胜利油田电子计算机应用发展历程

1胜利油田计算机应用发展历程及对油田技术进步的贡献物探院邬民豪前言胜利油田从会战初期开始就十分重视新技术的应用，历任领导都积极支持计算机的引进与推广应用。四十多年来，胜利油田的计算机装备规模从无到有，从小到大；应用范围从单项专业到覆盖油田全面的生产科研与管理，普及到各个部门。1968年，胜利油田购置了DJS-21晶体管数字电子计算机，1974年引进法国生产的IRIS60和MITRA15集成电路通用电子计算机，八十年代引进了地震资料处理专用计算机TIMAPⅠ和TIMAPⅣ，1986年引进了超级小型机DECVAX11/782，大型计算机IBM3083/4381系统，1994年引进超级并行计算机IBMSP2，2002年引进PC集群，2004年对PC集群作大规模升级。长期以来胜利油田的计算机装备规模，一直居国内同行业先进水平，技术水平保持与世界计算机技术和物探技术同步发展。胜利油田在计算机以及网络的管理、集成、维护、开发中，在各专业的应用中，培养了一大批能打硬仗的技术队伍。一、DJS-21胜利油田会战初期，地质指挥所在开发方案的制定中，一方面在实验室建立地层模型，进行水驱油试验，提供实验数据；另一方面按照渗流力学理论，建立二维（X，Y）二相（油，水）微分方程，人工求解。曾经在地质指挥所组织大批技术人员，用计算尺、手摇计算机和算盘一步一步地进行计算求解。也曾使用电模拟方法以电阻网络模拟地下油层，从而寻求地层中水驱油的过程。一九六五年地质指挥所（现地质科学研究院）就与山东大学数学系合作在中科院国产的计算机上进行过水动力学方面的计算，对油层水驱油过程进行二维二相的模拟。一九六八年地质指挥所安装了胜利油田第一台，也是山东省第一台国产晶体管电子数字计算机DJS-21。当然，DJS-21的能力不能与现在新型的计算机相比（DJS-21字长42位，磁芯体内存8192字，速度2000次/秒）。当时，计算机的应用刚起步，通过计算机工作人员的努力，克服重重困难，为计算机在油田的应用做了大量探索性的工作。在这台计算机上进行了油田开发、地震资料处理、测井以及工程设计的研究。DJS-21是在1967年定购，1968年春到货。国产晶体管数字电子计算机，配有小型窄行打印机、光电纸带输入仪、电传打字机、1英寸磁带机、磁鼓等，后来又配置了西安石油仪器厂生产的模拟磁带输入仪。当然，DJS-21的能力不能与现在新型的计算机相比。DJS-21使用二进制机器指令编制程序，穿孔纸带输入，机器稳定性差，故障多。科技人员在DJS-21上做了大量工作，进行油田水动力学计算，包括开发方案的设计与调整、测井资料处理、地震资料处理、机械与工程设计等。为电子计算机在油田的应用进行了多方面先导性的工作。分配给胜利油田的DJS-21（121机）是四机部贵州凯里八三0厂生产的。这是该型号第七台计算机。当时石油部第一台晶体管电子计算机，也是山东省的第一台电子计算机。胜利油田1968年安装运行的DJS-21国产晶体管数字电子计算机。2机器是六八年春到货，安装在地质指挥所新盖的机房内。维护机器的同志是第一次独立管理一套系统，压力都非常大。由于元器件和工艺问题，计算机稳定性差，故障率高，又没有任何的测试与诊断程序，排除故障就非常困难。为了保证机器的正常使用，维护人员付出了相当大的努力。看资料，跑遍了每一张逻辑图，研究了每一种线路板和每个元件。每当出了故障，大家都废寝忘食反复研究试验，要找到出故障的三极管、二极管或电阻电容才能恢复运行。在121机上曾进行过内存磁芯体的扩展，磁鼓的调试与扩展，磁带机接口线路的试验与调整等都取得成功，大大增强了121机的能力。当时地震和测井都还是模拟信号，一开始应用人员是一点点地读出地震或测井曲线在坐标纸上的数值，然后穿孔在纸带上，再输入计算机进行方法试验。大家认识到必须进行模/数转换，把曲线输入到计算机中才有条件进行数字处理。石油部西安石油仪器厂研制了模拟磁带输入仪，将单炮记录的模拟磁带转换为数字信号。