网格技术及其在石油行业的应用前景

从网格技术的概念、功能、应用领域及发展现状等着手,结合石油行业对高性能计算机的应用需求,阐述了网格技术应用于石油行业的重要性和必要性,对其应用前景进行了展望。     

石油管道分布式数据仓库建设研究

在分析数字管道建设现状的基础上,指出了实现管道信息共享所面临的问题,由此提出分布式数据仓库的解决方案,并对建设石油管道分布式数据仓库的关键技术进行了研究。构建石油管道分布式数据仓库,是在现阶段信息化水平下,实现全国石油管道数据统一管理的有效方法,将会进一步促进已建系统之间的数据交换与资源共享,并为下一阶段网格在石油管道信息化建设的应用奠定数据基础和技术基础,为实现石油管道数据网格、实现石油管道信息一体化提供方便。     

基于UNICORE的地震网格计算应用插件

地震网格计算应用插件以油气地震勘探应用网格（SeisGrid）为运行框架，完成网格环境下的地震成像计算。在iCluster叠前深度偏移成像软件系统运行环境、网格计算需求和并行计算模式分析的基础上，提取适合在客户端完成的应用功能及最迫切需要在网格环境运行的计算功能，借助于SeisGrid客户端的强大网络功能和安全机制，研发了面向网格的地震应用插件。地震网格计算应用插件可方便地使用SeisGrid管理的各计算中心的网格计算资源，实现对分布式计算资源的无缝、安全和简单易行的访问，通过网络访问远程网格计算资源和iCluster应用软件资源，完成网格环境下的叠前深度偏移成像计算。     

网格技术初探

本文主要介绍了网格的概念和当前的发展状况和趋势,并对当前网格两大架构体系(五层沙漏架构和开放网格服务架构)和两大支撑技术(Globus Toolkit、Web Service)进行了初步介绍和探讨,从而使读者对网格技术有一个初步的了解和掌握。     

一阶弹性波方程的变网格高阶有限差分数值模拟

 使用可变网格的有限差分法进行地震模拟有许多独特的优点，主要表现为对地质模型的离散化更为合理，在低速带和复杂构造区域，可将局部网格划分得相对精细些，不仅提高了模拟精度，消除了因采样不足导致的频散现象，而且可以减少计算机内存需求，保持模型计算的灵活性。本文提出一种新的基于高阶交错网格技术的弹性波数值模拟方法，通过改变网格的空间步长实现了局部网格加密技术，弥补了常规网格的缺陷和不足。试算结果表明，本文提出的算法稳定性较好，且能够提高模拟精度，减少计算时间，提高计算效率。     

网格类型对水力旋流器内湍流模拟的适应性分析

网格单元的选用对数值模拟结果的准确性和计算周期有至关重要的影响，前者决定模拟结果是否有效，后者决定模拟成本高低。为深入研究不同网格类型对水力旋流器内强旋转湍流特性数值模拟结果的影响，以实验测量数据为基准，比较分析了5种网格类型对水力旋流器内流动模拟的适应性。研究结果表明：六面体核心网格模拟结果与实验测量值的吻合程度最好，相对误差小于10%,且计算耗时最少；四面体网格因其截断误差是一阶量，导致计算精度最低，但计算耗时相对较少；结构化六面体网格和多面体-六面体核心混合网格计算精度较高，但两者计算耗时较长，特别是划分结构化六面体网格时人工参与量大；多面体网格计算精度较好，收敛速度快且计算耗时仅占同等情况下结构化六面体网格的一半左右。因此，对于水力旋流器内流场模拟而言，六面体核心网格和多面体网格的性价比较高。     

基于网络的地震数据处理——从集群计算系统到网格计算系统

随着计算机信息技术的不断发展以及计算与网络技术的进一步融合，基于网络的地震数据处理系统面临新的技术飞跃。近年在地震数据处理应用中发展极其迅速的集群计算，就是一种基于网络计算的技术，它对实现高精度地震成像起到了重要作用。当前开始逐渐普及的客户／服务器模式，正在向Internet地震数据处理方向发展。正在探索中的网格计算则可以实现远程数据和计算资源共享、团队协同工作，将对未来的地震数据处理产生深远影响，并有助于改进油气勘探的工作流程。     

窗口技术在油藏数值模拟中的应用

将快速自适应组合网格方法(Fast Adaptive Composite Grid，简称FAC方法)用于油藏数值模拟局部网格加密技术中。局部加密区域可以像窗口一样，随实际问题需要灵活地开启和关闭，或改变大小，无需在整个模拟阶段都采用局部加密网格。在实用全隐油藏数值模拟器MURS上实现了窗口技术。数值实验表明，采用窗口技术的模拟结果与全细网格计算的结果非常接近，并且比整个模拟阶段都进行局部网格加密节约8%的CPU时间，比全细网格节约37％的CPU时间。表明窗口技术切实可行。图4表2参7     

