Was ist Reservoirsimulation?

Die Reservoirsimulation wird angewendet durch Öl-und Gasindustrie bei der Erschließung von Öl- und Gasfeldern sowie bei Produktionsprognosen zur Unterstützung von Investitionsentscheidungen. Dieser Zweig der Lagerstättentechnik befasst sich mit der Modellierung von Flüssigkeiten und Gasen im Reservoir für Produktionszwecke. Die meisten modernen Simulatoren ermöglichen die Erstellung von 3D-Darstellungen für den Einsatz in Vollfeld- oder Einzelbohrlochmodellen. Es gibt eine Reihe kommerzieller Softwareangebote für diesen Bereich, darunter Schlumberger Eclipse, Halliburton NEXUS, Emerson Roxar und Rock Flow Dynamics Navigator. Es gibt auch eine Reihe von Open-Source-Simulatoren, darunter BOAST und OPM.

Reservoir-Simulation ist perfekt für die Cloud

Die Reservoirtechnik ist eine vielschichtige Disziplin, die die seismische Erfassung und Verarbeitung, die Reservoiranalyse und -simulation, die Modellierung von Bohrlöchern und Bohrungen sowie die Strömungsmodellierung umfasst. Die seismische Erfassung und Modellierung ist sehr datenintensiv – ein im dreidimensionalen Raum modelliertes Ölfeld kann Dutzende Terabyte an Rohdaten enthalten. Die Verarbeitung solcher Daten in der Cloud ist mühsam, da große Datenmengen in die Cloud und aus der Cloud verschoben werden müssen.

Die Modellierung von Bohrlöchern und Bohrungen sowie die Modellierung von Rohrleitungsströmungen (Öl- und Gastransport) erfordert relativ wenig Daten und Verarbeitung. Selbst die größten Modelle können auf einem modernen Laptop in Sekunden bis wenigen Minuten simuliert werden.

Bei der Reservoirsimulation wird die große Menge seismischer Daten auf eine relativ kleine Größe reduziert, um das Reservoirmodell zu erstellen. Während die Eingaben normalerweise mehrere zehn Megabyte groß sind, ist der Verarbeitungsbedarf sehr hoch, wobei einige Modelle auf herkömmlicher Hardware wochenlang laufen. Durch zusätzliche CPU-Leistung kann die Laufzeit verkürzt werden, was jedoch nicht immer einfach ist.

Herausforderungen bei der Skalierbarkeit

Viele Reservoirsimulatoren sind für einen einzelnen Simulationsauftrag nicht gut über 12–32 CPU-Kerne hinaus skalierbar, und daher ist es nicht hilfreich, diese in einen großen Cluster oder in die Cloud zu verschieben.

Ein gängiges Simulationsszenario hingegen umfasst mehrere Instanziierungen einer einzelnen Simulation mit unterschiedlichen Parametern in einem unterstützten Optimierungslauf. Dieses extrem parallele Setup lässt sich gut auf eine große Anzahl von CPUs skalieren, und die meisten Simulatoren profitieren von der Beschleunigung. Dies ist der optimale Ansatz für eine Cloud-Plattform.

tNavigator + Rescale = Match Made in Cloud

Navigator von Gesteinsströmungsdynamik (RFD) ist ein extrem skalierbarer, paralleler und interaktiver Reservoirsimulator. Er erreicht nachweislich eine nahezu lineare Beschleunigung durch die Nutzung von Tausenden von CPU-Kernen, selbst bei einer einzigen Instanziierung. Abbildung 2 zeigt die Skalierbarkeit von Navigator im Vergleich zu Industriestandardsimulatoren.

Gekoppelt mit einer On-Demand-Cloud-Lösung mit Pay-per-Use, wie z. B. Neu skalierenÖl- und Gasunternehmen profitieren von einer vollständig skalierbaren Lösung. Nutzer zahlen exakt für die tatsächlich genutzte Rechenleistung, da sowohl Rescale als auch Navigator stundenweise abgerechnet werden. Diese Lösung ermöglicht eine 100%ige Ressourcenauslastung und die Erstellung sehr großer Cluster. bei Bedarf um Berechnungen zu beschleunigen.
Rescale und RFD haben kürzlich eine Cloud-basierte Lösung für Navigator implementiert. Benutzer laden die Eingabedaten über verschlüsselte Kanäle hoch (ähnlich wie bei Online-Banking-Systemen), wählen die Anzahl der zu verwendenden CPUs und klicken auf „Senden“. Die Simulationsergebnisse können während der Laufzeit vom Benutzerterminal aus beobachtet werden. Die Daten sind bei Simulationen auf der Rescale-Plattform zu 100 % gesichert.

Von Tagen zu Minuten – eine Fallstudie

Um die Skalierbarkeit des Systems zu testen, wurde ein reales dreiphasiges Feldmodell mit 39 Bohrungen und 10 Jahren historischer Daten ausgewählt. Das Modell enthielt 21.8 Millionen aktive Gitterblöcke. Wir konfigurierten einen leistungsstarken 512-Knoten-Cluster, wobei jeder Clusterknoten aus zwei vierkernigen Intel® Xeon 5570 Nehalem-Prozessoren besteht, was insgesamt 4096 Simulationskernen entspricht.

Dieser Aufbau führte zu einer Verkürzung der Rechenzeit von 2.5 Wochen bis zu 19 МinutenDer resultierende Beschleunigungskoeffizient im Vergleich zu einem Rechenkern ist gleich 1,328.

Über Rock Flow Dynamics

Rock Flow Dynamics wurde 2005 von Mathematikern und Physikern gegründet, wird von Intel Capital unterstützt und hat Kunden auf allen Kontinenten, darunter die größten Namen der Öl- und Gasindustrie – OXY, BG Group, Marathon Oil, Tullow Oil, PetroFac, Murphy Oil, PennWest, Tatweer Petroleum, PetroChina und dergleichen. Rock Flow Dynamics wurde mit der klaren Vision gegründet, Lagerstätteningenieuren weltweit neue, hochmoderne dynamische Lagerstättensimulationstechnologie zur Verfügung zu stellen, die den höchsten modernen Erwartungen an Rohleistung, umfangreiche Modellierungsfunktionen, erweiterte grafische Benutzeroberflächen und intelligente Lizenzpreise gerecht wird.

Über Rescale
Neu skalieren ist eine sichere, Cloud-basierte, Hochleistungs-Computerplattform für technische und wissenschaftliche Simulationen. Die Plattform ermöglicht es Ingenieuren und Wissenschaftlern, große Simulationen schnell und einfach nach Bedarf zu erstellen, zu berechnen und zu analysieren. Rescale arbeitet mit branchenführenden Softwareanbietern zusammen, um sofortigen Zugriff auf eine Vielzahl von Simulationspaketen zu ermöglichen und gleichzeitig anpassbare HPC-Hardware anzubieten. Zu den Kunden von Rescale mit Hauptsitz in San Francisco, Kalifornien, zählen globale Fortune 500-Unternehmen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, Biowissenschaften und Energie.