隨著油氣地震勘探技術(shù)的進(jìn)步和勘探網(wǎng)格的精細(xì)化，一次勘探測量會形成百億量級的地震道，原始數(shù)據(jù)采集量從2012年的一年約50TB飛速上漲到2019年的2500TB、在單個大型項目中需要提供配套存儲容量就最高可達(dá)30PB。中石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限公司處理中心總工程師賴能和表示，數(shù)據(jù)已成為石油勘探的重要資產(chǎn)，不斷驅(qū)動油氣勘探技術(shù)創(chuàng)新。
給大地做CT
在某海域，靜靜地漂浮著幾艘布滿了專業(yè)設(shè)備、外形很“奇怪”的船只，如果不事先說明，很少有人會知道他們正在進(jìn)行著一項無比精細(xì)、復(fù)雜的宏大工程。這些船只會拖著一條條很長的電纜，通過氣槍陣列發(fā)射到固定的深度爆炸，這些產(chǎn)生地震波遇到不同的地下介質(zhì)，形成不同的反射波，上傳到電纜上面的傳感器接收，這些接收到的信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)中心的數(shù)字處理和地質(zhì)解釋，其成果成為判斷海底地質(zhì)結(jié)構(gòu)的重要依據(jù)。
海域石油勘探
很多人可以猜到，這些船正在進(jìn)行的工程是海底油氣勘探，而這些船則是中石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限公司(簡稱：東方物探)的勘探船，他們通過采用包括海上過渡帶、海底電纜、海底節(jié)點(diǎn)等多種采集技術(shù)來進(jìn)行淺海與深海的油氣三維地震勘探，用數(shù)據(jù)給海底“做CT”，追尋油氣的“蛛絲馬跡”。
從幾十年前落后的油氣勘探技術(shù)與設(shè)備，發(fā)展到如今各種先進(jìn)勘探技術(shù)“輪番上陣”，中國的油氣勘探技術(shù)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展，并孕育了東方物探等領(lǐng)先的企業(yè)。迄今為止，東方物探已經(jīng)配合油田累計發(fā)現(xiàn)、落實(shí)圈閉近1.7萬個，提供建議井位近2.4萬口，2018年在公司國內(nèi)外油氣重要發(fā)現(xiàn)參與率達(dá)到92%。國際市場主要分布全球5大洲、73個國家，為270多家油公司提供技術(shù)服務(wù)。
數(shù)據(jù)驅(qū)動油氣地震勘探
在某油氣勘探現(xiàn)場，東方物探的一個小隊正在進(jìn)行現(xiàn)場勘探，他們手中沒有紙筆，而是依靠著先進(jìn)的設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，他們每天現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)量大概有20個TB左右，采集完以后，當(dāng)天晚上拿到營地進(jìn)行拷貝，并上傳到現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的存儲設(shè)備中進(jìn)行現(xiàn)場處理，隨后這些數(shù)據(jù)還需傳到室內(nèi)數(shù)據(jù)中心中，進(jìn)行進(jìn)一步的數(shù)據(jù)整理與分析。
在勘探階段，這樣的情境幾乎每天都要上演，由此帶來了海量的數(shù)據(jù)。賴能和表示，東方物探的原始數(shù)據(jù)采集量已經(jīng)從2012年的一年大概在50TB左右，飛速上漲到2019年的2500TB左右，7年間上升了50倍。根據(jù)地震數(shù)據(jù)處理流程的需要，每個項目需要的存儲量基本上是原始數(shù)據(jù)的15倍左右，那么東方物探數(shù)據(jù)中心要配套的有效存儲學(xué)40PB，裸容量超過50PB。
之所以會產(chǎn)生如此巨大的數(shù)據(jù)量，來源于油氣勘探數(shù)據(jù)的采集和處理特點(diǎn)。賴能和指出：“油氣勘探分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、利用處理后的數(shù)據(jù)體進(jìn)行地質(zhì)構(gòu)造解釋等三個階段。從數(shù)據(jù)采集的角度看，當(dāng)前的油氣勘探可以分為陸地勘探與海洋勘探兩個方面。其中，陸地勘探主要采用可控震源，通過震源持續(xù)震動，向下傳播的波遇到地下不同的巖層反射回地面接收信號的方式來進(jìn)行勘探;而海洋勘探則可以通過海上過渡帶、海底電纜、海底節(jié)點(diǎn)等方式進(jìn)行勘探。”
