導(dǎo)語

石油，被稱為“國民經(jīng)濟的血液”，是國家重要戰(zhàn)略資源。隨著深地深海油氣開發(fā)成為增儲上產(chǎn)的關(guān)鍵，先進(jìn)的勘探技術(shù)變得尤為重要。華為“100+行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型故事”第130期，我們走進(jìn)東方物探，了解油氣行業(yè)如何通過創(chuàng)新，實現(xiàn)勘探作業(yè)從傳統(tǒng)的“經(jīng)驗驅(qū)動”向“數(shù)據(jù)與算力驅(qū)動”的跨越。

智能化浪潮奔涌而至，能源轉(zhuǎn)型發(fā)展需要更多科技力量，東方物探與華為將持續(xù)為全球油氣客戶提供有競爭力的油氣勘探開發(fā)一體化解決方案，推動地震勘探業(yè)務(wù)實現(xiàn)效率與精度雙重飛躍，共創(chuàng)一流，引領(lǐng)未來。

中國的石油資源“家底”并不算富饒，尤其是近幾十年大規(guī)模勘探，淺層構(gòu)造性油氣藏大多已被發(fā)現(xiàn)，油氣勘探與開發(fā)逐漸向深層、深水、非常規(guī)、老油田油氣藏發(fā)力。因此，加大石油勘探力度，探明更多油氣資源儲量，對于穩(wěn)定中國能源“糧倉”起到至關(guān)重要的作用。

當(dāng)下，國際上95%的大油氣田都是依靠地震勘探技術(shù)發(fā)現(xiàn)的，它通過人工源激發(fā)地震波，獲取地下巖層的影像數(shù)據(jù)，再進(jìn)行分析以識別油氣層，被形象地稱為給地球“做CT”。從模擬地震技術(shù)到數(shù)字地震技術(shù)，從二維地震技術(shù)到三維地震技術(shù)，再到目前的寬方位高密度三維地震勘探技術(shù)，技術(shù)的迅猛發(fā)展，讓專業(yè)化軟件成為了石油勘探市場的核心競爭點。

中國石油集團東方地球物理勘探有限責(zé)任公司（簡稱“東方物探”）于2003年啟動研發(fā)，歷時20年迭代升級，打造中國首個擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超大型地震數(shù)據(jù)處理解釋一體化軟件系統(tǒng)——GeoEast，實現(xiàn)了中國物探工程軟件從無到有的歷史性突破。

新質(zhì)算力適配GeoEast，

實現(xiàn)勘探精度與效率的雙重飛躍

對于地震勘探而言，采集的數(shù)據(jù)越多、處理得越精細(xì)，對地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的了解就越準(zhǔn)確，找到油氣資源的可能性就越大。但隨著高密度采集技術(shù)使單體原始數(shù)據(jù)就達(dá)到PB級，處理過程中一個作業(yè)數(shù)據(jù)量甚至高達(dá)十幾個PB。此外，地震資料處理流程多、IO(輸入/輸出)操作頻繁，計算量大且周期長，一次計算任務(wù)需要數(shù)周不中斷計算，同時存在大量串行和并行任務(wù)，因此存算能力是地震資料處理解釋軟件必須要闖的難關(guān)。

GeoEast能滿足從陸地到海洋、從縱波到多波、從地面到井中的地震數(shù)據(jù)處理解釋需求，處理系統(tǒng)包括7大軟件包、18大技術(shù)系列、400多個功能模塊，僅僅是源代碼就超過3000萬行，是國內(nèi)最大、最復(fù)雜物探工業(yè)軟件之一。為實現(xiàn)GeoEast多計算架構(gòu)支持，進(jìn)一步保障GeoEast生態(tài)安全，在2023年10月，東方物探選擇攜手華為啟動了GeoEast鯤鵬平臺適配。

基于畢昇編譯器，雙方團隊在40天的時間里，就完成了2000萬行代碼的梳理編譯，同時修改了GeoEast軟件中的兼容性問題，不到一年時間便完成了系統(tǒng)的全部改造優(yōu)化。

適配鯤鵬后的GeoEast，在開發(fā)效率、執(zhí)行多線程計算任務(wù)速度方面，均有顯著提升。單就疊前深度偏移和疊前時間偏移來看（兩項高精度成像任務(wù)占據(jù)70%+的地震數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)算力需求），在同類應(yīng)用場景下，鯤鵬較原處理器的處理效率提升了2~3倍。

直面挑戰(zhàn)，

加速油氣勘探AI創(chuàng)新應(yīng)用

地震勘探包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)解釋等內(nèi)容，其中全波形反演（Full-Waveform Inversion, FWI）是地震數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)的先進(jìn)技術(shù)之一，通過精準(zhǔn)匹配模擬數(shù)據(jù)與實際觀測數(shù)據(jù)，可重建詳細(xì)的地下介質(zhì)結(jié)構(gòu)。然而，傳統(tǒng)全波形反演高度依賴人工經(jīng)驗的初始模型、海量算力進(jìn)行數(shù)值求解，難以大規(guī)模應(yīng)用。

對此，東方物探聯(lián)合華為創(chuàng)新性地將AI for Science技術(shù)應(yīng)用于全波形反演，旨在利用人工智能算法求解地震正演、反演問題，突破FWI算力瓶頸，提升全波形反演技術(shù)的應(yīng)用效率。雙方基于昇思MindSpore AI4S使能套件，利用“數(shù)據(jù)與機理雙驅(qū)動的波動方程智能求解”方法，結(jié)合自動微分技術(shù)和基于擴散模型的三維地質(zhì)數(shù)據(jù)生成技術(shù)，通過預(yù)訓(xùn)練+微調(diào)模式，來提升求解效率、增強模型解釋性與泛化能力。前期試用結(jié)果顯示，使用一張昇騰加速卡，可在半小時內(nèi)完成一條海洋拖纜測線二維全波形反演處理的一輪迭代，而傳統(tǒng)方法需6小時才能完成。

目前已開展了二維實際資料驗證和三維的模型小試，并在持續(xù)推進(jìn)AI4FWI技術(shù)與GeoEast工業(yè)軟件的工程化移植工作。在AI驅(qū)動下，二維/三維聲波方程正演計算效率提升了數(shù)倍，全波形反演整體效率提升大幅提升，從而為全波形反演技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用掃清關(guān)鍵障礙。

下一步，東方物探計劃基于中國石油昆侖大模型，完成百億參數(shù)三維模型首輪預(yù)訓(xùn)練，并開展2-3個實際生產(chǎn)項目試點，同步推進(jìn)合成數(shù)據(jù)與實際數(shù)據(jù)的試驗論證，加速AI4FWI應(yīng)用模塊集成到GeoEast系統(tǒng)。

AI等新技術(shù)在油氣勘探領(lǐng)域的工業(yè)化應(yīng)用有望引領(lǐng)行業(yè)范式的顛覆性變革：不僅大幅縮短地震數(shù)據(jù)處理和解釋時間、提升勘探精度和效率，也幫助我們打破認(rèn)知邊界，挖掘地球深處的石油“寶藏”，也為地質(zhì)勘探、醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的反演求解提供新方法論，推動全產(chǎn)業(yè)鏈智能化升級。

END

100+行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型故事

全面智能化時代加速到來，智能化浪潮在各行業(yè)廣泛掀起。華為聯(lián)合伙伴，與行業(yè)頭部客戶共同創(chuàng)新，圍繞價值場景，打造場景化解決方案，點亮行業(yè)燈塔。華為“100+行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型故事”，記錄全新的智能化時代的行業(yè)燈塔故事。 

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