油藏数值模拟技术现状与发展趋势

介绍了当前国内外油藏数值模拟的现状，简述了并行算法、网格技术、粗化技术、数值解法、动态油藏模型建立、动态跟踪模拟及三维显示等技术，指出了数值模拟的发展趋势。     

高性能计算技术及其在油气勘探中的应用

介绍了目前流行的高性能计算技术及其计算模式，着重描述了其中的机群技术和网格计算技术。指出高性能计算目前在油气勘探中主要应用于资料处理和油藏模拟，效果明显。     

PetroV软件架构设计中的一些思考与实现

定位于突破国外跨国石油公司的技术壁垒,并能够被作为唯一平台、长期应用于中国石化的年度勘探部署与优选决策,基于最新的、面向不同层次的软件架构设计原则和软件重用技术,“油气资源一体化定量评价软件”(PetroV)的软件架构设计做了一些积极的尝试和探索:1以多种事件响应模型和并发控制模型为代表的、面向服务的领域基础中间件设计,充分体现数据集成、应用服务协作、分布式面向对象计算与分布式数据存储的架构要求;2基于ST-based KIDA(Spatial and Temporal-based Knowledge,Information,Data and Activity)数据建模思路而封装的领域数据模型,在充分考虑时间、空间维度信息的基础上,抽象并约定了基于组合模式的领域对象模型,有助于以元数据管理(归类、过滤)模式实现库表结构的设计、大数据量存储与数据交换;3以通用工具箱接口和远程过程调用接口为代表的不同层次二次开发接口的设计,支撑不同开发环境下对后台不同服务的调用,及不同客户端应用软件框架的快速开发和集成;4由抽象接口类、工具箱类及相互之间的应用协作组成的应用软件框架设计,通过接口反转技术,能够最大程度降低不同专业软件的开发工作量.PetroV在中国石化的深入推广从侧面证明,合理的软件架构设计方法或软件重用技术是勘探开发类专业软件平台迎合大量不确定性业务需求并确保软件品质的根本前提.     

可重构计算技术及其在地球物理中的应用前景

石油地球物理勘探一直是高性能计算技术的主要应用领域之一，集群已成为高性能计算的主流体系架构。但是，随着地球物理计算对高性能计算需求的不断提升，集群系统节点规模不断提高，一方面大大提高了系统建设、运行、维护、管理及应用软件开发的复杂性，另一方面在提高系统总体性能方面也越来越受到较大的制约。基于现场可编程门阵列(FPGA)的可重构计算技术，将有可能在不远的将来替代集群计算技术成为高性能计算的主流技术。在可重构计算系统中，硬件信息(可编程器件的配置信息)可以象软件程序一样被动态调用或修改。可重构计算技术将硬件软件化，使可重构计算系统既具有软件计算方式的灵活性和可升级性，又具有硬件计算系统的高性能和并行性。可重构计算技术的特点使得它在地球物理计算领域具有广阔的应用前景，部分研究结果已经向我们展示了这种前景。     

信息化技术进展浅谈

文章介绍了当前信息化技术，主要包括IPv6、互联网、无线局城网、企业资源规划、网格计算及网络信息安全等技术，从应用的角度简要说明了这些技术在信息化中的作用和影响。     

人工裂缝井数值模拟网格技术研究

低渗透油田大部分的生产井都有人工裂缝,人工裂缝井数值模拟是为了更好的了解人工裂缝井渗流规律,搞清人工裂缝井的生产动态特征。这对低渗透油藏的有效开发具有重要的意义。网格技术对于人工裂缝井数值模拟非常重要,同时也是人工裂缝井数值模拟的一个难点。根据数值模拟网格技术的发展过程,给出了3种不同的模拟人工裂缝的网格系统,非均匀网格,PEBI网格和混合网格。分别介绍了这三种网格,分析了各种网格系统的优缺点,并对这三种网格做了比较,认为混合网格是人工裂缝井数值模拟最佳的网格系统。     

AN IMPROVED GLOBAL UPSCALING APPROACH FOR RESERVOIR SIMULATION

Realistic upscaling of fine-scale reservoir models is a great challenge for reservoir engineers. The common problem of conventional upscaling methods is that they may smear out the spatially continuous permeability extremes, such as shale barriers and open fractures. Recent studies have shown that such smearing effect has a significant impact on recovery in heterogeneous reservoirs, especially the breakthrough oil recovery. The conventional methods are considered as local upscaling which concentrate on only local areas and ignore geologically important structural information. A recent global upscaling approach attempts to solve this problem, but the resulting grid system may be over-irregular and becomes impractical for field applications. This paper presents an improved global upscaling approach based on the representative elemental volume (REV) theory and the stepwise idea from renormalization. The new method focuses on the use of a new concept of REVGS (REV Grid System) for constructing coarse blocks, which taking into account the spatial connectivity of a global permeability field. Mathematically, the variance of permeability in the coarse blocks is the smallest within the blocks, and the largest between the blocks. The resulting system can be readily used in flow simulators. The proposed method is applied to two case studies. Compared to the conventional methods, the coarse grid system derived from our improved global method successfully retains the permeability extremes observed in the fine-scale models. The flow simulation results show that the consistency of the reservoir behavior before and after upscaling is excellent.     

