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高性能計算:保障石油高產穩產的技術尖兵

http://www.kadhoai.com.cn 2026-04-07 14:08:26 來源:中國計算機報

   大慶油田,一個新中國工業時代的光輝縮影,在信息時代依然敢為人先,繼續為榮譽和使命而戰。

  上世紀90niandaiyiqian,daqingyoutianzengjinghuodeyiciguojiatedengjiang,nashiweilejiangligaiyoutiankaifadegaoxiaolv。erjin,daqingyoutianzhengzaishenbaodeguojiajiangxiangdezhutiyishichixuwenchan、技術攻關。從1996年nian以yi後hou,大da慶qing油you田tian每mei年nian探tan明ming儲chu量liang的de增zeng長chang箭jian頭tou一yi直zhi向xiang上shang,這zhe對dui於yu一yi個ge開kai發fa多duo年nian的de老lao油you田tian來lai說shuo,並bing不bu完wan全quan是shi大da自zi然ran的de恩en賜ci,更geng多duo地di是shi通tong過guo跨kua領ling域yu聯lian合he攻gong關guan,清qing楚chu地di認ren識shi地di質zhi情qing況kuang所suo得de到dao的de回hui報bao。

  現在,聯合攻關越來越多地依賴於信息技術。高性能計算作為信息技術王冠上的明珠,為石油產業的健康發展提供了有力的支撐平台。

  把地球的“內髒”弄清楚

  zaigaoxingnengjisuandebutongshangyeyingyonglingyuzhong,shiyouxingyecongyingyongguimoheyingyongshuipingshangdoupaizaidiyiwei。daqingyoutiankantankaifayanjiuyuanzonggongchengshizhangtiegangzuoweiyiming“我為祖國獻石油”多年的老兵,親曆了石油行業技術平台的多代發展。他常年帶領團隊進行地震(一種人為的勘測手段)數據的處理,並解釋成三維地質模型,直接服務於油氣勘探。像他這樣的技術人員,被親切地稱為給地球“做透視”的人。

  “如果沒有高性能計算,我們現在極難再找到油氣。”張鐵剛說,“石油和天然氣早過了高峰發現期。鬆遼盆地北部的資源探明率已達54%以上,探明程度和發現難度不斷增加,油氣勘探開始向深層、沙漠、海洋和極地進軍,油氣藏類型也向著中小型隱蔽油氣藏的方向發展。”因此,老油田的二次開發就成為石油公司穩產的重要手段。“老lao油you區qu已yi開kai發fa的de油you田tian仍reng然ran是shi勘kan探tan的de主zhu戰zhan場chang,不bu可ke能neng總zong盯ding著zhe新xin區qu。在zai大da慶qing油you田tian做zuo做zuo工gong作zuo,多duo找zhao幾ji個ge年nian產chan幾ji十shi萬wan噸dun的de小xiao區qu塊kuai,也ye會hui為wei國guo家jia供gong油you起qi到dao很hen大da作zuo用yong。”

  對(dui)曾(zeng)經(jing)遺(yi)漏(lou)油(you)氣(qi)藏(zang)的(de)地(di)段(duan)進(jin)行(xing)重(zhong)新(xin)梳(shu)理(li)和(he)二(er)次(ci)開(kai)發(fa),勘(kan)測(ce)難(nan)度(du)明(ming)顯(xian)要(yao)大(da)得(de)多(duo),地(di)學(xue)綜(zong)合(he)研(yan)究(jiu)也(ye)就(jiu)必(bi)須(xu)要(yao)跟(gen)上(shang)。基(ji)於(yu)地(di)學(xue)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo),開(kai)采(cai)時(shi)可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben),也(ye)能(neng)找(zhao)到(dao)更(geng)多(duo)的(de)剩(sheng)餘(yu)油(you)氣(qi)藏(zang)。據(ju)張(zhang)鐵(tie)鋼(gang)介(jie)紹(shao),地(di)震(zhen)勘(kan)探(tan)技(ji)術(shu)在(zai)地(di)質(zhi)研(yan)究(jiu)中(zhong)得(de)到(dao)了(le)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong),尤(you)其(qi)是(shi)高(gao)精(jing)度(du)三(san)維(wei)地(di)震(zhen)勘(kan)探(tan)技(ji)術(shu)的(de)應(ying)用(yong),它(ta)提(ti)高(gao)了(le)圈(quan)閉(bi)判(pan)別(bie)、儲層識別和油藏精細描述的精度。但與此同時,野外采集的數據量成倍增長,數據處理、三維可視化解釋、地學綜合研究分析工作量不斷加大,高性能計算平台的壓力也隨之加大了。

