大數(shù)據(jù)保障油田可持續(xù)發(fā)展

大慶油田是中國最大的石油生產(chǎn)基地。在50多年的發(fā)展歷史中，經(jīng)過一代又一代大慶人的艱苦奮斗，大慶油田創(chuàng)造了舉世矚目的巨大成就。累計生產(chǎn)原油超過20億噸，主力油田采收率突破50%，實現(xiàn)年產(chǎn)原油5000萬噸以上，連續(xù)27年高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)??

石油作為一種不可再生能源，開采一天，就少一天。輝煌的背后，大慶油田正在逐漸步入產(chǎn)量衰減期，可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略成為今后大慶油田能否進一步發(fā)展的核心。

可持續(xù)發(fā)展 打造百年油田

中國工程院院士、全國總工會黨組書記、副主席、書記處第一書記王玉普曾任大慶油田有限責任公司總經(jīng)理，他曾經(jīng)專門撰文指出，“大慶油田要抓住歷史機遇，創(chuàng)建百年油田。”

王玉普認為，創(chuàng)建百年油田，不僅是基于當前發(fā)展形勢的分析，也是借鑒了國內(nèi)外油田開發(fā)的歷史經(jīng)驗，更是結(jié)合了大慶油田自身數(shù)十年開發(fā)的理性思考。

《大慶油田可持續(xù)發(fā)展綱要》（下稱綱要）指出，大慶油田的發(fā)展正處在新的歷史起點，“它聯(lián)接著50年的輝煌歷史，聯(lián)接著百年油田的長遠未來”。當前大慶油田發(fā)展面臨“五大挑戰(zhàn)”：一是資源接替的問題。油田每年提交的油氣儲量，還不能滿足原油穩(wěn)產(chǎn)、天然氣上產(chǎn)的需要，實現(xiàn)儲量有序接替、儲采基本平衡，困難多、任務(wù)重；二是穩(wěn)產(chǎn)效益的問題。目前長垣主力油田三次采油成本較高，外圍低品位儲量動用難度大，在保持原油穩(wěn)產(chǎn)的同時，把投入降下來、效益提上去，是一個亟待解決的問題；三是優(yōu)化結(jié)構(gòu)的問題；四是經(jīng)濟質(zhì)量的問題；五是發(fā)展空間的問題。

如何應(yīng)對上述五大挑戰(zhàn)，《綱要》提出，“大慶油田要建設(shè)成一個資源探明率最大、油田采收率最高、分階段持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，在國家能源布局中始終保持重要地位的百年油田。實現(xiàn)原油4000萬噸持續(xù)穩(wěn)產(chǎn)，2020年油氣當量保持在4000萬噸以上，本世紀中葉、油田開發(fā)100周年之際，大慶油田本土油氣當量保持在2000～2500萬噸。”

從數(shù)據(jù)下手 確保穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)

保證穩(wěn)定的油氣田產(chǎn)量，很重要的一項工作就是集中發(fā)展油氣勘探開發(fā)業(yè)務(wù)。而隨著勘探手段越來越先進、計算處理能力不斷提高，油氣勘探相應(yīng)的勘探數(shù)據(jù)進入到“大數(shù)據(jù)”時代。當前，地震波法勘探收集的數(shù)據(jù)通常都以TB計，甚至近年來海洋油氣勘探所采集的數(shù)據(jù)都已開始向PB級的規(guī)模發(fā)展。

付喜春是大慶鉆探一公司研究院副院長 ，20多年來他一直工作在石油物探的第一線。“當年我剛開始工作的時候，在野外地震隊，所采集的地震波數(shù)據(jù)也就120道，現(xiàn)在我們下屬規(guī)模較小的勘探隊采集的數(shù)據(jù)都在3000道至5000道之間。另外就是數(shù)據(jù)采集頻率也不斷提高，5年以前，采用二毫秒采樣，現(xiàn)在已經(jīng)變成了一毫秒，甚至變成了每間隔0.5毫秒進行數(shù)據(jù)采集。這還只是野外采集的原始數(shù)據(jù)，一旦進入數(shù)據(jù)處理階段，數(shù)據(jù)又會大幅度增加。例如，之前我們在對一塊約700平方公里地區(qū)進行勘探時，原始數(shù)據(jù)大約有17TB，整個處理過程完成，要經(jīng)過10?18個步驟，這么多的步驟下來以后，整個數(shù)據(jù)量就是原始數(shù)據(jù)量的10?12倍左右，也就意味著針對這樣一個項目至少需要170TB的存儲空間。我們一年會有這樣七八個大的區(qū)塊項目，可想而知后面的數(shù)據(jù)量還是非常大的。”

