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为了提高勘探石油天然气储层的准确性，以及提高已生产油藏的采收率，沙特阿美公司使出了一套“组合拳”——世界上最先进的储层建模技术配备中东目前最快的超级计算机。这种“组合拳”带来的结果是，能够为油气勘探开发工作者提供地域更广、图像更清晰的储层模拟结果，可实现更高效、更准确的实时探索，此技术大大加强了沙特阿美公司对沙特阿拉伯宝贵能源资产的长期管理。 TeraPOWER计算机模拟结果 早在2016年年底，沙特阿拉伯国家石油公司(简称“沙特阿美”)的研究员Ali Dogru博士就曾带领一个由科学家与工程师组成的团队，凭借业界首个兆亿级储层单元模拟打破了自己之前保持的世界纪录，并拿下了该行业的世界第一。由于该技术团队位于沙特阿美在达兰的EXPEC高级研究中心(EXPEC ARC)，该团队也被称为“EXPEC ARC研究小组”。而该团队之所以能实现该技术，完全依赖于沙特阿美最新的计算机技术——并行油气水增强型油藏仿真装置，同时我们也可以称之为POWERS的软件。 此外，在全球范围内，能够掌握并能使用亿级及以上单元模型技术的公司寥寥无几，这更加突出了TeraPOWERS实现对石油和天然气资产更加智能管理的重要意义。 三代POWERS软件的演变 POWERS软件的发展起于上个世纪，准确来说是始于1994年。那个时候的石油行业还没有一套标准化的模拟器，所以沙特阿美公司便想由自己创建一个标准。在此目的下，历经六年的潜心研究，第一代POWERS软件横空出世，并创下了百万级单元计算的世界纪录。 随后，第二代软件GigaPOWERS将百万单元级别的超级计算能力发展到了能极限进行十亿单元级别计算。它得地震或近地震分辨率能够突出油藏的连通性，并改进现场管理。 现在，第三代软件TeraPOWERS已经达到了万亿单元级别，它允许工程师搭建一个巨大的模型，利用油藏模拟网格技术可视化整个沙特阿拉伯半岛以及内部油田的勘探生产情况。第二代到第三代的跨度是，从只能模拟沙特阿美公司旗下Ghawar油田到能够可视化整个阿拉伯半岛的跨越，仅从面积上说，这相当于实现了从新泽西州大小的面积(其面积为7,417平方英里)扩张到了美国第二大州德克萨斯州大小的面积(其面积为261,797平方英里)，面积扩大了35倍有余.而这，就是全球石油行业以及科学界期待已久的标准。 从几年到几个小时的跨越：模拟烃源岩的油气运移 要想有效地运行十亿或万亿单元级别的模拟模型就必须拥有超级计算机技术。因此，沙特阿美公司现在正为TeraPOWERS软件采购超级计算机，同时该算法也在沙特阿拉伯红海沿岸的阿卜杜拉国王科技大学的Shaheen II超级计算机上进行了测试。Shaheen II拥有36个橱柜那么大的光滑黑色机箱，这些机箱能够为模拟数十万平方公里的油藏中最微小的裂缝或微裂缝提供了其所需的巨大的计算力。 TeraPOWERS最大的突破之一就是模拟了石油在烃源岩中的运移，模拟油气的运移是史诗般的突破，因为按时间来说，这相当于模拟了油气数百万年来的变化旅程。 使用Shaheen II进行万亿单元级别的模拟模型有效计算，只需要十个小时即可完成。相比之下，如果采取目前其他的技术进行万亿单元级别的运算，则需要27年才能完成(5000万个单元需要12个小时，估算大约是200,000小时)。储层模型中的单元数越多，储层上的细节就越大。像Ghawar这样的巨大油田（世界上最大的油田）的巨型单元技术已经无法提供足够的分辨率和密度来模拟整个油藏。只能扩大到千兆单元级别后，才能允许油藏工程师在低分辨率下精确定位不可见的油层。 最近，沙特阿美石油公司的科学家使用ShaheenII在不到半个小时的时间内就可以运行10亿个精细网格下的Ghawar储层模型(Ghawar油田拥有超过60年的生产历史，涉及数千口井)。这项功能可让工程师每天可以进行大约50次模型与实际生产的匹配，用于校准油藏模型以便进行准确的预测，而这仅仅只是使用了Shaheen II能力的一半。 POWERS将有助于未来的储层发现和恢复 TeraPOWERS将技术重点放在了增加储层的发现以及储层的恢复上，这与沙特阿美公司成为世界最重要的综合性能源和化学品公司的战略意图非常契合。该技术能够帮助工程师更好地理解流体在储层周围流动的复杂物理过程，并更好地描绘各个储层之间的连通性，改善现场管理。从油井的数量布置到油藏管理策略的优化设计，该技术都能够提供更加智能的决策。这意味着油气产量和最大采收率都将得到显著提高。这些好处反过来又会转化为更高的成本效益，降低开采风险，改善环境和资源可持续性发展。当然，这项技术的最终目的还是为获取更多更丰富的能源。 高性能计算机在碳氢化合物储层模拟中的巨大优势是全球性的，因为这项技术，Dogru博士目前已被选入享有盛名的美国国家工程院院士，这是工程师授予的最高专业荣誉。而在他带领下的沙特阿美公司的EXPEC AR研究小组, 其成员大多来自沙特、美国、加拿大、欧洲、印度以及中国，他们长期致力于攻破石油界乃至全球科学界的难题及目标。他们的日常活动涉及有关讨论新数学公式的团队会议，讨论计算算法以及审查最新的计算机体系结构。此外，他们还从正在进行的储层研究和模拟器性能中获得反馈，以确定潜在的改进领域。TeraPOWER的下一个步骤的改进会将附加的图形化软件工具包含进来，这样可以节省输入和编辑数据的工时。 但该团队未来的重点还将放在指导和培训沙特阿美公司的下一代化学、机械、土木和石油等方面的工程师、数学家和计算机科学家。他们将使用他们的突破性技术来减少勘探风险并发现新的资源。虽然许多能源公司目前已经减少了对技术和研发的投资，但沙特阿拉伯国家石油公司致力于提高其上游能力，并在改善能源和环境管理的创新解决方案中扩大领导力，为此它不会缩减在技术上的投入。 链接：http://www.oilandgastechnology.net/news/world-first-trillion-cell-simulation-run(来源：金正纵横微信公众号)
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