特深层复杂储层地震波传播机理与勘探新技术适用性研究——外部计算节点租赁服务

一、需求名称

特深层复杂储层地震波传播机理与勘探新技术适用性研究——外部计算节点租赁服务。

二、必要性和拟解决的关键问题

(一) 必要性

1. 项目研究任务需要
   课题《特深层复杂储层地震波传播机理与勘探新技术适用性研究》(以下简称"课题")为物探院牵头承担的科技部项目群《西部特深层油气地球物理勘探新技术研究》中的课题一，由物探院牵头、西北油田分公司参与，研究周期为2025年1月至2027年12月，项目总经费1200万元(物探院部分)。课题研究目标是构建逼近实际的特深层地震地质模型，基于弹性波/黏弹性波正演模拟技术，获得特深层复杂储层地震波传播机理与响应特征认识，基于模型开展勘探新技术对特深层地质目标的适用性分析，夯实特深层地震探测的波场理论和技术方法基础。根据项目群交流讨论结果，拟采用三维分块分区模拟方案，共需完成三维弹性波正演模拟约24000炮、三维黏弹性波正演模拟约8364炮。

2. 单炮计算规模大、算力需求高
   三维正演模拟单炮计算含约3亿有限元网格(30亿自由度)，需多节点多卡并行计算，对GPU算力、显存、内存、存储等硬件资源要求高。

3. 院内计算资源不足，难以满足研究进度要求
   经与信息中心协调，目前可投入60张V100显卡和48张V100S显卡开展模拟计算，需6个月完成高密度数据模拟，完成全部炮数据模拟计算需要14个月，对项目群研究支撑存在滞后风险；即使保障200张V100S显卡(院全部V100S节点)，完成全部计算也需约7个月。院内国产显卡经测试计算时间是V100S的3倍左右，且存在多卡并行大规模模型计算不稳定的问题，短期内难以承担大规模正演模拟任务。

4. 项目群进度安排紧迫
   按项目群进度安排，年底前需完成至少一套可用于成像、采集、储层预测研究分析的三维模拟数据供项目群各课题使用，明年初继续完成其余模拟任务。仅依靠院内计算资源无法按期完成，亟需租赁外部计算节点，与院内计算节点协同开展模拟计算，加快项目模拟进度。

(二) 拟解决的关键问题

1. 算力缺口问题
   解决院内计算资源不足、模拟周期过长的问题，借助外部计算节点与院内计算节点配合、同步开展模拟计算，将全部模拟任务工期压缩至6个月，支撑项目群研究按期推进。

2. 大规模三维正演模拟稳定运行问题
   满足单炮含3亿有限元网格(30亿自由度)规模下多节点多卡并行计算的稳定性要求，保障模拟任务连续、可靠运行。

3. 计算结果一致性问题
   外部节点与院内节点计算结果须保持一致，确保基于模拟数据的成像、采集、储层预测等分析结论可靠。

4. 程序部署与运行保障问题
   现有正演模拟程序可在NVIDIA A100/A800等显卡上直接部署，外部服务单位须提供运行环境搭建、模拟程序部署、运行支持、故障处理等全程技术服务。

三、主要研究内容

由外部服务单位提供模拟计算所需的GPU显卡、CPU、内存、存储等硬件条件及技术支持，与院内计算节点协同，完成本项目三维正演模拟任务。主要研究内容如下:

1. 提供外部计算节点使用技术支持
   包括运行环境部署与维护、模拟程序部署与调试、计算任务运行支持、故障排查与处理、数据管理与安全保密等。

2. 完成三维正演模拟任务
   外部服务单位完成约8118炮三维弹性波正演模拟和约8364炮三维黏弹性波正演模拟:

   • 弹性波正演模拟约8118炮，用于采集观测系统分析、井地联采分析等;
   • 黏弹性波正演模拟约8364炮，用于含Q成像方法分析、含Q储层响应特征对比分析等。

3. 与院内计算节点协同推进
   配合院内节点(承担约15920炮弹性波模拟)同步开展计算，按期交付全部模拟成果数据。

四、主要目标和技术指标

(一) 主要目标

1. 借助外部计算节点与院内计算节点配合，同步开展模拟计算，将全部模拟任务工期由14个月压缩至6个月。
2. 2026年底前完成至少一套可用于成像、采集、储层预测研究分析的三维模拟数据，供项目群各课题使用；2027年初完成其余模拟任务。
3. 模拟成果数据满足项目群各课题研究需求，为特深层勘探新技术适用性评价提供数据基础。

(二) 技术指标

1. 硬件配置要求

   • (1) GPU显卡: 提供NVIDIA A100(40GB)、A800(80GB)或经需求方认可的性能不低于上述型号的其他品牌显卡，数量不少于104张，单卡显存不低于40GB;
   • (2) 服务器节点: 按8卡/台配置，节点数不少于13台，配套满足模拟任务要求的CPU、内存资源;
   • (3) 存储: 提供满足模拟任务要求的高速存储资源，保障计算数据实时读写与成果数据安全存储。

2. 计算性能要求
   各项正演模拟单炮计算耗时不高于院内V100S显卡的相应参考水平(以V100S黏弹性波单炮耗时为1)，具体如下表:

   方程类型	院内V100S参考耗时	外部节点要求(不高于)
   弹性波(黏声)	0.60	0.45
   黏弹性波	1.00	0.70
   TTI	0.68	0.47
   黏弹TTI	1.05	0.77

   注：性能指标以需求方组织的对比测试结果为准。

3. 计算一致性要求
   在相同模型、参数输入条件下，外部节点计算结果与院内节点计算结果一致，波场记录满足需求方误差要求。

4. 工期要求
   自合同签订生效之日起，外部任务与院内节点协同推进，6个月内完成全部外部模拟任务；其中，2026年底前完成至少一套可用于成像、采集、储层预测研究分析的三维模拟数据。

5. 服务保障要求

   • (1) 提供7×24小时运行保障与技术支持，对故障及时响应处理，保障模拟任务连续稳定运行;
   • (2) 负责模拟程序的部署调试、运行环境维护与数据存储管理;
   • (3) 模拟数据及成果归需求方所有，服务单位须做好安全保密，不得留存、复制或向第三方提供;
   • (4) 接受需求方对计算过程、运行状态及成果数据的监督与检查。

6. 成果交付要求

   • (1) 按需求方要求格式交付三维正演模拟成果数据，以及相应计算日志、运行记录;
   • (2) 提交服务总结报告。

五、最高限价

本项目最高限价为人民币260万元(含税)，为完成本需求文件全部工作内容(含硬件资源、技术支持、成果交付等)的全部费用。响应报价超过最高限价的，按无效响应处理。

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