付喜春透露，目前在其所工作的研究院，存儲容量已經(jīng)達到了2PB（注：相當于2048TB）左右，計算處理能力達到了3000顆CPU。“我們采用的都是英特爾至強服務(wù)器平臺，在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)主要用的是兩路服務(wù)器，在I/O節(jié)點上用的主要是四路至強服務(wù)器。”

付喜春還表示，為了將如此大量數(shù)據(jù)更好地為勘探工作服務(wù)，他們一方面針對提高存儲空間利用率對存儲系統(tǒng)進行了整合，另外一方面對系統(tǒng)性能也進行了優(yōu)化。“我們根據(jù)數(shù)據(jù)特點，采用分級自動存儲技術(shù)，在整個存儲共享系統(tǒng)里面實現(xiàn)了分級自動存儲，這樣滿足了數(shù)據(jù)對存儲速度和存儲容量的要求。針對不同類型的數(shù)據(jù)，選用不同的存儲設(shè)備。例如一些需要經(jīng)常調(diào)用的地震數(shù)據(jù)，就把它們保存在高速的光纖的存儲設(shè)備中。那些不頻繁調(diào)用的數(shù)據(jù)，可能短期內(nèi)，例如6個月、或者多長時間就不需要調(diào)用的，我們就把它們存儲到到相對價格便宜的存儲設(shè)備中中。剩下一些長時間都不會使用歷史數(shù)據(jù)，我們就會它們存到磁帶庫中。”

在實際工作中，付喜春注意到，隨著數(shù)據(jù)量的不斷增大，數(shù)據(jù)的傳輸在I/O傳輸上出現(xiàn)瓶頸。“針對這方面的問題，我們在近期采用了高性能萬兆核心交換機線速端口聚合技術(shù)，再輔以并行存儲磁盤系統(tǒng)，對存儲系統(tǒng)進行了擴充。改造后，系統(tǒng)速度大大提高，從600MB/秒提升到900MB/秒，提高了1.5倍，隨著今后不斷地優(yōu)化，性能還會進一步提高。”付喜春說。

在付喜春的腦海中，將數(shù)據(jù)保存好，接下來很重要的就是要把這些數(shù)據(jù)管理好。為此，付喜春考慮采用云計算的服務(wù)模式的作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)，對地震資料處理和解釋所涉及到數(shù)據(jù)，進行自動調(diào)度管理，實現(xiàn)對相應(yīng)數(shù)據(jù)存儲空間和計算節(jié)點的自動分配。“這樣的調(diào)度系統(tǒng)一旦實現(xiàn)起來，使我們有限的存儲空間更加靈活，針對不同的處理解釋工作，根據(jù)數(shù)據(jù)量大小和供需任務(wù)的緊急程度，更加高效、合理地分配存儲資源也就成為可能。”

付喜春表示，有了數(shù)據(jù)的保證，同時隨著高性能計算和可視化技術(shù)的發(fā)展，正在為油氣勘探開發(fā)提供全新的工作模式。“依托復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型、海量的數(shù)據(jù)資料，正在形成對復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的快速計算和圖形展示。以油層模擬為例，其中就會涉及到一些非結(jié)構(gòu)化的三維圖形顯示數(shù)據(jù)，根據(jù)我們的實際測試，采用至強四路或八路服務(wù)器進行三維可視化解釋工作的效率，比采用雙路服務(wù)器的效率要高很多，如果再配合相應(yīng)的瘦客戶端，相應(yīng)的成本也會降低。”付喜春說。