石油勘探领域的核心高性能计算应用

    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。

    目前为石油行业客户广泛应用的商用地震资料处理软件有Paradigm的Geodepth和Focus、Western Geco的Omega、CGG的GeoCluster，这些应用均为支持大规模集群运算的并行版本。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。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。在计算精度和复杂度上，国外主要厂商WesternGeco等已开始将RTM逆时偏移等消耗CPU资源更多、精度更高的偏移算法投入生产。国内的中国石油东方地球物理公司等企业也开始尝试Paradigm公司的CRAM共反射角偏移模块。

    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Landmark的VIP/Nexus和Schlumberger的Eclipse，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。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。

利用高性能计算摸拟油藏分布图

    结合这两大类石油勘探领域核心高性能计算应用的特点，以及石油企业对于勘探业务计算任务执行效率和成本的要求，不难看出，适用于这一领域的高性能计算解决方案，必须要具备以下几个特性：

1. 具有强大的性能，特别是浮点计算性能、并行计算性能和内存子系统性能；
2. 拥有出色的能效表现和性价比
3. 配备优秀的软件开发和调优工具
4. 符合开放的标准，软硬件层面都有广泛的合作伙伴支持