為了實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜油藏混合并行數(shù)值模擬,通過(guò)高速InfiniBand網(wǎng)絡(luò)連接多個(gè)機(jī)群的CPU節(jié)點(diǎn),建立了新型計(jì)算平臺(tái),安裝了并行油藏?cái)?shù)值模擬軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模油藏?cái)?shù)值模擬的并行計(jì)算。提出了不同CPU分區(qū)負(fù)載平衡優(yōu)化方法,旨在研究GPU與CPU并行加速技術(shù),提高大型復(fù)雜油藏?cái)?shù)值模擬的時(shí)效性。以某油田為例,開(kāi)展了多組分千萬(wàn)網(wǎng)格模型并行數(shù)值模擬的測(cè)試。測(cè)試結(jié)果顯示:在保持各CPU分區(qū)負(fù)載平衡率高于90%的情況下,計(jì)算時(shí)間縮短了25%;隨著CPU核數(shù)增加,加速比增幅逐漸減小;CPU與GPU混合并行,可比單純CPU并行提速3.96～6.81倍,CPU核數(shù)越多,各分區(qū)數(shù)據(jù)交換量也隨之增加,GPU承擔(dān)的計(jì)算量增大。GPU與CPU并行加速技術(shù)及多組分千萬(wàn)網(wǎng)格模型并行數(shù)值模擬的實(shí)現(xiàn),為實(shí)現(xiàn)復(fù)雜油藏精細(xì)地質(zhì)和流體模擬提供了基礎(chǔ)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科技論文. 2020,15(05)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

數(shù)值模擬模型子域分解[23]

由于氣頂和油環(huán)中高含CO2,且氣頂中的CO2處于超臨界狀態(tài),相態(tài)復(fù)雜,為了有效模擬油氣的開(kāi)發(fā)特征,需建立多組分流體模型�；谠蚉VT實(shí)驗(yàn)分析,將原油劃分為6個(gè)擬組分:N2、CO2、 C1、 C2～C4、 C5～C6、 C7+。根據(jù)對(duì)油氣藏地質(zhì)特征和流體特征的認(rèn)識(shí),建立了精細(xì)的數(shù)值模擬模型,總網(wǎng)格數(shù)為1 824萬(wàn)個(gè),平面網(wǎng)格步長(zhǎng)為200 m×200 m,垂向網(wǎng)格步長(zhǎng)約為2 m,所建數(shù)值模擬模型如圖2所示。2.2 CPU并行測(cè)試

對(duì)所建數(shù)值模擬模型開(kāi)展了CPU并行計(jì)算加速測(cè)試。按照CPU分區(qū)的基本原則和方法,對(duì)該油田數(shù)值模擬模型進(jìn)行了負(fù)載平衡優(yōu)化,保證各分區(qū)負(fù)載平衡率高于90%。圖3為該油田負(fù)載平衡優(yōu)化前后計(jì)算時(shí)間的對(duì)比,模擬時(shí)間為10 a。由圖3可以看出:優(yōu)化后分區(qū)的計(jì)算時(shí)間均低于默認(rèn)分區(qū)的計(jì)算時(shí)間,計(jì)算速度約提高25%;并且隨著CPU核數(shù)的增加,所花費(fèi)的時(shí)間縮短。圖4為整個(gè)模型求解進(jìn)程的時(shí)間。當(dāng)計(jì)算核數(shù)從16增加到128時(shí),理想情況下,模型計(jì)算速度應(yīng)該增加8倍。而實(shí)際上,當(dāng)CPU核數(shù)增加時(shí)計(jì)算速度雖然得到改善,但計(jì)算核數(shù)從16增加到128時(shí),計(jì)算速度僅增加4.56倍。當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多時(shí),由于存在更多的MPI進(jìn)程和數(shù)據(jù)交換占用時(shí)間,因此加速比增幅減小。隨著技術(shù)的進(jìn)步,處理器和網(wǎng)絡(luò)速度也隨之提高,數(shù)據(jù)交換時(shí)間減少,有利于提高加速比。

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