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石油勘探

具备处理复杂地质条件下三维大连片数据(上千乃至上万平方公里)的能力;单程波叠前深度偏移;3D叠前时间偏移;各向同性和各向异性的3D逆时偏移处理。

基于“天河一号”开展的石油勘探数据处理程序开发与应用,解决了我国石油数据处理能力及大规模自主应用软件研发问题,实现了复杂地质条件下三维大连片数据(上千乃至上万平方公里)的处理,支持了中石油、中石化等大规模高精度三维成像处理软件的开发,推动了中国石油勘探数据处理的产业技术进步。

目前,基于“天河一号”,通过与中石油东方地球物理公司合作,基于技术改进和优化,在“天河一号”上先后完成多块上千平方公里大连片项目:

2010年11月,天津超算中心与中石油东方地球物理公司(BGP)合作,在“天河一号”超级计算机系统上运行了BGP自主研发的GeoEast-lightning单(双)程波叠前深度偏移软件系统。最多利用7100个计算节点,在16个小时内完成了我国最大面积的1050平方公里、共计7万炮的石油地震勘探数据的复杂三维处理工作,取得了前所未有的好结果;2011年3月,BGP公司又在“天河一号”计算机系统上利用7000个节点,在40个小时内完成了面积680平方公里、共计8万炮的地震数据处理;2012年1月,BGP公司在“天河一号”上进行了第三批超大规模(2000平方公里)三维石油数据处理工作,利用逆时叠前深度偏移处理方法进行地质勘探数据处理工作;2013年6月,BGP公司在“天河一号”上使用1100GPU计算节点,使用169小时完成194万炮数据,是目前最大的Geoeast时间偏移项目。

表 中石油东方地球物理公司石油地震勘探数据处理成果

研发案例一:抽道集程序优化

逆时偏移抽道集程序是将叠前逆时偏移成像后的成像结果按成像点和成像偏移距进行重新排列,以便于后期进行成像噪音压制和成像效果提高的一个处理步骤。

在未优化程序前,处理217900炮 * 500 M/炮数据,需使用1000节点计算60小时的时间,与逆时偏移本身的运算时间相当。

通过修改并行作业管理机制,保证作业节点负载均衡;通过建立文件数据缓存机制,降低系统I/O负载;通过建立作业分组,提升数据通信归约效率。优化后,程序整体执行效率提升5x。

研发案例二:三维波场数值模拟软件

三维地震波场的数值模拟是逆时偏移成像和全波形反演等石油数据处理算法中的核心模块。中心自主研发了“三维波场数值模拟软件”。软件中实现了基于低秩分解的谱方法、高阶有限差分方法、交错网格方法等多种波场数值模拟算法,能够有效地模拟地震波在起伏地表、复杂地质等条件下的传播情况。

在软件的实现过程中,中心将这些方法与非分裂的PML边界条件进行了结合,有效地解决了波场数值模拟中的边界反射问题。

图 三维声波地震波场数据模拟算例—波场快照—PML吸收边界测试

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