云計算在石油勘探領域的應用

摘要：近年來，世界經濟的高速發展帶動著能源需求的急劇上升，使到對石油、天然氣等能源的依賴亦越來越高，也使到石油勘探和開采所肩負的使命和責任越來越重。在目前油氣資源緊張的現狀下，精準、快速的地質勘測成為世界能源巨頭們頗為倚重的核心競爭力之一，其中高性能計算技術的應用是一個關鍵決定因素和瓶頸。

在已經過去了的2011年，云計算帶著磅礴迫人的氣勢在IT行業引發了一股熱潮。隨著云計算技術的不斷發展，蓄勢待發的云計算在2012年更是會逐漸走向成熟。這對于與國際接軌、競爭激烈的能源行業企業來說，云計算可能是引發石油勘探高性能計算（HPC）需求破局的導火線之一。

關鍵詞：云計算；石油；勘探

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 06-0022-01

一、石油勘探技術現狀

目前在石油勘探中最常用是地球物理方法。地球物理方法是使用現代物理方法進行地質勘探的方法，包括電法、磁法、重力法、放射性法、地震波法等。其中尤以地震波法最為重要。地震波法的基本辦法是用炸藥在地面激起人工地震波，通過地震波傳入地下，碰到不同形態的巖層時形成不同的反射波，這些反射波經過收集、轉變成電子信號后存儲為數據，然后通過對數據進行計算處理、解釋和反演，就能清晰模擬出勘測區域的地下地質構造，并找到那些存有石油巖層的精確位置。

據了解，為了了解和模擬出地下數千米的地質構造，通過地震波反射方式來收集海量數據一般二維數據可達1-2TB，三維數據更是高達幾百TB甚至PB級，然后進行大量的密集計算和模擬，計算結果出來后還要轉換成直觀的可視畫面，方便專家對數據進行解釋，為油氣鉆井定位提供參考。因此，這些海量數據的處理只有借助高性能計算才能實現最佳的勘探效益，這也是在石油勘探領域高性能計算需求的主因。

由于石油勘探行業的特殊性和復雜性，石油勘探對高性能計算提出了非?？量痰囊?。過去十年中，高性能（HPC）集群計算系統成為石油勘探計算處理的主流甚至是唯一系統架構類型。HPC是高性能計算(High-Performance Computing)的縮寫，但是目前高性能HPC集群計算機系統在計算性能、系統建設與運行成本等方面已經面臨著許多問題。例如，讓石油勘探企業感到頗為頭痛的問題主要集中在三大困境：一是計算能力需求和CPU處理器性能落差越來越大，目前通過不斷提高CPU處理器的工作頻率來提高計算性能的技術路線已經逐步走向其極限；二是石油勘探高速增長的數據和存儲擴容越來越不匹配；三是能耗制約越來越嚴重，高性能計算機的體積大、耗電多等弱點以及對龐大的計算機房空間需求、空調需求和用電量等已經成為石油勘探數據處理的一大挑戰。

簡單的說，就是目前石油勘探行業對計算能力和數據處理的大需求，使到傳統的高性能計算方法不但不能適應石油勘探發展與應用的需要，更是成為了石油勘探發展的制約因素之一。面臨上述嚴峻挑戰，如何破局高性能HPC計算需求成為石油勘探行業關注的焦點。

二、云計算在是由勘探領域的應用

要想滿足和破局石油勘探行業對高性能計算需求的三大困境，唯一的解決之道是要實現靈活的可伸縮性。也就是說，構建破局石油勘探高性能需求系統的關鍵點：需要可伸縮性、可拓展的計算能力；能夠負載相當大的存儲容量，并能實現可伸縮性的存儲容量；還要能夠對計算能力和資源進行更好的管理。因此，許多業內人士認為云計算或許將是最有希望破局石油勘探高性能計算需求的方法之一。

事實上，對高性能計算(HPC)而言，云計算并不是一個新的概念。例如已經發展近30年的超級計算中心就是一種早期的云計算模式：把昂貴的計算資源集中部署和集群應用。但這種HPC計算服務和當前所談論的云計算又有著一些明顯的區別。目前的云計算是網格計算（Grid Computing）、分布式計算（Distributed Computing）、并行計算（Parallel Computing）、效用計算（Utility Computing）、網絡存儲（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負載均衡（Load Balance）等傳統計算機技術和網絡技術發展融合的產物。它旨在通過網絡把多個成本相對較低的計算實體整合成一個具有強大計算能力的完美系統。云計算的核心思想是將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶服務。

簡單的說，云計算對于高性能計算（HPC）不但是一次模式轉變，也是革命性解決目前困境的方法。例如微軟很早以前就提供了Window HPC Server操作系統，用于支持高度并行的集群計算系統?，F在則積極的擴展其Windows Azure platform云平臺的并發計算能力和集群計算能力，其最終目標是讓云計算和高性能計算會師。目前，微軟高性能計算平臺會師云計算的版本是Window HPC Server 2008 R2。這種高性能計算通過借助云計算模式來整合、管理和調度硬件和網絡資源，可提供強大的計算和數據處理能力，有效地壓縮了石油勘探從建立模型和分析數據到提出解決方案所需的時間。更有業內專家稱這是破解石油勘探高性能需求困局的創新催化劑。

總的來說，綜合業界各種現行的解決方案，云計算技術是破局石油勘探行業高性能計算能力需求的一種很好的方向。隨著云計算技術的逐步成熟，我們有理由相信基于計算網格、計算云、存儲云提供的高性能計算服務，石油勘探行業高性能計算困局將會揭開新的篇章。

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