经过模数转换后得到的数字信号通过接口送入121机。胜利油田与西安石油仪器厂合作，确定了对接口交换控制与数据信号的要求。需要在121机上改造线路，为电测站和地调设计测井曲线输入仪和地震模拟磁带输入仪的接口线路，最后成功地连接上专用设备。地震模拟磁带输入仪的连接成功，为数据处理建立了必要的条件，在121机上进行大量探索性的工作，为后来在计算机上地震和测井资料的生产性处理，打下了良好的基础。121机购置时，并没有提供任何程序语言。程序是用机器指令编制，因此程序编制的工作量很大。程序和参数全部都在纸带上穿孔，然后把穿孔纸带通过光电输入仪送入机器。应用人员要花很多时间在校对穿孔纸带。由于机器的容量小，程序编制中又必须千方百计地节省内存，缩短程序长度。因此调试程序的工作量非常大，除了程序编制时出的错误，还可能是由于对指令执行过程的认识的差异，甚至纸带穿孔的错误或机器的不稳定都能使程序出错。当时对于电子计算机这一新生事物，计算机专业与其它专业之间有很大的鸿沟，为了打开计算机在油田应用的局面，计算机技术人员积极进入油田的各个单位，电测站、地调指挥部、济南柴油机厂、油建指挥部等单位与各专业技术人员结合，寻找应用计算机的可能。应用人员在相当困难的条件下，编制了大量的流体力学和测井，物探方面的程序。在121机上做了大量的开发方案计算，利用窄行打印纸拼出油气驱动的图形。也为计算机在油田地震资料的计算机处理做了大量的基础工作。现在看121机的规模确实很小，但正是这台机器的工作，当时在石油系统和国内享有一定的声誉，我们的用户除了山东省，还有湖南、西安和天津等地。胜利油田第一代计算机工作者在原地质指挥所（现地质科学研究院）机房前合影。二、IRIS601974年北京举办法国工业展览会，这是文革后在北京首次举办西方国家的工业展览会。在这次展览会上展出的IRIS60和MITRA15集成电路通用计算机系统引起国内计算机行业的广泛兴趣。展览会期间国内许多部门都想购置这二套展品。最终这二台计算机由国家计委分配给胜利油田。IRIS60和MITRA15，当时代表了国内最高水平的计算机系统，IRIS60结构分CPU、内存和交换器三大部分。IRIS60运算速度40万次/秒，主脉冲周期250ns，磁芯体内存256KB，字长32位，存取周期650--750ns，容量50MB转速2400转/秒的磁盘2台，1600bpi磁带机4台，800bpi磁带机2台，1200张/分的读卡机、132列宽行打印机，CTC和CTQM传输通道，BENSON笔式绘图仪等。IRIS60采用了许多当时的先进技术，CPU执行118条指令进行各种运算，执行过程中利用先行技术；磁芯体3内存采用了交叉存取；所有的外围设备均通过通道与交换器连接，外围设备启动后由交换器负责数据的输入/输出。MITRA15采用微程序技术，由微程序执行计算机的所有动作。操作系统配有汇编、FORTRAN、COBOL语言和数据库。引进后安装在北京石油学院地质楼，一九七六年春搬回东营安装。1974年胜利油田引进的法国IRIS60计算机系统为了在IRIS60和MITRA15上处理地震资料，与西安石油仪器厂合作在IRIS60和MITRA15上先后配置了国产的地震资料处理与测井资料处理的专用设备，使用自己开发的软件，建立起地震资料处理生产线与油田开发动态数据处理生产线。胜利油田开发的地震资料处理系统。要在计算机上进行地震资料处理，首先要解决模拟磁带的输入问题，必须把模拟信号转换成数字信号送入计算机。为此，西安石油仪器厂研制了模/数转换装置。当时IRIS60安装才几个月，对如何把模数转换装置接到计算机上没有任何资料介绍。要符合IRIS60标准外围设备的接口要求，就要与其它外设一样接到4根14芯标准电缆，工作时必须配置规定的地址、符合全部的寻址和对话控制信号；要符合交换器的一系列特征位、启/停和交换周期等，显然难度非常大。为了尽快接上模数转换装置，受测试程序的启发，对字符传输装置(CTC)进行解剖，CTC是串行传输，接口比较简单。