东方物探赖能和：数据驱动油气地震勘探
2020-01-02 15:13:43
摘要：随着油气地震勘探技术的进步和勘探网格的精细化，一次勘探测量会形成百亿量级的地震道
随着油气地震勘探技术的进步和勘探网格的精细化，一次勘探测量会形成百亿量级的地震道，原始数据采集量从2012年的一年约50TB飞速上涨到2019年的2500TB、在单个大型项目中需要提供配套存储容量就最高可达30PB。中石油集团东方地球物理勘探有限公司处理中心总工程师赖能和表示，数据已成为石油勘探的重要资产，不断驱动油气勘探技术创新。
给大地做CT
在某海域，静静地漂浮着几艘布满了专业设备、外形很“奇怪”的船只，如果不事先说明，很少有人会知道他们正在进行着一项无比精细、复杂的宏大工程。这些船只会拖着一条条很长的电缆，通过气枪阵列发射到固定的深度爆炸，这些产生地震波遇到不同的地下介质，形成不同的反射波，上传到电缆上面的传感器接收，这些接收到的信号，经过数据中心的数字处理和地质解释，其成果成为判断海底地质结构的重要依据。
海域石油勘探
很多人可以猜到，这些船正在进行的工程是海底油气勘探，而这些船则是中石油集团东方地球物理勘探有限公司(简称：东方物探)的勘探船，他们通过采用包括海上过渡带、海底电缆、海底节点等多种采集技术来进行浅海与深海的油气三维地震勘探，用数据给海底“做CT”，追寻油气的“蛛丝马迹”。
从几十年前落后的油气勘探技术与设备，发展到如今各种先进勘探技术“轮番上阵”，中国的油气勘探技术实现了快速发展，并孕育了东方物探等领先的企业。迄今为止，东方物探已经配合油田累计发现、落实圈闭近1.7万个，提供建议井位近2.4万口，2018年在公司国内外油气重要发现参与率达到92%。国际市场主要分布全球5大洲、73个国家，为270多家油公司提供技术服务。
数据驱动油气地震勘探
在某油气勘探现场，东方物探的一个小队正在进行现场勘探，他们手中没有纸笔，而是依靠着先进的设备进行数据采集，他们每天现场采集的数据量大概有20个TB左右，采集完以后，当天晚上拿到营地进行拷贝，并上传到现场数据处理系统的存储设备中进行现场处理，随后这些数据还需传到室内数据中心中，进行进一步的数据整理与分析。
在勘探阶段，这样的情境几乎每天都要上演，由此带来了海量的数据。赖能和表示，东方物探的原始数据采集量已经从2012年的一年大概在50TB左右，飞速上涨到2019年的2500TB左右，7年间上升了50倍。根据地震数据处理流程的需要，每个项目需要的存储量基本上是原始数据的15倍左右，那么东方物探数据中心要配套的有效存储学40PB，裸容量超过50PB。
之所以会产生如此巨大的数据量，来源于油气勘探数据的采集和处理特点。赖能和指出：“油气勘探分为数据采集、数据处理、利用处理后的数据体进行地质构造解释等三个阶段。从数据采集的角度看，当前的油气勘探可以分为陆地勘探与海洋勘探两个方面。其中，陆地勘探主要采用可控震源，通过震源持续震动，向下传播的波遇到地下不同的岩层反射回地面接收信号的方式来进行勘探;而海洋勘探则可以通过海上过渡带、海底电缆、海底节点等方式进行勘探。”
由于石油勘探的区域巨大，涉及到地震波特征的数据量也堪称海量，再加上地表、海底的条件和地下的地质结构千变万化，油气的运动方向，储层部位也无规律可循，所以，三维地震勘探对于数据的存储、处理技术都提出了非常高的要求。在特大型项目中，通常一次采集的数据量会形成上百亿量级的地震道，原始数据量就可能达到数百TB。
承载探勘的数据，存储需要海量、高性能和高可靠
在东方物探某基地，矗立着一个大型的数据中心，该数据中心项目一期的数据量就达到了1400TB，部署了 256节点浪潮集群和32个浪潮 AS13000 存储节点，提供了30个PB的配套存储。据赖能和介绍，之所以会在数据中心投入如此大的力量，不仅是因为数据对于油气勘探极为重要，而且还因为油气勘探计算量巨大、存储量巨大、勘探数据极为敏感，需要实现本地化存储。
赖能和表示，“在海外部署如此大型的存储系统，对于存储本身提出了非常巨大的挑战。该项目一期的数据量是1400TB，什么概念呢?如果有4000个CPU来做地震资料叠前偏移成像的话，要做60天，大概要30个PB的存储进行配套，计算量和存储量斗非常大。”
分布式存储以极致容量、极致性能承载物探数据
物探应用需要处理庞大的数据，对于后端存储系统的IO处理能力及数据吞吐能力有极高的性能要求。举个例子，地震资料的单个文件大小超300GB，给带宽提出了很高要求;而数据分析过程会产生海量的次生小文件，又对IO提出了高要求。如果存储性能不足，轻则导致作业时间延长，重则导致作业失败，影响整体项目进度，经济损失难以估量。
另外，东方物探有的三维采集项目位于海外，存储系统也要随之“漂洋过海”，远离国内的运维保障中心，再加上较为恶劣的温湿度条件。三维物探的存储系统一旦发生故障，将可能对业务系统正常运行造成风险，要求存储系统必须具备足够的冗余容错能力，不能因为设备级故障导致业务停机或数据丢失。
浪潮分布式存储平台AS13000 在小文件读写性能、空间利用率、文件支持数量、智能运维预测等方面的创新优化，每秒实现了几千万次甚至亿级读写操作，从存储层面支撑海量三维物探数据得到尽快的分析。同时，浪潮存储提供了严格的生产和测试要求，其技术指标能满足油气勘探技术要求。
向海底、地底延伸 解锁新的油气藏
2004年，世界石油的预计总储藏量为1717亿吨，2008年，世界石油预计总储存量达到1839亿吨，到了2017年，世界石油总储存量则达到了2423亿吨。虽然作为不可再生能源，但是探明的石油储量却呈现“越来越多”的趋势。
之所以出现这种情况，最直接的原因是油气勘探技术的不断进步，通过以数据来驱动油气勘探，物探公司如今已经可以更加有效地找到深埋于地层中的油气。
中石油集团东方地球物理勘探有限公司处理中心总工程师 赖能和
油气勘探的技术正在不断进化。目前的勘探技术只能支持地下五公里的低深度空间勘探，而未来这一深度也可能将向更深的深度演化。而且勘探网格也将实现从过去的25×25到12.5×6.25或更小的网格发展。勘探网格密度每增加一倍，数据量就增加3-4倍;网格画的越细，分析的就越准确，油气探勘对计算和存储能力的要求是无止境的。此外，赖能和表示，“人工智能在油气勘探领域已经开始陆续应用，曾经需要30人处理2个月的数据，现在通过神经网络和人工训练算法去处理，速度、精确度都大大提高。”
东方物探成为全球物探市场的一股重要力量
随着石油、天然气等能源开发向“地底或海底”延伸，以及重大工程建设、地质调查、科研等需求的不断拓展，三维物探行业将有望迎来爆发期。以东方物探为代表的中国企业，积累了雄厚的技术实力以及丰富的经验，正在成为全球物探市场的一股重要力量。
