超级计算机让石油业走出“玻璃房子”

　　石油行业一直是超级计算机应用的主要领域，在上世纪冷战年代，中国政府千方百计搞到的超算大部分用于石油勘探领域，广为流传的“玻璃房子的故事”正是发生在石油领域。这是一个让中国人伤透自尊的故事，因为中国人即使花钱购买了设备，也必须在外国人的监视下运行以保证技术不泄露。但是毫无疑问，“玻璃房子的故事”激励着无数中国科学家为了中国的石油勘探事业通过超级计算机的研发不懈努力。

　　当时的中国石油工业部物探局花“天价”购买了一台IBM大型机，在花费了巨额资金的同时，还必须接受对方苛刻的附加条件：把机器安放在一个中国人不得入内的透明的“玻璃屋子”里，以方便美国专家24小时监控，监控日志还要定期上交给美国政府审查。

　　突破封锁——中国石油超算一体化软件横空出世

　　冷战结束之后，国家经济科技水平飞速发展，中国超级计算机在国家的直接推动下，硬件水平一直同步于世界一流水平，但是大型地震数据处理解释软件没有突破。石油勘探环节受到超级计算机配套软件环境的限制，许多中深油层油田没有被发现，大油田的探明率也迟迟得不到提升。

　　直到上世纪末，大型地震数据处理解释领域依然被美国的西方地球物理公司(Western Geophysical)和法国的通用地球物理公司(CGG)垄断。2002年中国最大的地球物理勘探公司BGP(中国石油东方地球物理公司)，由于快速发展的国际业务抢夺了WCC和CGG的利益，而遭到两家公司的技术封锁。

　　在面临前所未有的危机之时，BGP公司投入1.4亿元于2003年1月正式启动完善的石油勘探软件系统研发，公司投入巨资成功开发了中国第一款地震数据处理解释一体化大型软件GeoEast。

　　GeoEast V1.0系统，于2004年12月31日完成开发，项目的宏观目标是：总体功能达到国际先进水平，成为中国石油物探特色技术的有效载体。不仅能满足国内油气勘探需求，还要支持中油集团参与国际竞争。这套系统在数据模型、数据共享、一体化运行模式、三维可视化、交互应用框架、地震地质建模、网络运行环境和并行处理方面取得了多项创新与重大技术突破。

　　可视化的大型软件GeoEast软件

　　目前BGP公司的超算系统已经达到6000多个节点，而且又在规划新机房，其面积是当前的4倍，最终实现36000个核心。一个GPU节点2个CPU+2个GPU，相当于原来的5倍。另一方面，众核、异构等前沿技术也快速的走入这个领域，浪潮集团已经开发出GPU加速技术，能够将超算性能提高5倍以上。今天的GeoEast软件已经可以支持8万个核心，该软件在天河1号上获得了不可思议的线性加速比——8万个核心8万倍加速比，一举达到国际一流水平。

　　中国在超级计算机硬件和软件方面的不断完善，突破了曾被外国人垄断的石油勘探领域，软硬件配套主要应用效果及性能同步于国内外主流系统。在市场规模方面，中国石油领域的超算应用在技术和产业成长迅速，仅中石油和中石化每年在超算的投入估计有10-20亿元人民币。

　　未来展望——超算与石油尚是新婚

　　虽然我国在石油勘探领域取得了长足的进步，但是随着我国国民经济的高速发展，石油和天然气的产量还是难以满足需要，需要依靠进口支撑，2011年末全国石油勘查新增探明地质储量13.70亿吨，但是依然无法改善中国石油80%依赖进口的现状，带来的后果是一方面中国的能源安全受国外牵制程度越来越高，另一方面国内能源价格更容易随国际市场而波动。

　　在新探明储量没有有效增加的前提下，稳定石油产量只有充分挖掘现有油田的潜力,提高勘探分辨率，发现更多有开采价值的小油田，在继续寻找中深油层的同时，向深层底层要油。这些都需要更精细化的勘探和更大规模的数据处理，据BGP公司的有关负责人透露，即使拥有自己庞大的超算系统，他们很多计算任务还是需要拿到天河一号上完成，这说明石油工业依然对超级计算机有较强的依赖。

　　解释建模过程中软件模拟出的石油分布

　　从长远看，中国平均石油探明率不及世界水平的一半，尤其是海洋石油探明率不到世界平均水平的1/3。天然气探明率也不及世界平均水平一半，相比美国70%以上的探明率水平更是相去甚远。如此大的探明率差距为我国领土内的能源勘探开发留下足够大的空间，也为超算在石油领域的应用提供了足够的动力。

　　超算可以有效提升石油勘探过程的投入产出比，目前平均一个油田引入超算的费用，仅占整个石油开采成本的4-6%，相当于动辄上亿的钻探费用，这些几乎微不足道。综合资源与技术条件来看，超算与石油产业的结合还有很长的路要走，这一行业前景广阔。

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