡區(qū)三維處理解釋項(xiàng)目”也相繼順利通過甲方驗(yàn)收。這些成果的背后無不得益于計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，得益于處理技術(shù)進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代。　　

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)助推地震處理技術(shù)快速發(fā)展

眾所周知，計(jì)算機(jī)技術(shù)對提升我國油氣勘探能力發(fā)揮了不可替代的作用。如果把油氣勘探比作一只翱翔于地宮的火鳥，那么計(jì)算機(jī)技術(shù)就是助推這只火鳥由小到大、由弱變強(qiáng)的翅膀，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，引領(lǐng)大數(shù)據(jù)助推石油勘探走進(jìn)新時(shí)代。這只火鳥的羽翼越來越豐滿，在油氣勘探開發(fā)的征程中飛得更高、更遠(yuǎn)、更快。

地震勘探是鉆探前勘測石油和天然氣資源的重要手段，包括地震采集、處理和解釋三大部分。其中，處理需要利用高性能超級計(jì)算機(jī)。處理的質(zhì)量和地震成像的準(zhǔn)確度、清晰度，直接決定了油氣資源發(fā)現(xiàn)的成敗和勘探成功率。隨著勘探技術(shù)的發(fā)展，地震數(shù)據(jù)處理量越來越大，而我國應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行地震資料數(shù)字處理大體經(jīng)歷了以下三個(gè)階段：

應(yīng)用百萬次計(jì)算機(jī)階段。1973年中國將研制的第一臺(tái)１５０型百萬次計(jì)算機(jī)首次用到地震資料數(shù)字處理中，從而開創(chuàng)了地震資料數(shù)字處理工作的新紀(jì)元。應(yīng)用這臺(tái)計(jì)算機(jī)處理了近10萬千米的二維地震資料，發(fā)現(xiàn)了任丘、中原和遼河等油田。

應(yīng)用千萬次和億次計(jì)算機(jī)階段。為了適應(yīng)數(shù)字地震勘探大發(fā)展的需要，自20世紀(jì)70年代后期以來，我國從法國、美國引進(jìn)了運(yùn)算速度千萬次及億次的大型計(jì)算機(jī)復(fù)合系統(tǒng)和先進(jìn)的處理技術(shù)，同時(shí)將中國自行研制的第一臺(tái)億次銀河巨型計(jì)算機(jī)用于地震資料數(shù)字處理。在這個(gè)階段不僅完成了約150萬千米的二維地震資料數(shù)字處理，而且開創(chuàng)了我國三維地震資料數(shù)字處理工作，處理技術(shù)和處理質(zhì)量都有明顯提高，為西部塔克拉瑪干大沙漠等地區(qū)發(fā)現(xiàn)大油氣田做出了重要貢獻(xiàn)。

應(yīng)用大型并行機(jī)和分布式微機(jī)集群階段。這個(gè)階段地震資料數(shù)字處理能力得到快速提升，用于地震資料數(shù)字處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)CPU就超過3萬顆，年處理能力達(dá)到可處理二維地震資料40萬千米，三維地震資料10萬平方千米。

截至目前，我國已成為世界上最有實(shí)力、最有競爭力的地震資料數(shù)字處理強(qiáng)國之一。

計(jì)算機(jī)技術(shù)引領(lǐng)大數(shù)據(jù)促進(jìn)勘探生產(chǎn)提速提效

　　東方物探業(yè)務(wù)鏈與大數(shù)據(jù)休戚相關(guān)。地球物理勘探由地球物理數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)分析解釋三部分組成，地震資料的內(nèi)涵是數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)反映地質(zhì)結(jié)構(gòu)、地層變化，通過數(shù)據(jù)為油氣勘探開發(fā)提供依據(jù)。

　　地震數(shù)據(jù)處理技術(shù)直接反映地震勘探技術(shù)水平。東方物探研究院地震資料處理業(yè)務(wù)從1973年運(yùn)用國產(chǎn)百萬次150計(jì)算機(jī)處理出第一張數(shù)字剖面，到1987年億次機(jī)銀河數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)得到飛速發(fā)展。