由于石油勘探的區(qū)域巨大，涉及到地震波特征的數(shù)據(jù)量也堪稱海量，再加上地表、海底的條件和地下的地質(zhì)結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化，油氣的運(yùn)動方向，儲層部位也無規(guī)律可循，所以，三維地震勘探對于數(shù)據(jù)的存儲、處理技術(shù)都提出了非常高的要求。在特大型項目中，通常一次采集的數(shù)據(jù)量會形成上百億量級的地震道，原始數(shù)據(jù)量就可能達(dá)到數(shù)百TB。
承載探勘的數(shù)據(jù)，存儲需要海量、高性能和高可靠
在東方物探某基地，矗立著一個大型的數(shù)據(jù)中心，該數(shù)據(jù)中心項目一期的數(shù)據(jù)量就達(dá)到了1400TB，部署了 256節(jié)點(diǎn)浪潮集群和32個浪潮 AS13000 存儲節(jié)點(diǎn)，提供了30個PB的配套存儲。據(jù)賴能和介紹，之所以會在數(shù)據(jù)中心投入如此大的力量，不僅是因為數(shù)據(jù)對于油氣勘探極為重要，而且還因為油氣勘探計算量巨大、存儲量巨大、勘探數(shù)據(jù)極為敏感，需要實(shí)現(xiàn)本地化存儲。
賴能和表示，“在海外部署如此大型的存儲系統(tǒng)，對于存儲本身提出了非常巨大的挑戰(zhàn)。該項目一期的數(shù)據(jù)量是1400TB，什么概念呢?如果有4000個CPU來做地震資料疊前偏移成像的話，要做60天，大概要30個PB的存儲進(jìn)行配套，計算量和存儲量斗非常大。”
分布式存儲以極致容量、極致性能承載物探數(shù)據(jù)
物探應(yīng)用需要處理龐大的數(shù)據(jù)，對于后端存儲系統(tǒng)的IO處理能力及數(shù)據(jù)吞吐能力有極高的性能要求。舉個例子，地震資料的單個文件大小超300GB，給帶寬提出了很高要求;而數(shù)據(jù)分析過程會產(chǎn)生海量的次生小文件，又對IO提出了高要求。如果存儲性能不足，輕則導(dǎo)致作業(yè)時間延長，重則導(dǎo)致作業(yè)失敗，影響整體項目進(jìn)度，經(jīng)濟(jì)損失難以估量。
另外，東方物探有的三維采集項目位于海外，存儲系統(tǒng)也要隨之“漂洋過海”，遠(yuǎn)離國內(nèi)的運(yùn)維保障中心，再加上較為惡劣的溫濕度條件。三維物探的存儲系統(tǒng)一旦發(fā)生故障，將可能對業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行造成風(fēng)險，要求存儲系統(tǒng)必須具備足夠的冗余容錯能力，不能因為設(shè)備級故障導(dǎo)致業(yè)務(wù)停機(jī)或數(shù)據(jù)丟失。
浪潮分布式存儲平臺AS13000 在小文件讀寫性能、空間利用率、文件支持?jǐn)?shù)量、智能運(yùn)維預(yù)測等方面的創(chuàng)新優(yōu)化，每秒實(shí)現(xiàn)了幾千萬次甚至億級讀寫操作，從存儲層面支撐海量三維物探數(shù)據(jù)得到盡快的分析。同時，浪潮存儲提供了嚴(yán)格的生產(chǎn)和測試要求，其技術(shù)指標(biāo)能滿足油氣勘探技術(shù)要求。
向海底、地底延伸 解鎖新的油氣藏
2004年，世界石油的預(yù)計總儲藏量為1717億噸，2008年，世界石油預(yù)計總儲存量達(dá)到1839億噸，到了2017年，世界石油總儲存量則達(dá)到了2423億噸。雖然作為不可再生能源，但是探明的石油儲量卻呈現(xiàn)“越來越多”的趨勢。
之所以出現(xiàn)這種情況，最直接的原因是油氣勘探技術(shù)的不斷進(jìn)步，通過以數(shù)據(jù)來驅(qū)動油氣勘探，物探公司如今已經(jīng)可以更加有效地找到深埋于地層中的油氣。
中石油集團(tuán)東方地球物理勘探有限公司處理中心總工程師 賴能和
油氣勘探的技術(shù)正在不斷進(jìn)化。目前的勘探技術(shù)只能支持地下五公里的低深度空間勘探，而未來這一深度也可能將向更深的深度演化。而且勘探網(wǎng)格也將實(shí)現(xiàn)從過去的25×25到12.5×6.25或更小的網(wǎng)格發(fā)展。勘探網(wǎng)格密度每增加一倍，數(shù)據(jù)量就增加3-4倍;網(wǎng)格畫的越細(xì)，分析的就越準(zhǔn)確，油氣探勘對計算和存儲能力的要求是無止境的。此外，賴能和表示，“人工智能在油氣勘探領(lǐng)域已經(jīng)開始陸續(xù)應(yīng)用，曾經(jīng)需要30人處理2個月的數(shù)據(jù)，現(xiàn)在通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和人工訓(xùn)練算法去處理，速度、精確度都大大提高。”
東方物探成為全球物探市場的一股重要力量
隨著石油、天然氣等能源開發(fā)向“地底或海底”延伸，以及重大工程建設(shè)、地質(zhì)調(diào)查、科研等需求的不斷拓展，三維物探行業(yè)將有望迎來爆發(fā)期。以東方物探為代表的中國企業(yè)，積累了雄厚的技術(shù)實(shí)力以及豐富的經(jīng)驗，正在成為全球物探市場的一股重要力量。
