超算应用系列 石油勘探之一口油井一亿

2012-03-26 16:59:02  来源:pconline 原创  作者:佚名  责任编辑:xiongxuehui 

  【PConline 资讯】油价又要涨了,再次调价后93#汽油价格将突破8元,中国油价进入“8”时代,这则隐藏于边角的消息,再次无悬念的激起了强烈反响。到底油价该不该涨,在此不作讨论,但是有一点是肯定的,稳定而廉价的石油供应对于百姓日常生活和国家战略经济安全具有基础性作用。

石油开采之前更为重要的是勘探
石油开采之前更为重要的是勘探

  渣打银行20日发布研究称,2012年油价将居高,预计全年平均油价为每桶121美元,下半年油价将达到每桶127美元。全球油价在10年间的涨幅惊人,这和经济增长、货币贬值、局部战争都有显著关系。这份报告同时告诉我们,这种高油价不但不会奔溃,还会长期延续下去,也就是说大家依然需要忍受高油价所带来的物价上涨。为什么石油开采成本越来越高?面对高油价,石油企业特别是勘探部门有哪些妙招降低勘探开采成本呢?使用超级计算机进行石油分布的测定,是当前环境下更为成熟的解决方案。

全球原油价格10年波动趋势
全球原油价格10年波动趋势

  全球石油储量紧迫已是不争的事实,2011年全球剩余石油探明储量为2086.82亿吨,仅比2010年增加82.27亿吨,基本来自中东地区。中国在塔里木油田之后,再也没有发现大规模油田。在现实约束下,现有油田的必须深度开采,石油行业被迫进入更加复杂的环境中。发展勘探和开采技术提高石油的可采率,是延长油田寿命、增加石油产量的好办法。而在石油开采技术链条中,最为核心的石油勘探和油藏模拟都离不开超级计算机的支持。

石油在哪里超算找出来

  按照科班的标准定义,石油勘探就是利用各种勘探手段了解地下的地质状况,认识生油、储油、油气运移、聚集、保存等条件,确定油气聚集的有利地区,找到储油气的圈闭,并探明油气田面积,搞清油气层情况和产出能力的过程。通俗的讲,石油勘探也就是确定石油在哪里,有多少的过程。在实际勘探操作中,最常用的方法则是地震法,通常以小规模的爆炸人工激发地震,用布置在探测区的检波器监测记录地震波在地层中的传播数据,最终用计算机将检波器的数据进行处理和解释得到地下地质构造图和古地图,为石油开采提供直观的决策支持。


海上石油勘探过程
 海上石油勘探过程

  地震数据处理过程大体可分为3个流程,首先需要将数据去噪,将干扰波等无用数据去掉,提高数据质量,然后进行数据拆分,通过反褶积、动静校正、速度分析、叠加、偏移等处理得出地震波传播图,最后则是数据解释,数据会最解释为古地图,能够清晰地显示出山川、河流、森林。石油勘探的目的是找到古代河流,寻找河流的上游,因为只有河流能够聚集动物,动物尸体是石油的来源。而且河流的上游通常是油层的高处,也就是油井的钻探点,油井打在油层的高处,才能求得最大的可采率。
 

  由此可以看出,地震数据处理是数据转换为决策支持的过程,是整个石油勘探过程中最为核心的部分,但是这个环节工作量之大,绝非人工所能完成。在超级计算机的出现之后,大规模的数据处理成为可能,才让地震石油勘探从以往纯粹的依靠人工经验变成了可信赖、可复制的科学技术工程,大大提高了勘探的准确度和效率。

数据到古代地图海量计算需超算

  在根据数据得出的古地图的支持下,就可以确定钻井方位,进行钻探作业。当前,每钻一口井的成本在上亿元人民币,如果钻井的方位、深度出现问题,就会影响后期的采油,如果出现更为严重的钻井失败,钻进投资会得不到回报。因而,前期的地震勘探数据采集和处理十分重要,这也直接导致后期超算处理数据的复杂度快速增加。

石油储藏逆时偏移剖面
石油储藏逆时偏移剖面

  在地震数据采集过程中,检波器采集频率不断提高,数据量不断膨胀。检波器采集周期从数秒提升到了几十毫秒,根据每个探测区域根据采集频率的不同,每天可产生几百GB的数据,而海洋探测中一条海洋勘探船每天能够产生数TB的数据(1TB=1000GB)。

  另一方面,探测深度不断加深,地下地质情况越来越复杂,数据处理的精度要求也越来越高,简单的处理过程就需要20多种处理方法,涉及到高等数学的褶积、反褶积、波动方程、迭代等多个领域。这些都导致了数据处理的工作量不断攀升,目前,一条10km的二维地震测线计算一次需要完成2880万亿次计算,若是100km就需要3万亿次(不同方法计算量有差异)。

石油分布图形化模拟
石油分布图形化模拟

  当前一个探测区形成的数据进行拆分处理,如果以一个1000个处理器核的超算系统来处理,处理一次需要11天,需要用不同方法处理7次,全程至少要77天。在数据转化为古地图的数据解释需要处理多个地震道,一道分为1024个点,每个点需要一个方程来算。浪潮集团为中石油专门开发了地震数据解释平台,运行数据量为7GB的算例,性能虽然比原有平台实现了10倍的提升,但是测试过程仍然用了11个小时。

  在大庆油田发现以来,我国绝大多数新油田都是由地震法勘探找到的。世界上的墨西哥湾油田、中东油田、里海油田等许多大中型油田也是如此,在我国的物探队中绝大部分是地震队。可以说如果没有地震勘探,现代的油气勘探就很难进行。地震法在石油勘探领域的广泛应用是地震数据处理行业发展的直接动力。[返回频道首页]

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