高密度、高覆蓋、寬方位采集的大數(shù)據(jù)能提供更加豐富的地質(zhì)信息資料，有利于地震精確成像，更有利于疊前多維數(shù)據(jù)的裂縫檢測。“兩高一寬”的采集處理解釋已成為新的趨勢。

近年來，東方物探實(shí)施“兩寬一高”地震采集方法，采集覆蓋次數(shù)由幾十次增至幾千次，每炮數(shù)據(jù)量由十幾MB增至數(shù)百M(fèi)B，數(shù)據(jù)體越來越大。可控震源滑動(dòng)掃描高效采集作業(yè)，每天可產(chǎn)生幾個(gè)TB或更多的野外原始數(shù)據(jù)。東方物探承擔(dān)的沙特Aramco公司S70項(xiàng)目，采用大噸位可控震源低頻作業(yè)，日效超過萬炮，每天的數(shù)據(jù)量多達(dá)到6TB。國內(nèi)重點(diǎn)項(xiàng)目同樣也面臨大數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)，瑪131井區(qū)403平方公里地震資料處理項(xiàng)目，數(shù)據(jù)量達(dá)14TB。所以，對海量原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)技術(shù)和效率提出了更高要求。

計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展為物探新技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造了條件。GeoEast處理系統(tǒng)經(jīng)過不斷完善、新技術(shù)集成，特別是高密度寬方位處理技術(shù)的研發(fā)成功，為海量數(shù)據(jù)的處理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。東方物探自主研發(fā)的KLSeisⅡ新一代開放式地震采集系統(tǒng)，具備快速處理70GB以上的高精度遙感數(shù)據(jù)能力，實(shí)現(xiàn)了10萬道地震數(shù)據(jù)的快速實(shí)時(shí)質(zhì)量監(jiān)控，日轉(zhuǎn)儲(chǔ)并質(zhì)控地震數(shù)據(jù)可達(dá)6TB以上。

針對海量地震數(shù)據(jù)處理，東方物探及時(shí)擴(kuò)充計(jì)算資源，在國內(nèi)首先搭建了6套1664CPU、13888核的海量地震數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用最先進(jìn)的至強(qiáng)E5-2600系列處理器，配備128GB或256GB的內(nèi)存，全部采用全線速無阻塞的萬兆高速網(wǎng)絡(luò)，以及20PB超大容量并行存儲(chǔ)系統(tǒng)，為高密度采集海量數(shù)據(jù)處理，確保生產(chǎn)順利進(jìn)行提供了強(qiáng)大的計(jì)算和存儲(chǔ)資源，自2013年陸續(xù)投產(chǎn)以來，已完成超過9億元產(chǎn)值的地震資料處理任務(wù)。

同時(shí)，東方物探高度重視現(xiàn)有軟硬件資源的優(yōu)化配置，充分利用現(xiàn)有軟硬件資源。例如，在多核CPU平臺(tái)上采用常規(guī)處理與偏移處理兩種不同特點(diǎn)的軟件并發(fā)運(yùn)行等技術(shù)來提高多核CPU的利用率；通過優(yōu)化GeoEast系統(tǒng)磁帶讀寫模塊單次傳輸?shù)罃?shù)，由100道增加到2萬道后，磁帶讀寫效率大幅提升，備份800GB的數(shù)據(jù)由30個(gè)小時(shí)降低到13個(gè)小時(shí)。

面對大數(shù)據(jù)的沖擊，東方物探國際業(yè)務(wù)持續(xù)強(qiáng)化作業(yè)現(xiàn)場海量地震數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)儲(chǔ)技術(shù)研發(fā)，豐富和完善海量地震數(shù)據(jù)質(zhì)量控制軟件和COPY STAR軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)每天超過6.5TB數(shù)據(jù)的快速轉(zhuǎn)儲(chǔ)及格式轉(zhuǎn)換，現(xiàn)場處理900 GB數(shù)據(jù)由過去32個(gè)小時(shí)縮短為3.6個(gè)小時(shí)，效率提高9倍。

