孤东七区西油藏大规模并行模拟应用研究

《孤东七区西油藏大规模并行模拟应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第34卷增刊中国科学技术大学学报Vol.34Supp.2004年8月JOURNALOFUNIVERSITYOFSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINAAug.2004文章编号:0253-2778(2004)增-0161-07孤东七区西油藏大规模并行模拟应用研究杨耀忠’，曹建文，，戴涛’，潘峰，，韩子臣’(1.胜利油田有限公司地质科学研究院，山东东营257015;2.中国科学院软件所并行研究中心，北京100083)摘要:针对特高含水期油藏精细挖潜的需求，应用流行的Newton一Krylov一Schwarz非线性问题求解算法及SPMD并行

2、模式，充分考虑了国产神威计算机的结构特点，解决了处理器间数据通讯、1/0优化等技术瓶颈，有效地提高了软件的并行能力.应用改进的神威版并行软件对孤东七区西油藏模型应用神威机上4,8,16,32,64,80,96,128个CPU开展并行计算，在保证模拟精度的条件下，优化出了最优加速比所需的CPU个数，并对影响加速比的因素进行了深入研究.关键词:高性能计算机;油藏模拟;并行计算;区域分解;应用R究中图分类号:TE319文献标识码:A0引言孤东油田地理上位于山东省东营市垦利县境内，地处黄河人海口北侧的滩涂地带.在区域构造上位于济阳洼陷沾化凹陷的东北部桩西—

3、孤东潜山披覆构造带的南端，东南靠垦东青蛇子凸起，西南为孤南洼陷，西北为桩西洼陷，东北与桩东洼陷相邻.这是一个以上第三系馆陶组疏松砂岩为主要储集层的大型披覆背斜构造整装油藏.孤东油田划分为八个开发区块，其中七区西为孤东油田第一大区块，七区西位于孤东构造的东翼，构造高点位于七区西的西南部，向北东方向倾斜，地层比较平缓，地层倾角1一2度.其构造位置见图1，七区西含油面图1孤东油油田田七七区区西西构造位置图积11.7km2，石油地质储量5800x104t，纵向划分为30Fig.1Tthestructuremapofthewestern个沉积时间单元，既包括

4、连续分布的油层，也包括零星block7ofGudongOilfield分布的小油层，地质结构复杂.七区西馆上段地层为一套下粗上细的正韵律河流相沉积，岩性以细砂岩、粉砂岩和泥岩为主，具有高孔、高渗、储层结构疏松等特点，岩石物性变化大，非基金项目:中国石油化工集团公司“十五”重点科技攻关项目资助(编号P10565)作者简介:杨耀忠，男，1966年生，工学博士，教授级高级工程师.研究方向:油藏模拟、地质建模、油藏工程.E-mail:yangyz@slof.com162中国科学技术大学学报第34卷均质严重.目前，采用五套开发层系开发，既有水驱，又有聚合物驱

5、，涉及到开发井1018口，开发历史复杂.1998年12月，综合含水%.7%，采出程度34.48%，已处在特高含水阶段，进一步开发的难度越来越大.1大规模油藏并行模拟方法油藏模拟是当今石油工业中分析油藏复杂流体流动的最有效的方法之一这是一种大规模的动态仿真技术，在时间上它可以模拟很长的历史过程，反过来又可预测若干年未来的情况.主要困难在于地下的复杂性、空间的广泛性和时间的长期性〔‘」.随着油田开发工作的深入，要求发展精细油藏数值模拟技术，这对于高含水油田研究乘」余油分布具有重大意义.精细油藏数值模拟把模拟层划分到单砂层，对油藏的描述已接近于油藏的真实

6、情况.由于油层多、井网密，要求解决大规模的问题，精细地质建模技术的发展和各种地质统计方法的应用，使需要进行数值模拟的网格点数往往达到数百万的规模，例如，胜利油田的孤东七区西油藏就明确提出了需要利用数值模拟手段来求解138万网格节点规模的黑油模型问题.大规模线性方程组的并行求解效率成为影响油藏模拟并行软件整体性能的瓶颈[21.充分发挥大规模线性方程组的求解性能，可以极大地改善油藏数值模拟软件的求解能力.然而，当前的所谓最优线性方程求解算法并不天然地适合于并行计算.基于这个考虑，我们认为，油藏数值模拟器的研究重点应当放在大规模线性方程组的高效并行求解间

7、题上，这问题的解决方案的重点又在于并行预处理技术的研究.1.1并行模拟方法概述油藏模拟领域的研究基础是黑油模型，展现出来的主要特性是椭圆型、双曲型、抛物型交织在一起的混合性质〔’〕.进一步的研究表明，压力物理量主要表现出椭圆型的性质，油组分方程的油饱和度物理量则主要呈现一阶双曲性质，气方程的气饱和度物理量则呈现明显的对流扩散性质〔4].油藏数值模拟偏微分方程组离散化之后，得到一个基于有限差分的非线性方程组.在物理、化学、工程方面的非线性问题求解中，带有阻尼和回溯功能的牛顿方法(或不精确牛顿方法)仍是日常使用的主流方法〔’];拟牛顿方法可以极大地提高

8、求解性能，但是，必须有牛顿方法的协助;与(不精确)牛顿方法相比，拟牛顿方法的成功应用，实际上需要以双倍的程序编写复杂度来换