通过对资料分析，搞清楚交换数据的过程与规范，自己编织程序在机器上测试所有的接口信号。然后提出接口板的要求和对模数转换装置的要求。经过多次试验终于对接成功，在此基础上又连接了西安石油仪器厂生产的剖面显示仪。解决了IRIS60处理地震资料的输入与输出问题。与此同时应用人员积极地编制地震资料处理系统。几乎是在完全空白的条件下，大家从地震资料输入开始、进行处理流程中各个模块的编制，由于没有经验和缺少参考资料，遇到的任何问题都经过反复试验，由于野外资料差异大，对各模块接口的理解差异，甚至于数据的格式差异等等在资料处理中曾出现各类问题，为了解决问题软件人员经常与处理人员通宵达旦地在机房讨论，边修改程序，边进行试验。很快一套实际可用的地震资料处理系统投入运行。这是胜利油田第一条地震资料处理生产线，开始了油田计算机处理地震资料的历史，因此具有很重要的意义。1978年在全国第一届科技大会上，胜利油田地震资料处理系统荣获科技进步奖。为了尽快发挥计算机的作用，在通讯条件很差的情况下，大家积极进行长距离数据传输试验。当时胜利油田只有部分自动电话，通过调制解调器进行长距离数据传输非常困难，在通讯公司的配合下，逐步建立了IRIS60与各采油厂之间的数据传输，为开发数据库的建立创造了数据传输环境。建立胜利油田开发动态数据库，每个月将油田开发井的工作状态、产量、压力、含水率等各种数据汇集整理。开发动态数据库生产线的建立，为油田科学管理留下宝贵的资料。对开发方案的调整、保证稳产以及提高采收率有着重要的意义。地震资料处理系统和油田开发动态数据处理系统，在IRIS60上建立了生产流程。这二条生产线的建立，为计算机在胜利油田的勘探与开发中的应用打开了新的局面，IRIS60系统开始常年连续运行，计算机的利用率超过85%，在全国第一次电子计算机用户大会上，被评为全国优秀计算机用户。积极消化资料尽全力管好用好设备，IRIS60是当年国内引进最先进的计算机。在掌握过程中曾经下了很大的功夫。主要做了以下工作：交换器和输入输出通道，配合其他同志维护各个部分。如解决了CTC电源故障，系统死锁，浮点4运算溢出等疑难故障。有些故障随机性强不易捕捉，测试程序又无能为力，就必需收集各种信息进行分析，从总体上进行考虑，采用必要的手段，编写监视程序或连续观察来追踪毛病。对IRIS60线路局部进行改造，如卡片阅读机连接器线路的改进，简化了操作，深受操作员欢迎。改造CTC通道的逻辑线路，提高速度，大大缩短了数据传送的时间。为了开展地震资料的数据处理，必须配置模拟磁带输入与剖面输出设备，如何将国产设备接到IRIS60上？曾经试过一些方法都没成功。通过消化资料与试验，利用CTC通道进行试验，解决非标准外设与IRIS60的接口。为IRIS60建立地震资料处理生产线，创造了必要的条件。几年来在IIRIS60上为油田处理了大批地震资料。用国产磁头替代进口磁带机磁头。在此过程中，配合中科院计算所做了大量的测试，解决由于磁头磨损带来的写读错误，也节省了外汇。利用电话线路进行数据传输试验，研究通讯规程，CTC和CTQM接口信号以及调制解调器内部原理，功能选择等，通过各种试验取得成功，并且用于采油厂开发动态月度数据的传输。进入开发数据处理生产线。当时这工作在国内居领先地位。IRIS内存扩展，这项目是与中科院合作进行的。把磁芯存储器改为半导体存储器，要对内存与CPU。内存与交换器所有上百个信号的逻辑关系，时间关系都一一搞清，与组内其他同志一起终于扩展成功。IRIS60外设的扩展，对磁盘、磁带机、宽行打印机、卡读机、控制台打印机等都进行过扩展或替换，其中有的设备是闲置多年，替换时碰到过多处故障，有的设备型号不同，必须改动接口线路，这些工作最终都取得成功，解决了设备老化，能力不足的矛盾。支持了IRIS60生产线和科研的正常运行。以上这些工作有相当的难度。由于大家的努力保证了IRIS60的正常运行与功能的扩展。为IRIS60上地震、测井和开发生产线的建立与运行