石油勘探与高性能计算深度应用

时间:2013-06-04   来源:   网友评论:0   人气: 1323 作者:

扩展阅读1:了解高性能计算与石油勘探的关系

高性能计算与石油勘探,都是蕴含着很强专业性的词汇,虽然大众对于石油勘探还有一些了解,但对于高性能计算与它的关系,就不是很清楚了。因为高性能计算的出现,似乎总是有尖端科研等字眼相伴,而谈到石油勘探,在人们的印象中更多浮现出来的,则是石油公司的野外勘探人员背着各种专用设备,通过一系列地质勘探的方法来侦测,甚至是预估所探测地区的地层中是否存在石油,而后在这个区域内打上几口试验性的油井,以验证其预估是否准确。在这个过程中,好像并不需要高性能计算的手段。

其实,人们认识中的这种石油勘探作业方式,早就已经过时。这种方式通常使用的是传统的地质学方法和地球化学方法来勘测,其结果是很不精确的。由于油田在地下并不是以所谓油海的形式存在,而是由一个个彼此隔离的葡萄串组成的,因此在不够精准的勘测结果面前,人们只能多钻井进行尝试,而且只有将油井钻到一个储有石油的葡萄顶部,才算是大功告成。然而,钻井的费用是非常高昂的,每打一口油井,其花费往往都会达到上千万甚至是上亿元,为提高石油勘探的能力和效率并降低其成本,石油企业很快就开始在勘探中采用了更为先进的地球物理方法,尤其是地震波法。

所谓地震波法,简而言之就是用炸药在地面激起人工地震波,这种地震波可传入地下深处,并在碰到不同形态的地质构成时形成不同的反射波,这些反射波经地面的检波器收集、转变成电子信号后可存储为数据,通过对这些数据进行计算处理,人们就能清晰地摸拟还原出勘测区域的地下地质构造,并找到那些存有石油或天然气的岩层的精确位置。由于地震波法勘探收集的数据通常都以TB计,甚至在近年来海洋油气勘探所采集的数据都已开始向PB的规模发展,这些海量数据的处理只有借助高性能计算机,才能在最短的时间内完成,以实现最佳的勘探效益。

扩展阅读2:石油勘探领域的核心高性能计算应用

目前与地震波法石油勘探相关的高性能计算应用软件,按计算性质可分为地震资料处理(seismic processing)和油藏模拟(reservoir simulation)两大类,另外业内人士还将计算可视化(computation visualization)作为单独的一类工作站应用加以归类。

目前石油企业在勘探业务中使用的高性能计算应用软件

为石油行业客户广泛应用的商用地震资料处理软件,现阶段主要有ParadigmGeodepthFocusWestern GecoOmegaCGGGeoCluster,这些应用均为支持大规模集群运算的并行版本。目前国内自主开发的这一类软件主要是采用PSTM叠前时间偏移和PSDM叠前深度偏移的算法,如中国石油东方地球物理公司(BGP)自主开发的GeoEast、中国石化南京石油物探研究所开发的iCluster等。

在油藏模拟类的应用软件方面,目前在全球范围内较为知名的有LandmarkVIP/NexusSchlumbergerEclipse,国内自主开发的相关产品主要有大庆研究院的PRBS并行黑油模拟。

Petroleum-Geoprobe-1

利用高性能计算摸拟油藏分布图

从应用的特点上来看,地震资料处理是典型的浮点计算密集型应用,以求解数据密集的波动方程为主要计算模式,因此对浮点计算能力要求较高,对内存带宽的占用中等,对大量炮集的处理需要良好的多核扩展性。不同于在算法上以频谱计算为核心的地震资料处理软件,油藏模拟对计算平台的要求是需要支持稀疏矩阵方程的迭代求解,对内存带宽的要求非常高,并需要大缓存支持,因此这类软件可归为对内存带宽高度敏感的计算密集应用。

扩展阅读3英特尔的百亿亿级高性能计算愿景

2011620日,在当时举办的国际超级计算大会(ISC)上,时任英特尔公司副总裁兼数据中心事业部总经理的施浩德(Kirk Skaugen)向与会者分享了英特尔计划在20112020这个十年期的末期实现每秒百亿亿次浮点计算性能(ExaFLOP/S)的宏伟愿景。

施浩德在详解该愿景时指出,高性能计算(


 

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