走出外國“玻璃屋”中國石油產業不再沉默

    石油行業一直是超級計算機應用的主要領域，在上世紀冷戰年代，中國政府千方百計搞到的超算大部分用于石油勘探領域，廣為流傳的“玻璃房子的故事”正是發生在石油領域。這是一個讓中國人傷透自尊的故事，因為中國人即使花錢購買了設備，也必須在外國人的監視下運行以保證技術不泄露。但是毫無疑問，“玻璃房子的故事”激勵著無數中國科學家為了中國的石油勘探事業通過超級計算機的研發不懈努力。

    當時的中國石油工業部物探局花“天價”購買了一臺IBM大型機，在花費了巨額資金的同時，還必須接受對方苛刻的附加條件：把機器安放在一個中國人不得入內的透明的“玻璃屋子”里，以方便美國專家24小時監控，監控日志還要定期上交給美國政府審查。

    突破封鎖——中國石油超算一體化軟件橫空出世

    冷戰結束之后，國家經濟科技水平飛速發展，中國超級計算機在國家的直接推動下，硬件水平一直同步于世界一流水平，但是大型地震數據處理解釋軟件沒有突破。石油勘探環節受到超級計算機配套軟件環境的限制，許多中深油層油田沒有被發現，大油田的探明率也遲遲得不到提升。

    直到上世紀末，大型地震數據處理解釋領域依然被美國的西方地球物理公司(Western Geophysical)和法國的通用地球物理公司(CGG)壟斷。2002年中國最大的地球物理勘探公司BGP(中國石油東方地球物理公司)，由于快速發展的國際業務搶奪了WCC和CGG的利益，而遭到兩家公司的技術封鎖。

    在面臨前所未有的危機之時，BGP公司投入1.4億元于2003年1月正式啟動完善的石油勘探軟件系統研發，公司投入巨資成功開發了中國第一款地震數據處理解釋一體化大型軟件GeoEast。

    GeoEast V1.0系統，于2004年12月31日完成開發，項目的宏觀目標是：總體功能達到國際先進水平，成為中國石油物探特色技術的有效載體。不僅能滿足國內油氣勘探需求，還要支持中油集團參與國際競爭。這套系統在數據模型、數據共享、一體化運行模式、三維可視化、交互應用框架、地震地質建模、網絡運行環境和并行處理方面取得了多項創新與重大技術突破。

    可視化的大型軟件GeoEast軟件

    目前BGP公司的超算系統已經達到6000多個節點，而且又在規劃新機房，其面積是當前的4倍，最終實現36000個核心。一個GPU節點2個CPU 2個GPU，相當于原來的5倍。另一方面，眾核、異構等前沿技術也快速的走入這個領域，浪潮集團已經開發出GPU加速技術，能夠將超算性能提高5倍以上。今天的GeoEast軟件已經可以支持8萬個核心，該軟件在天河1號上獲得了不可思議的線性加速比——8萬個核心8萬倍加速比，一舉達到國際一流水平。

    中國在超級計算機硬件和軟件方面的不斷完善，突破了曾被外國人壟斷的石油勘探領域，軟硬件配套主要應用效果及性能同步于國內外主流系統。在市場規模方面，中國石油領域的超算應用在技術和產業成長迅速，僅中石油和中石化每年在超算的投入估計有10-20億元人民幣。

    未來展望——超算與石油尚是新婚

    雖然我國在石油勘探領域取得了長足的進步，但是隨著我國國民經濟的高速發展，石油和天然氣的產量還是難以滿足需要，需要依靠進口支撐，2011年末全國石油勘查新增探明地質儲量13.70億噸，但是依然無法改善中國石油80%依賴進口的現狀，帶來的后果是一方面中國的能源安全受國外牽制程度越來越高，另一方面國內能源價格更容易隨國際市場而波動。

    在新探明儲量沒有有效增加的前提下，穩定石油產量只有充分挖掘現有油田的潛力,提高勘探分辨率，發現更多有開采價值的小油田，在繼續尋找中深油層的同時，向深層底層要油。這些都需要更精細化的勘探和更大規模的數據處理，據BGP公司的有關負責人透露，即使擁有自己龐大的超算系統，他們很多計算任務還是需要拿到天河一號上完成，這說明石油工業依然對超級計算機有較強的依賴。

    解釋建模過程中軟件模擬出的石油分布

    長遠看，中國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。天然氣探明率也不及世界平均水平一半，相比美國70%以上的探明率水平更是相去甚遠。如此大的探明率差距為我國領土內的能源勘探開發留下足夠大的空間，也為超算在石油領域的應用提供了足夠的動力。

    超算可以有效提升石油勘探過程的投入產出比，目前平均一個油田引入超算的費用，僅占整個石油開采成本的4-6%，相當于動輒上億的鉆探費用，這些幾乎微不足道。綜合資源與技術條件來看，超算與石油產業的結合還有很長的路要走，這一行業前景廣闊。
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