基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算

技术相结合来解决油藏模拟计算问题的油藏模拟
+ B 器A L但上述油藏模拟在并 行化过 程中 还存在 程序
结构 @ 模型 的并 行 线 性 求 解 方 法 以 及 处 理 机 间 的 数
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万方数据 >J g? \ K f H M1 @ 6 U S7 5 <V < 9 < A @ 9 2 3 4 L9 7 5 7 A A < A: @ Q9 6 U 7 U 2 @ 3 L3 6 Q< 5 2 : 7 A
1 2 Q6 A 7 U 2 @ 3@ 6 @ 2 A 5 < 1 < 5 9 @ 2 5 1
~ 多层二维二相流模型
对 多 层 的 三 维 油 藏= 如果它的每一个油层纵向 非均质 都不 很显 著 = 就可以把它简化成各层通过油 水井相互连通的多层二维平面问题 O 此时 = 在各层的 油水井处要根据油水井内流体的流动特点来确定其 内边界条件 O 这种模型已在我国获得相当普遍的应 用 O 一般油水平面的二维二相流油藏模型的基本方 程如下 M N F T L BJ K M = DA E FG E DH DH @ @I E S S. N O S N R S BJ Q M B DA P E D FGD H S. U N O $ .
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清华大学学报 自然科学版 .* % % +年 第 ( +卷 第 >期 . =* % % + =?@ B ( + = #@ B > /01 2 3 4 5 6 783 2 9" : 2 ; 0< : 5 A
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基于 E 的大型油藏数值模拟的并行计算 F G H I J K
杨耀忠 $= 舒继武 *= 郑纬民 *
$ B胜利油田地质科学院 =山东东营 * ’ C % % % L* B清华大学 计算机科学与技术系 =北京 $ % % % D ( .
摘
要 M大 规 模 整 体 油 田 的 精 细 油 藏 数 值 模 拟 需 要 并 行 处
$ * * h i j kh l m n o m p q =r s tu v wx =y s z j k {| v }v p
( CC B 据 通 信 等 问 题A 并行计算系 O本文基于 ) A 6 1 U < 5 统= 研制出解大规模油藏数值模拟并行软件 = 实现了
特大 型油藏 模拟 问 题 的 并 行 计 算 = 解决了网格节点 突破 百万的 大规 模 油 藏 模 拟 问 题 = 较大地提高了油 藏模拟的计算速度和能力 O
油 田 开 发 数 据 库 建 设@ 精细地质建模技术的发 展和 各种地 质统 计 方 法 的 应 用 = 使网格达到了百万 节点规 模 = 这些 都 需 要 用 并 行 计 算 来 完 成 大 规 模 油 藏数值模拟 O 而近些年随着计算机软硬件技术的提 高= 基于 ) 及其并行处理技术解决大规模油 A 6 1 U < 5 藏模拟问题已成为可能 O 目前国内外已开发出不同粒度的并行油藏模拟
Байду номын сангаас
~ B! J \ F \ a _ [ Z F " [ _ J ‘ [ J# J H J Z K [ $% ‘ H I _ I G I J\ b " $ J ‘ a F _ & _ F ’ _ J F f = ( \ ‘ a g _ ‘ a) * + , , , =E $ _ ‘ Z L ) B( J ^ Z K I ]J ‘ I \ b E \ ]^ G I J K" [ _ J ‘ [ JZ ‘ fJ [ $ ‘ \ F \ a g = H _ ‘ a $ G Z. ‘ _ d J K H _ I g =/ J _ 0 _ ‘ a~ , , , 1 2 =E $ _ ‘ Z . 3 e H I K Z [ I M4 2 3 <3 6 Q< 5 2 : 7 A1 2 Q6 A 7 U 2 @ 3 1@ 6A 7 5 4 <1 : 7 A <1 6 7 1 6 5 6 7 : <@ 2 A 5 < 1 < 5 9 @ 2 5 15 < 8 6 2 5 <9 7 5 7 A A < A9 5 @ : < 1 1 2 3 4 B:@ S< 9 < 5 =U 5 <Q7 3 ;@ 2 A7 3 V 5 @ : 5A 7 ; < 5 12 35 < 1 < 5 9 @ 2 5 12 3< 7 1 U < 5 3) 5 2 3 7Q7 V <U 5 5 < <V 2 Q< 3 1 2 @ 3 7 A = U 5 5 < < & 9 5 7 1 <7 3 7 A ; 1 2 1@ 6@ 2 AA 7 ; < 59 5 < 1 1 6 5 < 19 5 @ 5 2 7 2 U 2 9 << 9 < 3 S2 U 5 9 7 5 7 A A < A 9 5 @ : < 1 1 2 3 41 @7U S@ & V 2 Q< 3 1 2 @ 3 7 A =U S@ & 9 5 7 1 <: 7 A : 6 A 7 U 2 @ 3S7 1 6 1 < V6 @ 5U 5 <9 5 < 1 1 6 5 < B0 5 <7 3 7 A ; 1 2 1U 5 < 7 U 1U 5 <A 7 ; < 5 17 179 @ 5 @ 6 1 Q7 U 5 2 <7 3 V: @ 6 9 A < 1U 5 <S< A A 9 5 < 1 1 6 5 <U @U 5 <9 5 < 1 1 6 5 <@ 6U 5 <S5 @ A < 5 < 1 < 5 9 @ 2 5 BX 3 @ 3 6 3 2 6 @ 5 Q 4 5 2 V: < A AV 2 1 U 5 2 7 6 U 2 @ 37 3 V7 3< 6 6 < : U 2 9 < 9 5 < : @ 3 V 2 U 2 @ 3 2 3 47 A 4 @ 5 2 U 5 Q S< 5 <6 1 < VU @5 < V 6 : <U 5 <@ 2 A A 7 ; < 59 5 < 1 1 6 5 < : 7 A : 6 A 7 U 2 @ 3U 2 Q< B0 5 <3 6 Q< 5 2 : 7 A 1 2 Q6 A 7 U 2 @ 3@ 6 7A 7 5 4 <5 < 1 < 5 9 @ 2 5S2 U 5 Q@ 5 <U 5 7 3@ 3 < Q2 A A 2 @ 3< A < Q< 3 U 1 S7 1 1 2 4 3 2 6 2 : 7 3 U A ;6 7 1 U < 5 U 5 7 39 5 < 9 2 @ 6 1 7 3 7 A ; 1 < 1S5 2 : 57 A A @ S< VQ@ 5 <7 : : 6 5 7 U <1 2 Q6 A 7 U 2 @ 3@ 6U 5 <5 < 1 < 5 9 @ 2 5 1 B 0 5 <9 7 5 7 A A < A : 7 A : 6 A 7 U 2 @ 36 1 < V$ C9 5 @ : < 1 1 @ 5 1 S2 U 57 37 : : < A < 5 7 U 2 @ 35 7 U 2 @ @ 6 N B C ’ B 0 5 < 3 6 Q< 5 2 : 7 A 5 < 1 6 A U 1 1 5 @ S U 5 7 U U 5 < 9 7 5 7 A A < A 2 Q9 A < Q< 3 U 7 U 2 @ 3: 7 39 5 @ 9 2 V <A 7 5 4 <: @ Q9 6 U < 51 2 Q6 A 7 U 2 @ 3 1@ 65 < 1 < 5 9 @ 2 5 9 5 @ 7 A < Q1 B0 5 < 9 7 5 7 A A < A 1 @ 6 U S7 5 < 2 1 7 < 2 3 47 9 9 A 2 < VU @1 U 6 V ;U 5 < " 5 < 3 4 A 2 =2 A 4 2 < A V B
杨耀忠 ’等 !
基于 y 的大型油藏数值模拟的并行计算 S X W U V +
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式中 ! "# " $% " &’ " $# ( ) ( , ’ + $ * $
采用 \ 油层的压力计算是相互独 ]^ _ ‘计 算 方 法 ’ 立的 ’ 各油层的压力可以并行计算 ’ 因此多层油藏并 行数值模拟主要是对整个油藏模拟问题的压力进行 并行求解 ’ 即主要是各油层压力方程组的并行求解 ’ 它有较好的并行性 O 若所有的油层压力计算完后 ’ 再 根据 所有油 层的 压 力 计 算 结 果 ’ 可求解该时间段的 饱和度 O 因 此’ 一般多层油藏数值模拟并行计算是以油 层 为 并行计算粒 度 ’ 按c 卷帘d 方式分配油层数据到 各处理机 O 对以油层为并行计算粒度的并行方法 ’ 由 油区 于在每个时间段需要收集各层的压力值用于计算饱 和度 ’ 这需要处理机的同步 ’ 因此每个时间段计算饱 和度时需要等待最慢计算完的处理机的压力结果 值’ 这 样该 时间 段 程 序 整 个 执 行 时 间 是 最 后 完 成 压 力计算 的处 理机 的 计 算 时 间 ’ 因此为了进一步提高 计算速 度 ’ 每一 层 的 压 力 计 算 时 间 对 整 个 并 行 计 算 时间有很重要的影响 O 为 此本 文采用 有效的 e f排 列来 降低大 型稀 疏 线 性 方 程 组 的 规 模 ’ 并采用预处 理共轭 梯度 法来 提 高 方 程 组 求 解 的 收 敛 速 度 ’ 减少 了迭代次数 O 这样既降低了求解规模 ’ 又减少了迭代 次数 ’ 从而减少每一时间段的所有油层的计算时间 ’ 缩短了整个油藏的模拟时间 O b D a 有效的 g h排列格式 对 一 油 藏 渗 流 区 域 进 行 网 格 剖 分 时’ 网格线的 交点或 块的 中心 称 为 节 点 ’ 不同的节点排序方法所 产生 的系数 矩阵 结 构 不 同 ’ 这将明显地影响到解方 程 组所 需 的 计 算 量 与 存 储 量 O 常 用 的 排 列 格 式 有 ! 标准排列格式 E 对角排列格式 e i E点交替排 列格 式 交替对角排列格式 其中以 E f O f排列的计算 jk e e 量和所要求的存储量最少 O 在实际应用中 ’ 如果在某 一渗流矩形区域内 ’ 以五点差分格式进行离散化 ’ 若 油藏渗流区域的 l方向的网格点数 m与 n方向的网 格 点 数 o相 等 时 ’e f排 列 只 需 标 准 排 列 的 四 分 之 q r 一工作量与三分之一的存储量 p O 方程6 经五点差分离散化后得到的相应的线 7 9 性方程组 s 可化为 #t ’若采用 e f排列格式 ’ = s =# s s 7 i