計算：保障石油高產穩產的技術尖兵
http://www.zouyunfu.com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90年代以前，大慶油田曾經獲得一次國家特等獎，那是為了獎勵該油田開發的率。而今，大慶油田正在申報的國家獎項的主題已是持續穩產、技術攻關。從1996年以后，大慶油田每年探明儲量的增長箭頭一直向上，這對于一個開發多年的老油田來說，并不完全是大自然的恩賜，更多地是通過跨領域聯合攻關，清楚地認識地質情況所得到的回報。
現在，聯合攻關越來越多地依賴于信息技術。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臺。
把地球的“內臟”弄清楚
在計算的不同商業應用領域中，石油行業從應用規模和應用水平上都排在位。大慶油田勘探開發研究院總工程師張鐵剛作為一名“我為祖國獻石油”多年的老兵，親歷了石油行業技術平臺的多代發展。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，并解釋成三維地質模型，直接服務于油氣勘探。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。松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。“老油區已開發的油田仍然是勘探的主戰場，不可能總盯著新區。在大慶油田做做工作，多找幾個年產幾十萬噸的小區塊，也會為國家供油起到很大作用。”
對曾經遺漏油氣藏的地段進行重新梳理和二次開發，勘測難度明顯要大得多，地學綜合研究也就必須要跟上。基于地學研究成果，開采時可以降低生產成本，也能找到更多的剩余油氣藏。據張鐵鋼介紹，地震勘探技術在地質研究中得到了廣泛應用，尤其是三維地震勘探技術的應用，它提高了圈閉判別、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，計算平臺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。這真就是得益于地震技術。如果沒有高質量的地震資料、高密度采集的資料加上有效的計算處理，我們不可能有那么多的發現。”張鐵鋼認為，從需求上來講，未來十年內，石油行業對計算還有很大需求。
作為英特爾長期的戰略合作伙伴，大慶油田一直在跟進計算的技術演進和發展，已經測試了新的至強7500和至強5600服務器。新節點的性能表現讓大慶油田開始考慮基于多路節點進行內部的平臺升級和新模式嘗試，以滿足大規模連片地震資料解釋的需求。
張鐵鋼分享的數據顯示，在基于至強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
英特爾在領域的投資涵蓋了軟硬件方面。硅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于x86服務器的大規模機群擁有計算能力成為可能。
來自法國的英特爾能源及高吞吐計算團隊主管工程師菲利浦·蒂埃里長期從事石油行業用戶的技術支持工作。他不僅要與用戶通過將來生產計劃和規模的規劃共同確定用什么樣的系統，更重要的是，他還會借助英特爾的一系列專業工具，幫助用戶進行性能調優。像他這樣直接與用戶進行密切合作的研究者，在英特爾還有很多。他們分布在全球，共同組建了隸屬于英特爾軟件與服務事業部的石油行業專業團隊。
“我們經常問石油客戶，在處理器技術上是不是做了足夠的剖析。并沒有什么新技術像魔法一樣，可以解決所有問題。我們要盡可能保證客戶不會付出額外的代價，盡可能使處理器保持以優效率持續工作。”菲利浦·蒂埃里在接受記者采訪時表示，英特爾一直在關注應用性能的擴展，不只一直努力提升關鍵技術指標，同時也十分關注用戶的軟件開發與性能優化，“我們面向未來的指令集架構保持了向前和向后兼容，并且提供一整套開發工具和編譯器簡化軟件開發。”菲利浦·蒂埃里認為，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。這是基于研發Larrabee和英特爾研究部門的單芯片云計算機的成果之上的。“英特爾的MIC產品重要的一點，就是不僅會提升性能，同時軟件開發工具與現在并無不同。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，只是增加了新的支持MIC的功能。這樣就解決了軟件的開發和使用問題。”菲利浦·蒂埃里說。
英特爾預計，在2019年，百億億次計算機將問世。“我們成功推算了千萬億次計算機問世的時間。繼續外推，十年后我們就將具有百億億次的計算能力。”菲利浦·蒂埃里表示，要用當前的處理器來實現百億億次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。“我們在歐洲建立了百億億次實驗室。我主要負責跟法國能源署和一個法國大學來研究，制造出這樣的系統之后，軟件的開發模式怎么能適應成千上萬的核和大規模擴展應用。”
只選適用的
石油行業的很多應用其實是受到了計算能力的限制。逆時偏移技術的理論基礎早都有了，就是因為計算資源滿足不了大數據量的處理需求，所以才難以得到推廣。從這個意義上講，石油行業對于計算的需求是無止境的。
張鐵鋼表示，石油行業用戶講究適用，關心技術的進步和發展，也關心如何才能買到高性價比的產品。在系統的構建和規劃上，英特爾的計算部門為他們提供了實實在在的支持。
英特爾中國HPC系統架構師陳健曾為很多石油行業用戶提供過技術咨詢和建議，他認為，應該根據用戶應用對硬件的實際需求去選購優化設計的機群系統。
他建議石油用戶采用四步法構建大型機群系統：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，是收集現有平臺的主要指標，包括CPU、內存、磁盤讀寫、網絡通信等系統級指標，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，就可以分析新舊平臺存在的差異，并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，就可以終綜合考慮并確定方案了。
作為擁有亞洲大的地震資料處理中心的專業石油服務公司，中國石油東方地球物理公司還在陸續引進新機群，這些機群全部采購了至強5600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。“我們大幅度提高了復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，基于多核CPU技術的高密度服務器將成為計算的發展趨勢，而且綠色環保技術將廣泛應用到計算領域當中。毋庸置疑的是，復雜地震成像等技術的發展與應用將需要更多的CPU。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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