石油開采之前更為重要的是勘探

渣打銀行20日發(fā)布研究稱，2012年油價(jià)將居高，預(yù)計(jì)全年平均油價(jià)為每桶121美元，下半年油價(jià)將達(dá)到每桶127美元。全球油價(jià)在10年間的漲幅驚人，這和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)、貨幣貶值、局部戰(zhàn)爭(zhēng)都有顯著關(guān)系。這份報(bào)告同時(shí)告訴我們，這種高油價(jià)不但不會(huì)奔潰，還會(huì)長(zhǎng)期延續(xù)下去，也就是說大家依然需要忍受高油價(jià)所帶來的物價(jià)上漲。為什么石油開采成本越來越高?面對(duì)高油價(jià)，石油企業(yè)特別是勘探部門有哪些妙招降低勘探開采成本呢?使用超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行石油分布的測(cè)定，是當(dāng)前環(huán)境下更為成熟的解決方案。

全球原油價(jià)格10年波動(dòng)趨勢(shì)

全球石油儲(chǔ)量緊迫已是不爭(zhēng)的事實(shí)，2011年全球剩余石油探明儲(chǔ)量為2086.82億噸，僅比2010年增加82.27億噸，基本來自中東地區(qū)。中國(guó)在塔里木油田之后，再也沒有發(fā)現(xiàn)大規(guī)模油田。在現(xiàn)實(shí)約束下，現(xiàn)有油田的必須深度開采，石油行業(yè)被迫進(jìn)入更加復(fù)雜的環(huán)境中。發(fā)展勘探和開采技術(shù)提高石油的可采率，是延長(zhǎng)油田壽命、增加石油產(chǎn)量的好辦法。而在石油開采技術(shù)鏈條中，最為核心的石油勘探和油藏模擬都離不開超級(jí)計(jì)算機(jī)的支持。

石油在哪里超算找出來

按照科班的標(biāo)準(zhǔn)定義，石油勘探就是利用各種勘探手段了解地下的地質(zhì)狀況，認(rèn)識(shí)生油、儲(chǔ)油、油氣運(yùn)移、聚集、保存等條件，確定油氣聚集的有利地區(qū)，找到儲(chǔ)油氣的圈閉，并探明油氣田面積，搞清油氣層情況和產(chǎn)出能力的過程。通俗的講，石油勘探也就是確定石油在哪里，有多少的過程。在實(shí)際勘探操作中，最常用的方法則是地震法，通常以小規(guī)模的爆炸人工激發(fā)地震，用布置在探測(cè)區(qū)的檢波器監(jiān)測(cè)記錄地震波在地層中的傳播數(shù)據(jù)，最終用計(jì)算機(jī)將檢波器的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和解釋得到地下地質(zhì)構(gòu)造圖和古地圖，為石油開采提供直觀的決策支持。

海上石油勘探過程

地震數(shù)據(jù)處理過程大體可分為3個(gè)流程，首先需要將數(shù)據(jù)去噪，將干擾波等無用數(shù)據(jù)去掉，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)拆分，通過反褶積、動(dòng)靜校正、速度分析、疊加、偏移等處理得出地震波傳播圖，最后則是數(shù)據(jù)解釋，數(shù)據(jù)會(huì)最解釋為古地圖，能夠清晰地顯示出山川、河流、森林。石油勘探的目的是找到古代河流，尋找河流的上游，因?yàn)橹挥泻恿髂軌蚓奂瘎?dòng)物，動(dòng)物尸體是石油的來源。而且河流的上游通常是油層的高處，也就是油井的鉆探點(diǎn)，油井打在油層的高處，才能求得最大的可采率。

由此可以看出，地震數(shù)據(jù)處理是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為決策支持的過程，是整個(gè)石油勘探過程中最為核心的部分，但是這個(gè)環(huán)節(jié)工作量之大，絕非人工所能完成。在超級(jí)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)之后，大規(guī)模的數(shù)據(jù)處理成為可能，才讓地震石油勘探從以往純粹的依靠人工經(jīng)驗(yàn)變成了可信賴、可復(fù)制的科學(xué)技術(shù)工程，大大提高了勘探的準(zhǔn)確度和效率。

數(shù)據(jù)到古代地圖海量計(jì)算需超算

在根據(jù)數(shù)據(jù)得出的古地圖的支持下，就可以確定鉆井方位，進(jìn)行鉆探作業(yè)。當(dāng)前，每鉆一口井的成本在上億元人民幣，如果鉆井的方位、深度出現(xiàn)問題，就會(huì)影響后期的采油，如果出現(xiàn)更為嚴(yán)重的鉆井失敗，鉆進(jìn)投資會(huì)得不到回報(bào)。因而，前期的地震勘探數(shù)據(jù)采集和處理十分重要，這也直接導(dǎo)致后期超算處理數(shù)據(jù)的復(fù)雜度快速增加。

石油儲(chǔ)藏逆時(shí)偏移剖面

在地震數(shù)據(jù)采集過程中，檢波器采集頻率不斷提高，數(shù)據(jù)量不斷膨脹。檢波器采集周期從數(shù)秒提升到了幾十毫秒，根據(jù)每個(gè)探測(cè)區(qū)域根據(jù)采集頻率的不同，每天可產(chǎn)生幾百GB的數(shù)據(jù)，而海洋探測(cè)中一條海洋勘探船每天能夠產(chǎn)生數(shù)TB的數(shù)據(jù)(1TB=1000GB)。另一方面，探測(cè)深度不斷加深，地下地質(zhì)情況越來越復(fù)雜，數(shù)據(jù)處理的精度要求也越來越高，簡(jiǎn)單的處理過程就需要20多種處理方法，涉及到高等數(shù)學(xué)的褶積、反褶積、波動(dòng)方程、迭代等多個(gè)領(lǐng)域。這些都導(dǎo)致了數(shù)據(jù)處理的工作量不斷攀升，目前，一條10km的二維地震測(cè)線計(jì)算一次需要完成2880萬億次計(jì)算，若是100km就需要3萬億次(不同方法計(jì)算量有差異)。

石油分布圖形化模擬

當(dāng)前一個(gè)探測(cè)區(qū)形成的數(shù)據(jù)進(jìn)行拆分處理，如果以一個(gè)1000個(gè)處理器核的超算系統(tǒng)來處理，處理一次需要11天，需要用不同方法處理7次，全程至少要77 天。在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為古地圖的數(shù)據(jù)解釋需要處理多個(gè)地震道，一道分為1024個(gè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)需要一個(gè)方程來算。浪潮集團(tuán)為中石油專門開發(fā)了地震數(shù)據(jù)解釋平臺(tái)，運(yùn)行數(shù)據(jù)量為7GB的算例，性能雖然比原有平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了10倍的提升，但是測(cè)試過程仍然用了11個(gè)小時(shí)。

在大慶油田發(fā)現(xiàn)以來，我國(guó)絕大多數(shù)新油田都是由地震法勘探找到的。世界上的墨西哥灣油田、中東油田、里海油田等許多大中型油田也是如此，在我國(guó)的物探隊(duì)中絕大部分是地震隊(duì)。可以說如果沒有地震勘探，現(xiàn)代的油氣勘探就很難進(jìn)行。地震法在石油勘探領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用是地震數(shù)據(jù)處理行業(yè)發(fā)展的直接動(dòng)力。

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