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探析計(jì)算機(jī)在油氣田開發(fā)中的應(yīng)用
摘要:油藏?cái)?shù)值模擬作為油氣田開發(fā)決策的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),能有效地對(duì)我國石油和天然氣藏進(jìn)行開發(fā)歷史模擬、動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)、方案設(shè)計(jì)與優(yōu)選等計(jì)算,通過計(jì)算機(jī)在油藏?cái)?shù)值模擬上的應(yīng)用,對(duì)增加油氣產(chǎn)量,提高最終采收率有著重大經(jīng)濟(jì)益。
關(guān)鍵詞:油藏?cái)?shù)值模擬;石油信息網(wǎng);數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)
1、引言
由于油氣勘探與開發(fā)有著多種多樣的復(fù)雜多變的地質(zhì)情況,因而造成了這種事業(yè)具有高風(fēng)險(xiǎn)、高投資和見效慢的特點(diǎn),也就導(dǎo)致利用高新技術(shù)(如計(jì)算機(jī)等)的可能性與必然性。利用計(jì)算機(jī)采用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)對(duì)挖掘前所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行大量快速的分析、測(cè)算可極大地提高準(zhǔn)確率,為石油部門的勘探、開采起到了重要的參謀作用。石油勘探開發(fā)是一個(gè)龐大的綜合系統(tǒng)工程,其中需要許多高科技的投入。計(jì)算機(jī)在油田各個(gè)領(lǐng)域的廣泛參與,通過應(yīng)用的不斷深入,所發(fā)揮的作用也越來越大。
2、油藏?cái)?shù)值模擬新技術(shù)——計(jì)算機(jī)在油田開發(fā)中的應(yīng)用
國際油藏模擬技術(shù)被用于衡量油田開發(fā)好壞,預(yù)測(cè)投資效益、對(duì)比開發(fā)方案、評(píng)價(jià)提高采收率方法等方面,目前已發(fā)展成為一流成熟的技術(shù),有一系列模型可以處理各種各樣的復(fù)雜問題。對(duì)于地層里發(fā)生的復(fù)雜物理、化學(xué)和熱力現(xiàn)象,油藏模擬則用嚴(yán)密的數(shù)理方程來給予數(shù)學(xué)描述,然后在大型計(jì)算機(jī)上求解,獲得上述復(fù)雜過程的模擬結(jié)果。
2.1黑油模型
黑油模型是一個(gè)三維三相三組份模型。三組份是指油、氣、水三組份。黑油模型主要用于砂巖油氣田開發(fā)。它是油藏模擬中應(yīng)用最廣泛的一個(gè)模型,也是其它模型發(fā)展的基礎(chǔ)。
2.2裂縫模型
世界上有很多大油氣田是屬于裂縫性油氣藏。這類油氣藏的儲(chǔ)層不是由單一性質(zhì)的孔隙介質(zhì)組成,而是由巖性致密的基質(zhì)巖塊和滲透性特別高的自然裂縫系統(tǒng)組成。目前已提出了裂縫模型的雙重介質(zhì)滲流模式,專門來解決這類特殊油藏的模擬。
2.3組份模型
組份模型主要是用來解決一些特殊類型油氣藏的合理開發(fā)問題,如凝析氣藏、輕質(zhì)油藏或揮發(fā)性油藏。這類油藏的特點(diǎn)是油質(zhì)很輕極不穩(wěn)定,在物化反應(yīng)上存在反向凝析的現(xiàn)象。因此只用油氣水三組份描述流體在多孔介質(zhì)中的流動(dòng)是不夠的。需要進(jìn)一步引伸到油氣相中每個(gè)烴類成份的瞬間相變。組份模型主要應(yīng)用于純凝氣藏或帶油環(huán)、邊底水凝析油氣藏。通過不同開采方式如衰竭開采、循環(huán)注氣開采、注干氣、注氮、注二氧化碳等模擬研究。
2.4化學(xué)驅(qū)模型
化學(xué)驅(qū)是近年來被實(shí)驗(yàn)室和礦場實(shí)驗(yàn)證實(shí)了的提高原油采收率的主要方法之一。該方法是通過向注入水中加入化學(xué)溶劑降低地下各相之間的界面張力,使被束縛的原油重新啟動(dòng),從而獲得較高的采收率。
目前國際油藏?cái)?shù)值模擬的新動(dòng)向是利用工作站可視化的油藏?cái)?shù)值模擬,使人們?cè)诠ぷ髡旧现庇^地看到地下油氣水流動(dòng)。油藏工程師根據(jù)屏幕上的剩余油分布情況確定開發(fā)調(diào)整井的井位和油水井的工作制度。
3、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求的問題及解決方案
隨著近年來科研手段的不斷更新,如何優(yōu)化資源利用率,提高科研生產(chǎn)力,為勘探生產(chǎn)數(shù)據(jù)提供一個(gè)高可靠、易擴(kuò)展、易管理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)環(huán)境,以滿足長期的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需求是進(jìn)行存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)改造的初衷和目的。
西南研究院現(xiàn)行運(yùn)轉(zhuǎn)的地學(xué)綜合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)于2000年1月正式投產(chǎn),該系統(tǒng)的硬件主要由SUN、SGI公司的服務(wù)器和工作站組成。應(yīng)用內(nèi)容涵蓋了地震資料的處理解釋、測(cè)井資料的處理解釋、試井分析、油氣藏?cái)?shù)字模擬、盆地分析模擬、圈閉描述評(píng)價(jià)、油氣描述及儲(chǔ)量計(jì)算等油氣勘探開發(fā)全過程的內(nèi)容,是進(jìn)行現(xiàn)代地學(xué)系統(tǒng)綜合研究的重要工具。
