二十年磨一剑 铸就软件“中国芯”—中国石化自主研发神通地震成像软件纪实

通讯员 武天祥 李明高

8月盛夏，山东东营，火热的太阳炙烤着大地，树梢上蝉鸣声声，令人心生烦躁。

“沉浸到自己喜欢的工作中，完全听不到外界声音。”作为中国石化胜利油田物探研究院软件研发团队领头人，张猛坦言，“一干就是好几个小时，错过吃饭点是常事。”

团队由20年前的8人发展到21人，先后走出博士、高层次专家12人，拥有国家发明专利及软件著作权35项，先后获得中国石化及山东省科技进步奖13项。作为中国石化油田企业最大的地震资料处理、勘探综合研究、数据库与信息化建设和油藏地球物理技术研发中心研发中心，物探研究院由小到大、由弱到强，稳步走出了一条自立自强的科技创新之路。

“玻璃门”挡不住石油人前进的脚步

石油是国家经济的血液和命脉,事关国家的经济安全和社会稳定，当前90%以上的石油储量是依靠地震勘探技术寻找出来的。地震勘探是利用人工方法激发地震波引起地壳振动，通过布设在地面或海面上的检波器，接收地下岩石反射回来的地震波，进行复杂的数学物理计算后，可以获得清晰的地下地质构造图像。石油行业底子薄、起步晚，在关键技术上还没有形成自主知识产权的商业化软件产品，国内大多数石油企业只能选择进口地震处理软件。上世纪80年代，在国家外汇十分紧张情况下，胜利物探院毅然重金引进国外商业软件进行地震资料处理。

然而，国外厂商借口“保护”知识产权，专门搭建了一套“玻璃房子”，软件操作必须由外方人员执行，中方人员不得进入。“窝囊！许多老职工回忆起这件事依然觉得胸中憋着一股气，”物探院副院长尚新民解释道，“国外软件如同黑匣子，只能使用，不能改动，因为源代码是严格保密的。”

软件是技术的载体，没有自己的软件平台，很多技术成果不能有效整合，随着时间流逝只能被迫放弃。伴随着石油地震勘探技术的飞速发展，软件升级换代也需要消耗大量资金，这些都严重影响着国内石油科技的全面发展与进步，开发拥有自主知识产权的商业化地震处理软件迫在眉睫。物探院联合中科院、同济大学，于1999年便启动了叠前偏移成像理论与方法研究，2002年成功研制了初始版本，神通软件这一幼苗，就在这样的背景下艰难破土发芽了，它是胜利油田第一个具有完全知识产权的地震资料处理软件。

“减肥瘦身”推动软件跨越式发展

然而，随着国外技术快速发展和采集数据量爆炸式增长，国外巨头凭借先发优势，依托雄厚资金、技术实力在国内市场攻城略地，市场占有率呈现垄断地位，神通软件处理效率效果与国际先进水平差距越来越大。特别是第一批核心研究人员陆续离职或调动工作，软件研发能力大大减弱，软件发展一度处于停滞状态。

年年投入资金却见不到回报，自研软件是否要发展、如何发展？各种质疑的声音纷至沓来。经过大量深入走访摸排、国内外调研后，院党委一锤定音，迅速组建了以张猛博士为带头人的新一代研发团队，确定了“软件整体瘦身，抓住核心功能，开展实用化攻关”总体发展规划。

“跟在老外屁股后面亦步亦趋，永远追不上。”团队很快形成共识，“偏移成像是地震处理软件最核心的功能，抓住了这个‘牛鼻子’一盘棋就活了。”

好软件是用出来的，要满足“易学、流畅、稳定”等要求，软件的发展是一个“实际应用、发现问题、完善功能”循环迭代的过程。国产自研软件在处理理论模型时，通常比较理想，但遇到实际数据时，结果却往往差强人意，无法满足大规模实际生产需要。这些差异恰恰是国际先进商业软件真正的核心技术和实现技巧，在任何公开参考文献和资料都查不到，只能用大胆假设、海量试验的方式来盲猜。

“当你感觉坚持不下去时，再咬咬牙就挺过去了。”这是团队经常挂在嘴边互相鼓励的一句话。软件团队查阅上万页技术文献，为了解决一个程序问题、调试一个参数，反复推导公式、编写代码，经常奋战到深夜。在对软件算法进行了数百次版本修改后，最终解决了资料拼接、抗假频算子、振幅加权、走时计算和计算效率等诸多技术难题，2020年在胜利油田东部探区草桥北工区进行了应用，效果与国外商业软件相当，完全达到了实用化水平，神通软件现已在中国石化胜利、江汉、西北等油田推广应用。

国内首次纯国产软硬件完成生产工作

随着胜利油田勘探目标转向“隐、深、碎、小”，高密度地震采集呈爆炸式增长，2022年预计新采集数据量超过500TB，较2019年增长近4倍。虽然物探院硬件设备也在不断扩充，但急速增长的数据量依然大大超过现有计算节点、存储空间承载能力。

升级硬件设备需要漫长时间，但日益增长的生产运行压力需要立刻提高算力，一直与物探院有合作关系的曙光国产高性能计算机平台拥有海量算力可以租用。但当物探院联系外商，希望将其软件移植到曙光平台，外商冷冰冰撂下一句话：“没有这样的先例，软件从未考虑在中国超算平台运行。”国外商业软件出于市场占有率、技术封锁的目的，按照节点许可的模式收费，只能在外方指定计算设备上运行。

关键技术不突破，关键时候卡脖子。神通软件团队历时半年时间，克服了硬件环境、编程方式等困难，顺利在曙光平台完成了神通软件移植，并于2022年2月份在胜利油田西部准噶尔成功进行了51TB数据的OVT域（炮检距矢量片）处理，软件运行高效稳定，处理结果与国际先进商业软件一致。纯国产软硬件完成实际地震资料生产工作，这在国内尚属首次，打破了国外技术垄断，突破了石油勘探软件卡脖子难题。

“我们硬件算力太紧张了，自己做需要6个月才能完成，而曙光平台算力丰富，只要10天就可以，”张猛摊开手算了一笔账，“我们拥有神通软件全部核心技术和源码，可以自由选择硬件平台进行移植和应用，可以极大地提高工作效率，更是探索了国产软件推广的新模式。”