pc机群网络并行计算在油藏数值模拟中的应用

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1、万方数据第3卷第4期2007年12月新疆石油天然气XinjiangOil＆GasV01．3No．4DeC．2007文章编号：1673_2677(2007)04珈065—04PC机群网络并行计算在油藏数值模拟中的应用李勇1，胡永乐1，李保柱1，姚军2(1．中国石油勘探开发研究院，北京100083；2．中国石油大学，山东东营257061)摘要：基于Windows系统的PC机群并行计算环境，介绍了在解决油藏数值模拟问题过程中应用的并行计算技术。对一个隐压显饱、三维三相的黑油数值模拟软件的核心计算求解部分进行了并行

2、化处理，利用消息传递界面(MPI)库实现了并行过程中的所有消息的传递功能。对枣园油田模型进行了测试，2个PC的加速比达到1．86，4个PC的加速比达到2．76。关键词：并行计算；PC机群；油藏数值模拟；矩阵分解中图分类号：TE319文献标识码：A油藏数值模拟是利用计算机模型研究和解决具体的油气田开发问题，其研究的起点是已知的油藏模拟器。随着精细油藏数值模拟研究的深入，求解问题的规模大，求解时间长，单处理机的模拟时间是无法忍受的。并行计算技术可以有效地解决该问题。本文对PC机群网络并行计算环境建立和并行化技术

3、进行了深入的研究，研制开发了三维j相黑油数值模拟并行化软件。利用MPI的非阻塞通讯技术实现了所有数据的传递。本文提出了油藏数值模拟串行软件并行化的便利方法，对现场模型的测试结果表明该方法是成功的。1黑油模型的数值求解黑油模型已经非常成熟，这里就不再详细介绍。将黑油模型利用IMPES有限差分法离散后整理可得一个七对角方程如下：A7t护苏：一1)+A。，。n。+，l一”女+A附p：五!1)业+Ei护裂+A。，。n+。l+1)业+A哪p：jj+1)^+Asijkp。it口+1(t+1)=日渺(1)其中：ATijk

4、=咒i(≈一÷)LB。毋+0．5Bg(R。。口(^一I)一R；。班)J+Toij(k-T“B。渺+0．5Bg(R。。肛1)一R。啦)]+T蛹jk一号1Bg誊Asiik=咒i(卜+>kLB。批+0．5Bg(R。讲(J．1)^一R，。游)j+Toi(j_1)[B。班+0．5Bg(Rsoi(j-

5、)k—R。。班)]+ti(卜专)RBg洳A啊女=咒(i一手mLB。驰+0．5Bg(R。。(i—1)^一R，。驰)j+L(i一枷[B。驰+0．5Bg(R,o(i-1)jk—R，。班)]+T酞i一导1mBg辟A曰毋=咒盯(‘

6、+丁1)LB。驰+0．5Bg(R，。驴(t+1)一R。埘驰)J+L“(^+了1)[B。叶+0．5B茸(R舳分(^+1)一R如班)]+Tg矾k+导1Bg啦ANqk=咒i(J+{_)￡L曰。班+0．5Bg(R。i(』+I)k—R。江)j+L(卜告)[B。班+0．5Bg(Rsoi(j+1)k—R。班)]+t。(J+告)^Bg诎AEijk=L(i+了1)正LB。班+0．5Bg(R。。(i+I)t—R，。驰)j+To(i+告m[B耐k+0．5Bg(R：o(i+1)jk—R。。拈)]收稿日期：2007—06—08作者简

7、介：李勇(1982一)，男，2005年毕业于中国石油大学油气田开发工程专业，现在中国石油勘探开发研究院攻读博士学位，从事碳酸盐岩油藏数值模拟研究。65万方数据新瑕石油天然气2007年+％i+枷‰rA哪+As毋+A蹦+A蹦]‰一[‰‰+警』％=一％一％净‰谬赢=(B。一R。。Bg)班(G。+Q。)qk+(磐D—RsoBg)洳(GD+Qm)潍+Bg洳LGg+Q增j对上式可以利用预处理共轭梯度法等进行求解，丽对饱和度方程则显式求解。2三维三相黑油串行软件剖析在将串行软件并行化之前，首先要清楚整个串行软件的流程。清

8、楚其流稷后，需剖析模型运行的各个除段掰花镂黢CPU时闻。对枣豳酒圈的一个现场模型进行了测试，结果如图1所示，对不同的模型进行测试，所得到的结果可能略有不同。由结果可知，摸型运算的时闯主要开销在方程的形戏与求解部分，这部分所花销的时间占到整个程序运行时间的90％以上。因此，并行主要针对该部分。对数据鳃输入、物质平衡检验等部分没有并行。广—————’广———————————1I程序流程lI花销时间(％)I厂面]1．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一厂订l。．．．．．．。．．．．．．．．．一图l黑油模型串行程

9、序流程与各阶段花销时间3PC机群网络并行环境的建立这里介绍的是MPICH在Win2000或NT环境66下的实现。其建立步骤如下：3．1操作系统等的配置安装的操作系统需为Win2000或NT，配置TCP／IP，将各个pe设置为同一域，确保各个pC之间可以互相访问。进行网络的安装，确定每台机器的安装网卡，配赞阙线及Hub等，使用交换橇替代Hub最好。3．2MPICH的安装与配置按照MPICH的默认安装即可。各个PC节