  “大慶油田,包括山東、克拉瑪依這些老油田,每年都有新發現。這真就是得益於地震技術。如果沒有高質量的地震資料、高密度采集的高精度資料加上有效的計算處理,我們不可能有那麼多的發現。”張鐵鋼認為,從需求上來講,未來十年內,石油行業對高性能計算還有很大需求。

  作為英特爾長期的戰略合作夥伴,大慶油田一直在跟進高性能計算的技術演進和發展,已經測試了最新的至強7500和至強5600fuwuqi。xinjiediandexingnengbiaoxianrangdaqingyoutiankaishikaolvjiyugaoxingnengduolujiedianjinxingneibudepingtaishengjihexinmoshichangshi,yimanzudaguimolianpiandizhenziliaojieshidexuqiu。

  張鐵鋼分享的數據顯示,在基於至強7500的四路四核服務器上,地震屬性提取可以比普通微機工作站提高30~50倍的工作效率。

  呼喚創新性技術

  英特爾在高性能領域的投資涵蓋了軟硬件方麵。矽工藝的技術進步直接帶來了單節點的性能不斷提升,更高的擴展性也使基於x86高性能服務器的大規模機群擁有超強計算能力成為可能。

  來自法國的英特爾能源及高吞吐計算團隊高級主管工程師菲利浦·蒂di埃ai裏li長chang期qi從cong事shi石shi油you行xing業ye用yong戶hu的de技ji術shu支zhi持chi工gong作zuo。他ta不bu僅jin要yao與yu用yong戶hu通tong過guo將jiang來lai生sheng產chan計ji劃hua和he規gui模mo的de規gui劃hua共gong同tong確que定ding用yong什shen麼me樣yang的de係xi統tong,更geng重zhong要yao的de是shi,他ta還hai會hui借jie助zhu英ying特te爾er的de一yi係xi列lie專zhuan業ye工gong具ju,幫bang助zhu用yong戶hu進jin行xing性xing能neng調tiao優you。像xiang他ta這zhe樣yang直zhi接jie與yu用yong戶hu進jin行xing密mi切qie合he作zuo的de研yan究jiu者zhe,在zai英ying特te爾er還hai有you很hen多duo。他ta們men分fen布bu在zai全quan球qiu,共gong同tong組zu建jian了le隸li屬shu於yu英ying特te爾er軟ruan件jian與yu服fu務wu事shi業ye部bu的de石shi油you行xing業ye專zhuan業ye團tuan隊dui。

  “我wo們men經jing常chang問wen石shi油you客ke戶hu,在zai處chu理li器qi技ji術shu上shang是shi不bu是shi做zuo了le足zu夠gou的de剖pou析xi。並bing沒mei有you什shen麼me新xin技ji術shu像xiang魔mo法fa一yi樣yang,可ke以yi解jie決jue所suo有you問wen題ti。我wo們men要yao盡jin可ke能neng保bao證zheng客ke戶hu不bu會hui付fu出chu額e外wai的de代dai價jia,盡jin可ke能neng使shi處chu理li器qi保bao持chi以yi最zui優you效xiao率lv持chi續xu工gong作zuo。”菲利浦·diailizaijieshoujizhecaifangshibiaoshi,yingteeryizhizaiguanzhuyingyongxingnengdekuozhan,buzhiyizhinulitishengguanjianjishuzhibiao,tongshiyeshifenguanzhuyonghuderuanjiankaifayuxingnengyouhua,“我們麵向未來的指令集架構保持了向前和向後兼容,並且提供一整套開發工具和編譯器簡化軟件開發。”菲利浦·蒂埃裏認為,未來HPC的發展將引發一場軟件革命:豐富的編程環境、可擴展的代碼調試與優化、管理多樣的異構環境、采用一致性和可用的編程模式都非常值得關注。這也突出表現在英特爾最新公布的一項成果——集成眾核(MIC)產品上。

  英特爾宣布即將推出集成眾核的協處理器而非GPGPU。這是基於研發Larrabee和英特爾研究部門的單芯片雲計算機的成果之上的。“英特爾的MIC產品最重要的一點,就是不僅會提升性能,同時軟件開發工具與現在並無不同。英特爾的編譯器、線程庫、MKL數學庫的使用模式都是完全不變的,隻是增加了新的支持MIC的功能。這樣就解決了軟件的開發和使用問題。”菲利浦·蒂埃裏說。

