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PC CLUSTER在石油物探中的应用


    随着石油工业的不断发展和国家能源开发战略转向新、难、深领域,地震油气勘探难度和复杂程度不断增加,对地震勘探精度的要求越来越高,对石油勘探开发技术和地震勘探数据处理许多提出了新的技术需求,尤其是对叠前偏移地震处理技术的发展和应用提出了客观要求。石油地震勘探地震资料处理也呈现出许多新的特点:

(1)计算机技术的发展使叠前偏移、精确地震成像处理成为现实。

    国际油价的高位震荡,促使国内外各油田公司加大勘探资金的投入以寻找新的接替储量,拉动了数据采集和资料处理市场。为了解决复杂区地质构造成像问题,越来越多的资料需要做叠前偏移。但由于需要消耗巨大的CPU等软硬件资源,叠前时间偏移计算量至少是叠后时间偏移的覆盖次数的倍数。长期以来,我们不得不采用叠后时间偏移做为替代方法,即使能完成叠前偏移也一直局限于试处理阶段。近年来,由于计算机技术的飞速发展和硬件成本的大幅度下降,叠前(时间和深度)偏移技术才得到了日渐广泛的应用,并正在全面取代叠后时间偏移技术,成为提高地震勘探精度、提高油气勘探开发效益的重要手段。

(2)高密度采集、多波勘探技术和4D勘探技术开始应用,数据量剧增,对存储和网络技术要求越来越高。

    伴随国内外地震勘探高、新技术的快速发展,目前大面积三维勘探项目、三维连片处理项目越来越多,采样间隔和道距越来越小,覆盖次数越来越高,采集数据体越来越大。与5年以前同样面积大小的三维勘探项目的数据相比,无论是每炮的道数、覆盖次数、面元大小都发生了巨大的变化,数据量剧增了至少8倍。

(3)新时期地震勘探节奏明显加快,地震勘探新技术、新方法的不断发展与应用,对计算机的速度提出更高的要求,需要有规模化的计算机资源作为保证。

    叠前时间和深度偏移等一系列的密集型科学计算算法和新技术,都需要巨大的CPU资源,而且与5年前的三维数据处理周期相比,处理周期要求缩短了约三分之二。

    中石油东方地球物理勘探有限责任公司(BGP)近几年来在叠前时间和深度偏移方面做了大量的研究和探索,取得了明显进展。为适应勘探市场的需求,BGP从2001年引进128CPU的PC Cluster开始,到2005年底,BGP的PC Cluster已达到4972CPU,2006年将达到10000CPU。目前已形成以PC Cluster为主体的大规模并行计算机处理规模,并形成具有特色的大面积三维连片叠前时间偏移配套技术,成为处理复杂断块、地层岩性圈闭勘探开发一体化的主导技术之一。

    我们在架构选型、芯片选型、应用软件运行平台等技术调研过程中,认为美国AMD公司的Opteron 64位皓龙处理器架构具有三大核心技术的性能优势:1.集成内置高速、高带宽的DDR内存控制器,使处理器工作效率更高;2.HyperTransport超传输总线技术,具有更高带宽、更强的扩展性;3.AMD 64 技术,突破了4GB内存访问极限。更重要的是,著名的地球物理数据处理应用软件如以色列Paradigm公司的Epos 3.0复杂地震成像系统已在该平台得到了成功应用。

    另外,Opteron处理器服务器的功耗仅为89W,噪音也明显减少。

    随着64位架构价格的大幅度下降,考虑到功耗、散热、噪音、性价比、应用软件支持平台等因素,我们在2005年引进和集成的PC Cluster并行系统,基本上都选购了AMD Opteron 248和250 64位皓龙处理器架构的曙光4000A 1U架构PC Cluster产品,主要运行以色列Paradigm Epos3.0叠前偏移软件。经过我们自己的生产性测试,64位产品与32位相比在运算速度上至少翻一番。

    目前,我们已完成我国东、西部地区几十块累计超过15000平方公里的三维地震数据的连片叠前时间偏移处理工作。尤其是2005年80%的新项目,都开展了叠前时间偏移处理,形成了大面积连片叠前时间偏移处理和项目管理运作流程,培养了一批专业技术应用和地震处理解释一体化作业的项目管理人才;形成了规模资源、规模市场、规模运作、规模效益和规模管理的良性循环的生产和发展模式。地震资料处理解释技术也必将从研究叠后成果为主,进入以研究叠前信息为主的新时代。

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