3.1現(xiàn)有環(huán)境分析
研究院的系統(tǒng)平臺(tái)包含有多個(gè)品牌的服務(wù)器及工作產(chǎn)品:SUN E5500服務(wù)器和Ultra60工作站,運(yùn)行的操作系統(tǒng)為Solaris2.6和Solaris8;SGI Origin2000服務(wù)器和Octane工作站,運(yùn)行的操作系統(tǒng)為IRIX6.5.11m;曙光I200PC服務(wù)器和其它兼容PC,運(yùn)行的操作系統(tǒng)為Window2003等Microsoft公司的產(chǎn)品。
3.2存在的問題及建議
現(xiàn)有系統(tǒng)主要存在以下四點(diǎn)不足:第一、數(shù)據(jù)重復(fù)占有存儲(chǔ)空間,數(shù)據(jù)管理難度大;第二、備份資源分散,備份任務(wù)安排難度大,無法集中備份;第三,頻繁的數(shù)據(jù)傳輸給網(wǎng)絡(luò)帶來極大壓力;第四、隨著應(yīng)用的增加,海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)需求增大,存儲(chǔ)壓力巨增。因此,本文對(duì)存儲(chǔ)系統(tǒng)升級(jí)也提出了幾點(diǎn)建議:
第一,要同時(shí)支持現(xiàn)行的SGI IRIX和SUN Solaris操作系統(tǒng),以保證對(duì)現(xiàn)行投產(chǎn)系統(tǒng)的全面兼容和支持,最好能夠?qū)indows NT操作系統(tǒng)的數(shù)據(jù)也進(jìn)行相應(yīng)的存儲(chǔ)考慮。
第二,實(shí)現(xiàn)以存儲(chǔ)系統(tǒng)為中心的企業(yè)級(jí)存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN,提供海量存儲(chǔ)空間,并提供全光纖通道連接。
第三,實(shí)現(xiàn)集中化管理,從局域網(wǎng)絡(luò)中間的任何一臺(tái)機(jī)器上面通過瀏覽器就可以管理和維護(hù)存儲(chǔ)系統(tǒng)。
第四,具備良好的可擴(kuò)展性,為今后的擴(kuò)容升級(jí)和容災(zāi)等擴(kuò)展應(yīng)用提供方便的接口和連接模式。
因此,要解決以上問題,研究院需要規(guī)劃一個(gè)具備高可靠性、異構(gòu)平臺(tái)共享、易管理、易操作、性能優(yōu)良的解決方案,同時(shí)與現(xiàn)行系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)平滑的過渡升級(jí)和容量擴(kuò)展,存儲(chǔ)容量要以滿足研究院的中長期發(fā)展為目的[1]。
3.3多方考察完成選型
根據(jù)以上的需求分析,研究院的方案定位在選擇一套基于SAN存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的光纖磁盤陣列存儲(chǔ)系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一套光纖磁盤陣列,包含14TB的容量,2臺(tái)光纖存儲(chǔ)交換機(jī),要求端口2Gb/s的傳輸速度,與服務(wù)器連接的HBA光纖通道卡以及配套的存儲(chǔ)管理軟件。
3.3.1容錯(cuò)能力
容錯(cuò)能力通常是指在存儲(chǔ)設(shè)備面對(duì)各種偶然性錯(cuò)誤和意外情況的預(yù)期,以及采取的預(yù)防或補(bǔ)救措施。
由于存儲(chǔ)系統(tǒng)是一個(gè)從軟到硬的復(fù)雜系統(tǒng),所以,對(duì)數(shù)據(jù)保護(hù)能力的評(píng)價(jià)應(yīng)當(dāng)考慮到整個(gè)系統(tǒng),包括軟硬件全方位的考慮,以及對(duì)數(shù)據(jù)完整性的保護(hù)、對(duì)寫緩存的保護(hù)、對(duì)主機(jī)連接的保護(hù)、對(duì)遠(yuǎn)程容災(zāi)的支持等指標(biāo)。這一點(diǎn)上,幾個(gè)廠商的產(chǎn)品都能滿足要求。
3.3.2性能
對(duì)磁盤陣列產(chǎn)品來說,性能指數(shù)主要有2個(gè):帶寬和IOPS(每秒I/O次數(shù))。帶寬取決于整個(gè)磁盤陣列系統(tǒng),包括與所配置的磁盤個(gè)數(shù)有關(guān),而IOPS則基本由磁盤陣列控制器決定。
3.3.3容量
容量是相對(duì)簡單的一個(gè)性能指標(biāo)。值得注意的是,選型不僅要關(guān)心產(chǎn)品的最大容量,還要關(guān)心廠商推薦的使用容量以及擴(kuò)容成本等問題。這方面容量最大的是HDS9585V,該項(xiàng)指標(biāo)遠(yuǎn)大于其他產(chǎn)品。
3.4方案實(shí)施
研究院最終的存儲(chǔ)系統(tǒng)選擇了日立數(shù)據(jù)系統(tǒng)公司于2003年8月推出的9585V光纖磁盤陣列,搭配McData公司出產(chǎn)的4500 16口光線交換機(jī),以及相應(yīng)的配套軟件HDSResource Manager和SAN Navigator。
通過光纖互連方式連接現(xiàn)有的3臺(tái)服務(wù)器以及一臺(tái)文件服務(wù)器和一臺(tái)PC服務(wù)器,組成一個(gè)可
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