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英特尔HPC破解大庆物探难题

时间:2013-10-24 08:47 来源:

 

大庆油田是中国最大的油田,曾经 创造连续27年高产和稳产5000万 吨的世界奇迹。如何在新形势下实现 下一个10年稳产4000万吨目标?这是 摆在大庆勘探工作者面前的又一个巨 大的挑战。

挑战世界级难题

中国是公认的石油地质结构较为 复杂地区,就如何进一步准确、细致地 认识和区别大庆盆地的石油地质结构, 对大庆油田的继续高产、稳产有着重要 意义。张铁钢认为,大庆油田整个松辽 盆地面积较大,大庆油田主力——“长 垣油田”是个大构造,在其周边分布着 大大小小的段块,岩性油藏非常多,但 都属“三低”(低产量、低渗度、低丰 度)。如何进行有效而高效的开发,必 须准确地找到河道砂体,只有在砂体里 才能有油的固体。

大庆近年来开展的“长垣315”地 震工程( “3”是3米厚的土层能够准 确有效的识别,“5”是5米的断层, “1”是油藏)属于世界级难题,在西 方油公司的概念中,3米砂层和1米有效 土层可能都忽略不计,自觉没有开采价 值。但是如果在美国加州,整个洛杉矶 一带也是低渗透,有几万口井,每口 井的产量平均在1~2吨,但仍然继续开 采。因为一旦停开就面临渗透性等方面 的问题,将驱动不出油来。国内有些油 田就没有其效益低而对其开采叫停。

在大片区城里能否准确找到油 层,对油田开采阶段意义重大。张铁钢 说,“现在我们的保护层准确识别的技 术,窄小河道在整个地震成像里能准确 识别,在潮阳沟和庆输港两个区块,用 此技术做了8口井,其中最好的一口井 46吨/天,属于高产点,而以前在这种 地方很难能找到10吨以上的井。”

物探技术的进步

大庆油田所属勘探范围主要包括 东北和西北两大探区,共计14个盆地, 勘探面积达23万平方公里。物探技术在 大庆经过多年不断摸索,有了长足进 步。张铁钢告诉记者,对一个复杂的区 块来讲,惟一认识地下的手段就是地震 技术。在地震数据采集技术上,地震装 备进步显著,并涌现出SN388与Sercel 408UL等万道地面采集系统,这些先进 装备的使用基本适应了各种复杂地表区 的地震采集要求,并全面提高了地震数 据的分辨能力。采集技术本身也取得了 明显进步,出现包括陆上多分量采集、 井下多分量采集和永久性埋置检波器等 多种采集方式。

在大庆及海拉尔区等地表复杂 区,以及复杂断块三维地震、高分辨率 地震勘探方面取得较大进展。大庆1.0 秒反射主频为90~100Hz,1.7秒反射主 频为70~80Hz。三维地震配套技术有 了新的进展,基本覆盖了老油区。更精 确的三维地震和非常规三维地震有待深 入探讨和发展。

据了解,在大庆油田,以高分辨 率三维地震、井间地震成像、多波多分 量油藏地震监测等方法为代表的开发地 震技术,为油藏开发提供了精细的模 拟、描述和动态监测结果,有效地改善 了油藏管理水平,延长了老油田生产寿 命。通过开发地震对油藏进行精细地震 描述,在老油田发现新储量、确定剩余 油分布,以及优化布井方案等措施,使 老油田获得新的储量增长。

英特尔高性能 计算的强力支撑 物探技术属于高科技技术,与IT技 术密不可分。不久前,国家科技进步奖 中的特等奖花落大庆,其中有两项技术 与IT技术密切相关。即三维地震高分辨 率地震勘探技术和窄小河道砂体识别技 术。张铁钢自豪地说,这其中得益于地 震资料处理技术和解释技术。大规模油 藏计算技术,也都是高性能计算的重大 技术。

据张铁钢介绍,在大庆油田的支 持下,装备能力每年都得到持续发展。 尤其是这几年英特尔与大庆油田合作 上,在引进地震处理集群、用于油藏数 值模拟的集群之后,过程中的性能优化 测试、现场指导、利用英特尔的性能分 析工具,帮助优化分析软件系统、指导 系统优化配置和调整等所有的环节,英 特尔公司在提高地震处理、数模计算的 实效性上,提供了很大的帮助和支持。 目前,地震采集量、区块、密度 等量上逐步向百亿亿次计算发起挑战。 如何解释海量的数据,提出有价值的地 质信息,就必须进行地震解释和地震属 性的计算,以及三维可视化解释,需要 强大的服务器来支持。近两年,英特尔 的至强多路服务器技术推出以后,去年 至今,英特尔两台最新测试样机都在大 庆油田进行过全面的性能测试,随后又 进行E7,10核、4路的服务器多学科协 同地震解释的测试,两年的测试使大庆 油田尝到了甜头。