■ 專家點(diǎn)評

　　計(jì)算機(jī)技術(shù)與油氣勘探密不可分

隨著“兩寬一高”地震勘探采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，野外采集點(diǎn)數(shù)密度越來越高。一方面，數(shù)據(jù)量會(huì)越來越大，對計(jì)算機(jī)的配置要求越來越高，計(jì)算量也越來越大；另一方面，油田公司對處理技術(shù)要求越來越高，越來越多復(fù)雜算法投入生產(chǎn)使用，如各向異性疊前深度成像、逆時(shí)偏移、全波形反演等，對計(jì)算能力提出更高要求。與全球最大的斯倫貝謝公司相比，我們目前的計(jì)算能力還有一定差距。

近幾年，我國計(jì)算、存儲(chǔ)等技術(shù)發(fā)生了巨大變化，如基于CPU+GPU（圖形處理器）的異構(gòu)并行計(jì)算、MIC眾核CPU計(jì)算技術(shù)（MIC是英特爾推出的集成眾核架構(gòu)的至強(qiáng)融合處理器），為解決高密度計(jì)算提供了強(qiáng)大的計(jì)算能力。基于并發(fā)I/O的高性能、大容量、穩(wěn)定的并行存儲(chǔ)解決了大數(shù)據(jù)處理的I/O瓶頸。而SSD（固態(tài)硬盤）以其存取數(shù)據(jù)延遲低、速度快、故障率低、可靠性高和重量輕、功耗低等優(yōu)越性能，在海量地震數(shù)據(jù)處理中解決復(fù)雜的算法和海量數(shù)據(jù)起到了非常關(guān)鍵的作用。

東方物探是中國最大的計(jì)算機(jī)軟件國際工程中心和國家甲級工程咨詢單位，為整個(gè)中國石油提供石油勘探、海量數(shù)據(jù)處理等方面的服務(wù)。在曙光4.2萬億次超級計(jì)算機(jī)正式交付后,東方物探將成為國內(nèi)商業(yè)領(lǐng)域計(jì)算機(jī)應(yīng)用規(guī)模最大、運(yùn)算速度最快、處理能力最強(qiáng)的超級計(jì)算機(jī)用戶。

（作者:賴能和 為東方物探研究院副總工程師）

　　■ 相關(guān)鏈接

　　見證計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展

1973年我國第一臺(tái)百萬次150計(jì)算機(jī)在東方物探研究院投入使用，從此諸多的中國第一在這里誕生：第一條模擬數(shù)字處理剖面、第一條數(shù)字采集、處理的地震剖面、第一塊三維地震資料處理、第一臺(tái)每秒億次“銀河”巨型計(jì)算機(jī)在這里落戶、第一次大沙漠地震資料處理、解釋、第一套擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的地震資料采集、處理、解釋軟件。東方物探研究院在計(jì)算機(jī)技術(shù)有力支撐下，逐步發(fā)展成為國內(nèi)規(guī)模宏大、實(shí)力雄厚的石油物探技術(shù)研究院，成為油氣勘探、計(jì)算機(jī)軟件國家工程研究中心，國家甲級工程資質(zhì)單位。

截至目前，東方物探研究院已經(jīng)全面發(fā)展成為集地震數(shù)據(jù)處理、資料解釋、地質(zhì)綜合研究、處理解釋應(yīng)用技術(shù)研發(fā)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成和信息服務(wù)于一體的科研生產(chǎn)單位。擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、行業(yè)先進(jìn)的GeoEast處理解釋一體化軟件系統(tǒng)，并推廣應(yīng)用率超過總資料處理解釋工作量的80%。多年來，東方物探研究院在強(qiáng)大計(jì)算機(jī)軟硬件支撐下，為找油找氣做出了突出貢獻(xiàn)。