AN IMPROVED GLOBAL UPSCALING APPROACH FOR RESERVOIR SIMULATION

Realistic upscaling of fine-scale reservoir models is a great challenge for reservoir engineers. The common problem of conventional upscaling methods is that they may smear out the spatially continuous permeability extremes, such as shale barriers and open fractures. Recent studies have shown that such smearing effect has a significant impact on recovery in heterogeneous reservoirs, especially the breakthrough oil recovery. The conventional methods are considered as local upscaling which concentrate on only local areas and ignore geologically important structural information. A recent global upscaling approach attempts to solve this problem, but the resulting grid system may be over-irregular and becomes impractical for field applications. This paper presents an improved global upscaling approach based on the representative elemental volume (REV) theory and the stepwise idea from renormalization. The new method focuses on the use of a new concept of REVGS (REV Grid System) for constructing coarse blocks, which taking into account the spatial connectivity of a global permeability field. Mathematically, the variance of permeability in the coarse blocks is the smallest within the blocks, and the largest between the blocks. The resulting system can be readily used in flow simulators. The proposed method is applied to two case studies. Compared to the conventional methods, the coarse grid system derived from our improved global method successfully retains the permeability extremes observed in the fine-scale models. The flow simulation results show that the consistency of the reservoir behavior before and after upscaling is excellent.     

油藏模拟的新方法——改进的快速自适应组合网格

改进的快速自适应组合网格方法（ＦｌｅｘｉｂｌｅＦａｓｔＡｄａｐｔｉｖｅＣｏｍｐｏｓｉｔｅＧｒｉｄ简称ＦＦＡＣ方法）实质上是利用了多重网格方法原理,用非正常连接法进行处理的区域分解方法。首先ＦＦＡＣ方法由于其网格的加密是在每个网格块内剖分产生的,应用非正常连接的技术来处理相邻网格步长不一致的问题,克服了ＦＡＣ各子域之间不能相互接触的难题。从而也就可以比较容易地对各种驱替前缘用动态加密网格方式进行模拟。其次,ＦＦＡＣ方法则能够根据实际情况而灵活地采用迭代法和直接解法。第三,ＦＡＣ各加密网格层和未加密的网格层是重叠的,这样就增加了网格总数,运行时需要更多的内存。ＦＦＡＣ则用嵌套的方法来处理,可以大大节约内存。第四,ＦＦＡＣ方法中各级网格之间边界值的转换通过在组合网格上求余量来实现而取代了ＦＡＣ方法利用多重网格方法中插值、限制转移的方式,避免了插值、限制转移公式不易确定的难题,大大简化了计算过程。ＦＦＡＣ方法克服了ＦＡＣ方法的不足之处,使得它的实用性更为广泛。这种算法也可用于并行计算。文中阐述了ＦＦＡＣ法的原理和方法,并提供了算例。     

油藏模拟的新方法——改进的快速自适应组合网格

改进的快速自适应组合网格方法(Flexible Fast Adaptive Composite Grid简称FFAC方法)实质上是利用了多重网格方法原理,用非正常连接法进行处理的区域分解方法.首先FFAC方法由于其网格的加密是在每个网格块内剖分产生的,应用非正常连接的技术来处理相邻网格步长不一致的问题,克服了FAC各子域之间不能相互接触的难题.从而也就可以比较容易地对各种驱替前缘用动态加密网格方式进行模拟.其次,FFAC方法则能够根据实际情况而灵活地采用迭代法和直接解法.第三,FAC各加密网格层和未加密的网格层是重叠的,这样就增加了网格总数,运行时需要更多的内存.FFAC则用嵌套的方法来处理,可以大大节约内存.第四,FFAC方法中各级网格之间边界值的转换通过在组合网格上求余量来实现而取代了FAC方法利用多重网格方法中插值、限制转移的方式,避免了插值、限制转移公式不易确定的难题,大大简化了计算过程.FFAC方法克服了FAC方法的不足之处,使得它的实用性更为广泛.这种算法也可用于并行计算.文中阐述了FFAC法的原理和方法,并提供了算例.