张铁钢举例说,这些年我们一直 采用英特尔PC服务器(双路)做三维 数据解释。但是,双路服务器可以满足 100平方公里的区块的数据机解释,现 在普遍做大的区块解释都是300平方公 里,甚至是连片的处理解释,最大的 连片达6400平方公里。采用4400个CPU 进行资料处理用了一年时间,分块做了 解释,当时采用了企业级服务器,32个 CPU,能够提供多人的、同时、协同解 释。从去年开始,大庆用英特尔至强4 路、6核平台的服务器,仅用15个人就 做了完整的解释,而且从计算效率、对 数据访问,和数据管理效率来看,提高 2~3倍。大家普遍接受了“胖节点”多 路服务器逐步取代小型机,以及昂贵的 企业级服务器去做协同解释。

期待与英特尔 HPC深入合作

大庆油田是具有世界级储量和世 界级领先勘探开发技术的油田,多年来 形成的技术攻关成果、技术方案、相关 软件技术,如何实现有形化、固化,变 成真正的有自主知识产权的技术?这是 大庆人目前正在考虑的问题。这些自主 研发的适合松辽盆地和东北探区特色的 软件模块,怎样有效地保存下来,需要 对计算平台有慎重的了解。

张铁钢指出,最早第一套地震处 理集群用的是联想品牌,效果很好。最 近又引进一套128节点的联想基于英特 尔平台做数模计算,同时还准备把自主 知识产权特色技术研发的软件在这个平 台上实现。

英特尔高性能计算对于石油物探 技术提供了有力的技术支持,而未来, 大庆对与高性能计算的运用,提出了更 多的希望。张铁钢认为,大庆外围一些 探区,包括海拉尔探区、大三江地区、 深层探区,这些地质构造都适用于逆时 偏移的处理系统。基于此,下一步将考 虑适合逆时偏移计算的计算平台,是采 用CPU和GPU的异构平台,还是用CPU 平台,需要进一步论证。希望英特尔 (集成众核MIC)尽快投入商业应用, 在数据处理方面,大庆将有更大需求。 据记者了解,大庆将建立面向地 震地质综合研究平台,所有研究人员都 在计算机上实现研究工作。他们准备参 与大庆油田股份公司制定的IT发展规划 里有一个数字盆地的项目,其中很大一 部分将做数字研究,即地震地质研究的 数字化,全部在计算机上实现。这两年 大庆与英特尔的多路至强CPU测试已经 为这个项目将来实施做了铺垫,完全可 以在小型的工作组和研究科室,如在30 人左右规模,用4路、8路、多核实现硬 软件数据处理和数据安全存储,以及小 型的决策支持,勘探开发决策支持一体 化全部在服务器上实现。“这方面大庆 确实有需求。”

在油田数据资产管理上,大庆全部 采用传统大型机,随着技术发展,逐渐 向多路X86架构服务器上迁移。“前期做 了一些尝试,迁移了一些项目数据库, 效果突出。而且并发存储的效率很高。 因为核路多,多用户支持,都能及时得 到数据访问的响应。”张铁钢补充道。 未来: 多学科协同综合研究

对于未来, 张铁钢胸有成竹。 “每一个勘探研究室进行多学科协同工 作时,从地震的一些特殊属性的处理, 地震属性的特殊计算,以及地震构造解 释、精细解释和‘井震结合’的解释, 在一台服务器上全部完成。一台服务器 配一个存储,可以把所有数据进行有 效、集中管理,软件也可部署在一台服 务器上,软件的部署也达到了统一集中 管理。如此,所有人的工作都在一个平 台上做,做完以后数据都放到服务器 上,便于今后对数据进行整理,解释成 果进行整理,为领导决策、井位部署、 论证,直接能够提供很好的资料。

最后,张铁钢补充说:“目前, 我们与英特尔的合作为未来在建立多学 科,基于研究室的多学科协同地学综合 研究,做了一个很好的研究平台。它可 以保证整个从地震地质综合研究一个流 程下来,从最初的地震成像数据到工业 制图,可以直接同步到井位部署和钻井 施工上。”

 

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