  英特爾預計,在2019年,百億億次高性能計算機將問世。“我們成功推算了千萬億次計算機問世的時間。繼續外推,十年後我們就將具有百億億次的計算能力。”菲利浦·蒂埃裏表示,要用當前的處理器來實現百億億次高性能計算機將帶來很大挑戰,英特爾必須要有新技術來解決新的問題。“我wo們men在zai歐ou洲zhou建jian立li了le百bai億yi億yi次ci實shi驗yan室shi。我wo主zhu要yao負fu責ze跟gen法fa國guo能neng源yuan署shu和he一yi個ge法fa國guo大da學xue來lai研yan究jiu,製zhi造zao出chu這zhe樣yang的de係xi統tong之zhi後hou,軟ruan件jian的de開kai發fa模mo式shi怎zen麼me能neng適shi應ying成cheng千qian上shang萬wan的de核he和he大da規gui模mo擴kuo展zhan應ying用yong。”

  隻選最適用的

  shiyouxingyedehenduoyingyongqishishishoudaolejisuannenglidexianzhi。nishipianyijishudelilunjichuzaodouyoule,jiushiyinweijisuanziyuanmanzubuledashujuliangdechulixuqiu,suoyicainanyidedaotuiguang。congzhegeyiyishangjiang,shiyouxingyeduiyugaoxingnengjisuandexuqiushiwuzhijingde。

  張zhang鐵tie鋼gang表biao示shi,石shi油you行xing業ye用yong戶hu講jiang究jiu適shi用yong,關guan心xin技ji術shu的de進jin步bu和he發fa展zhan,也ye關guan心xin如ru何he才cai能neng買mai到dao高gao性xing價jia比bi的de產chan品pin。在zai係xi統tong的de構gou建jian和he規gui劃hua上shang,英ying特te爾er的de高gao性xing能neng計ji算suan部bu門men為wei他ta們men提ti供gong了le實shi實shi在zai在zai的de支zhi持chi。

  英特爾中國HPC係(xi)統(tong)架(jia)構(gou)師(shi)陳(chen)健(jian)曾(zeng)為(wei)很(hen)多(duo)石(shi)油(you)行(xing)業(ye)用(yong)戶(hu)提(ti)供(gong)過(guo)技(ji)術(shu)谘(zi)詢(xun)和(he)建(jian)議(yi),他(ta)認(ren)為(wei),應(ying)該(gai)根(gen)據(ju)用(yong)戶(hu)應(ying)用(yong)對(dui)硬(ying)件(jian)的(de)實(shi)際(ji)需(xu)求(qiu)去(qu)選(xuan)購(gou)優(you)化(hua)設(she)計(ji)的(de)機(ji)群(qun)係(xi)統(tong)。

  他建議石油用戶采用四步法構建大型機群係統:第一步,是選擇真實的測試應用和負載,比如有代表性的地震資料處理、地震資料解釋、油藏模擬應用;第二步,是收集現有平台的主要指標,包括CPU、內存、磁盤讀寫、網絡通信等係統級指標,以及代碼效率、浮點指令、訪存等微架構級指標;第三步,在此基礎上,就可以分析新舊平台存在的差異,並且對關鍵的特征指標做POC驗證,針對內存帶寬、高主頻、存儲延遲等各種應用的實際需求,決定應該采用的處理器、內存、網絡和存儲;第四步,就可以最終綜合考慮並確定方案了。

  zuoweiyongyouyazhouzuidadedizhenziliaochulizhongxindezhuanyeshiyoufuwugongsi,zhongguoshiyoudongfangdiqiuwuligongsihaizailuxuyinjinxinjiqun,zhexiejiqunquanbucaigoulezhiqiang5600處理器。新技術的引入,進一步增強了東方地球物理公司的競爭實力。“我們大幅度提高了複雜區域地質構成的成像精度,能提供更好的服務質量,現在還在理順收費價格等問題。”中國石油東方地球物理公司研究院處理中心總工程師賴能和認為,基於多核CPU技ji術shu的de高gao密mi度du服fu務wu器qi將jiang成cheng為wei高gao性xing能neng計ji算suan的de發fa展zhan趨qu勢shi,而er且qie綠lv色se環huan保bao技ji術shu將jiang廣guang泛fan應ying用yong到dao高gao性xing能neng計ji算suan領ling域yu當dang中zhong。毋wu庸yong置zhi疑yi的de是shi,複fu雜za地di震zhen成cheng像xiang等deng技ji術shu的de發fa展zhan與yu應ying用yong將jiang需xu要yao更geng多duo的deCPU。預計到今年年底,東方地球物理公司的運算能力將達到每秒380萬億次。

  

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