大型复杂油藏CPU与GPU混合并行数值模拟
发布时间：2021-08-31 07:34
为了实现大型复杂油藏混合并行数值模拟,通过高速InfiniBand网络连接多个机群的CPU节点,建立了新型计算平台,安装了并行油藏数值模拟软件系统,实现了大规模油藏数值模拟的并行计算。提出了不同CPU分区负载平衡优化方法,旨在研究GPU与CPU并行加速技术,提高大型复杂油藏数值模拟的时效性。以某油田为例,开展了多组分千万网格模型并行数值模拟的测试。测试结果显示:在保持各CPU分区负载平衡率高于90%的情况下,计算时间缩短了25%;随着CPU核数增加,加速比增幅逐渐减小;CPU与GPU混合并行,可比单纯CPU并行提速3.96～6.81倍,CPU核数越多,各分区数据交换量也随之增加,GPU承担的计算量增大。GPU与CPU并行加速技术及多组分千万网格模型并行数值模拟的实现,为实现复杂油藏精细地质和流体模拟提供了基础。
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
数值模拟模型子域分解[23]
由于气顶和油环中高含CO2,且气顶中的CO2处于超临界状态,相态复杂,为了有效模拟油气的开发特征,需建立多组分流体模型。基于原油PVT实验分析,将原油划分为6个拟组分:N2、CO2、 C1、 C2～C4、 C5～C6、 C7+。根据对油气藏地质特征和流体特征的认识,建立了精细的数值模拟模型,总网格数为1 824万个,平面网格步长为200 m×200 m,垂向网格步长约为2 m,所建数值模拟模型如图2所示。2.2 CPU并行测试
对所建数值模拟模型开展了CPU并行计算加速测试。按照CPU分区的基本原则和方法,对该油田数值模拟模型进行了负载平衡优化,保证各分区负载平衡率高于90%。图3为该油田负载平衡优化前后计算时间的对比,模拟时间为10 a。由图3可以看出:优化后分区的计算时间均低于默认分区的计算时间,计算速度约提高25%;并且随着CPU核数的增加,所花费的时间缩短。图4为整个模型求解进程的时间。当计算核数从16增加到128时,理想情况下,模型计算速度应该增加8倍。而实际上,当CPU核数增加时计算速度虽然得到改善,但计算核数从16增加到128时,计算速度仅增加4.56倍。当节点数量较多时,由于存在更多的MPI进程和数据交换占用时间,因此加速比增幅减小。随着技术的进步,处理器和网络速度也随之提高,数据交换时间减少,有利于提高加速比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙型碳酸盐岩油藏高含水期剩余油挖潜对策研究[J]. 廉培庆,李琳琳,段太忠. 中国科技论文. 2019(01)
[2]基于网格过水倍数提高油藏历史拟合精度的方法[J]. 李琳琳,廉培庆,刘彦锋. 中国科技论文. 2018(21)
[3]缝洞型碳酸盐岩油藏并行模拟器及其应用研究[J]. 李毅,张可霓,胡立堂,康志江,张冬丽,赵艳艳,张允. 地质科技情报. 2018(01)
[4]综合沉积正演与多点地质统计模拟碳酸盐岩台地——以巴西Jupiter油田为例[J]. 张文彪,段太忠,刘彦锋,徐睿,杨志成,张德民. 石油学报. 2017(08)
[5]分布式并行油藏模拟高效求解器的构建[J]. 赵国忠. 大庆石油地质与开发. 2016(05)
[6]基于MPI的eclipse并行计算在油藏模拟中的应用[J]. 刘义坤,罗鑫,初阳. 科学技术与工程. 2011(25)
[7]双重介质油藏数值模拟并行算法研究[J]. 伍轶鸣,李勇,李保柱,姚军. 西南石油大学学报(自然科学版). 2009(06)
[8]大庆油田PC集群大规模油藏数值模拟[J]. 赵国忠,尹芝林,吴邕. 西南石油学院学报. 2003(06)
[9]基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算[J]. 杨耀忠,舒继武,郑纬民. 清华大学学报(自然科学版). 2003(09)
[10]并行油藏模拟软件的实现及在国产高性能计算机上的应用[J]. 曹建文,潘峰,姚继锋,孙家昶,赵国忠. 计算机研究与发展. 2002(08)
本文编号：3374482
【文章来源】：中国科技论文. 2020,15(05)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
数值模拟模型子域分解[23]
由于气顶和油环中高含CO2,且气顶中的CO2处于超临界状态,相态复杂,为了有效模拟油气的开发特征,需建立多组分流体模型。基于原油PVT实验分析,将原油划分为6个拟组分:N2、CO2、 C1、 C2～C4、 C5～C6、 C7+。根据对油气藏地质特征和流体特征的认识,建立了精细的数值模拟模型,总网格数为1 824万个,平面网格步长为200 m×200 m,垂向网格步长约为2 m,所建数值模拟模型如图2所示。2.2 CPU并行测试
对所建数值模拟模型开展了CPU并行计算加速测试。按照CPU分区的基本原则和方法,对该油田数值模拟模型进行了负载平衡优化,保证各分区负载平衡率高于90%。图3为该油田负载平衡优化前后计算时间的对比,模拟时间为10 a。由图3可以看出:优化后分区的计算时间均低于默认分区的计算时间,计算速度约提高25%;并且随着CPU核数的增加,所花费的时间缩短。图4为整个模型求解进程的时间。当计算核数从16增加到128时,理想情况下,模型计算速度应该增加8倍。而实际上,当CPU核数增加时计算速度虽然得到改善,但计算核数从16增加到128时,计算速度仅增加4.56倍。当节点数量较多时,由于存在更多的MPI进程和数据交换占用时间,因此加速比增幅减小。随着技术的进步,处理器和网络速度也随之提高,数据交换时间减少,有利于提高加速比。
【参考文献】：
期刊论文
[1]孔隙型碳酸盐岩油藏高含水期剩余油挖潜对策研究[J]. 廉培庆,李琳琳,段太忠. 中国科技论文. 2019(01)
[2]基于网格过水倍数提高油藏历史拟合精度的方法[J]. 李琳琳,廉培庆,刘彦锋. 中国科技论文. 2018(21)
[3]缝洞型碳酸盐岩油藏并行模拟器及其应用研究[J]. 李毅,张可霓,胡立堂,康志江,张冬丽,赵艳艳,张允. 地质科技情报. 2018(01)
[4]综合沉积正演与多点地质统计模拟碳酸盐岩台地——以巴西Jupiter油田为例[J]. 张文彪,段太忠,刘彦锋,徐睿,杨志成,张德民. 石油学报. 2017(08)
[5]分布式并行油藏模拟高效求解器的构建[J]. 赵国忠. 大庆石油地质与开发. 2016(05)
[6]基于MPI的eclipse并行计算在油藏模拟中的应用[J]. 刘义坤,罗鑫,初阳. 科学技术与工程. 2011(25)
[7]双重介质油藏数值模拟并行算法研究[J]. 伍轶鸣,李勇,李保柱,姚军. 西南石油大学学报(自然科学版). 2009(06)
[8]大庆油田PC集群大规模油藏数值模拟[J]. 赵国忠,尹芝林,吴邕. 西南石油学院学报. 2003(06)
[9]基于Cluster的大型油藏数值模拟的并行计算[J]. 杨耀忠,舒继武,郑纬民. 清华大学学报(自然科学版). 2003(09)
[10]并行油藏模拟软件的实现及在国产高性能计算机上的应用[J]. 曹建文,潘峰,姚继锋,孙家昶,赵国忠. 计算机研究与发展. 2002(08)
本文编号：3374482
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