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探析計算機在油氣田開發(fā)中的應用
摘要:油藏數值模擬作為油氣田開發(fā)決策的一項關鍵技術,能有效地對我國石油和天然氣藏進行開發(fā)歷史模擬、動態(tài)預測、方案設計與優(yōu)選等計算,通過計算機在油藏數值模擬上的應用,對增加油氣產量,提高最終采收率有著重大經濟益。
關鍵詞:油藏數值模擬;石油信息網;數據庫存儲
1、引言
由于油氣勘探與開發(fā)有著多種多樣的復雜多變的地質情況,因而造成了這種事業(yè)具有高風險、高投資和見效慢的特點,也就導致利用高新技術(如計算機等)的可能性與必然性。利用計算機采用先進的科學技術對挖掘前所獲得的實驗數據進行大量快速的分析、測算可極大地提高準確率,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)是一個龐大的綜合系統工程,其中需要許多高科技的投入。計算機在油田各個領域的廣泛參與,通過應用的不斷深入,所發(fā)揮的作用也越來越大。
2、油藏數值模擬新技術——計算機在油田開發(fā)中的應用
國際油藏模擬技術被用于衡量油田開發(fā)好壞,預測投資效益、對比開發(fā)方案、評價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,有一系列模型可以處理各種各樣的復雜問題。對于地層里發(fā)生的復雜物理、化學和熱力現象,油藏模擬則用嚴密的數理方程來給予數學描述,然后在大型計算機上求解,獲得上述復雜過程的模擬結果。
2.1黑油模型
黑油模型是一個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)。它是油藏模擬中應用最廣泛的一個模型,也是其它模型發(fā)展的基礎。
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。這類油氣藏的儲層不是由單一性質的孔隙介質組成,而是由巖性致密的基質巖塊和滲透性特別高的自然裂縫系統組成。目前已提出了裂縫模型的雙重介質滲流模式,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、輕質油藏或揮發(fā)性油藏。這類油藏的特點是油質很輕極不穩(wěn)定,在物化反應上存在反向凝析的現象。因此只用油氣水三組份描述流體在多孔介質中的流動是不夠的。需要進一步引伸到油氣相中每個烴類成份的瞬間相變。組份模型主要應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化學驅模型
化學驅是近年來被實驗室和礦場實驗證實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,從而獲得較高的采收率。
目前國際油藏數值模擬的新動向是利用工作站可視化的油藏數值模擬,使人們在工作站上直觀地看到地下油氣水流動。油藏工程師根據屏幕上的剩余油分布情況確定開發(fā)調整井的井位和油水井的工作制度。
3、數據存儲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,提高科研生產力,為勘探生產數據提供一個高可靠、易擴展、易管理的數據存儲環(huán)境,以滿足長期的數據存儲需求是進行存儲網絡系統改造的初衷和目的。
西南研究院現行運轉的地學綜合計算機系統于2000年1月正式投產,該系統的硬件主要由SUN、SGI公司的服務器和工作站組成。應用內容涵蓋了地震資料的處理解釋、測井資料的處理解釋、試井分析、油氣藏數字模擬、盆地分析模擬、圈閉描述評價、油氣描述及儲量計算等油氣勘探開發(fā)全過程的內容,是進行現代地學系統綜合研究的重要工具。
3.1現有環(huán)境分析
研究院的系統平臺包含有多個品牌的服務器及工作產品:SUN E5500服務器和Ultra60工作站,運行的操作系統為Solaris2.6和Solaris8;SGI Origin2000服務器和Octane工作站,運行的操作系統為IRIX6.5.11m;曙光I200PC服務器和其它兼容PC,運行的操作系統為Window2003等Microsoft公司的產品。
3.2存在的問題及建議
現有系統主要存在以下四點不足:第一、數據重復占有存儲空間,數據管理難度大;第二、備份資源分散,備份任務安排難度大,無法集中備份;第三,頻繁的數據傳輸給網絡帶來極大壓力;第四、隨著應用的增加,海量數據的存儲需求增大,存儲壓力巨增。因此,本文對存儲系統升級也提出了幾點建議:
第一,要同時支持現行的SGI IRIX和SUN Solaris操作系統,以保證對現行投產系統的全面兼容和支持,最好能夠對Windows NT操作系統的數據也進行相應的存儲考慮。
第二,實現以存儲系統為中心的企業(yè)級存儲區(qū)域網絡SAN,提供海量存儲空間,并提供全光纖通道連接。
第三,實現集中化管理,從局域網絡中間的任何一臺機器上面通過瀏覽器就可以管理和維護存儲系統。
第四,具備良好的可擴展性,為今后的擴容升級和容災等擴展應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)劃一個具備高可靠性、異構平臺共享、易管理、易操作、性能優(yōu)良的解決方案,同時與現行系統實現平滑的過渡升級和容量擴展,存儲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存儲區(qū)域網絡架構的光纖磁盤陣列存儲系統。系統包括一套光纖磁盤陣列,包含14TB的容量,2臺光纖存儲交換機,要求端口2Gb/s的傳輸速度,與服務器連接的HBA光纖通道卡以及配套的存儲管理軟件。
3.3.1容錯能力
容錯能力通常是指在存儲設備面對各種偶然性錯誤和意外情況的預期,以及采取的預防或補救措施。
由于存儲系統是一個從軟到硬的復雜系統,所以,對數據保護能力的評價應當考慮到整個系統,包括軟硬件全方位的考慮,以及對數據完整性的保護、對寫緩存的保護、對主機連接的保護、對遠程容災的支持等指標。這一點上,幾個廠商的產品都能滿足要求。
3.3.2性能
對磁盤陣列產品來說,性能指數主要有2個:帶寬和IOPS(每秒I/O次數)。帶寬取決于整個磁盤陣列系統,包括與所配置的磁盤個數有關,而IOPS則基本由磁盤陣列控制器決定。
3.3.3容量
容量是相對簡單的一個性能指標。值得注意的是,選型不僅要關心產品的最大容量,還要關心廠商推薦的使用容量以及擴容成本等問題。這方面容量最大的是HDS9585V,該項指標遠大于其他產品。
3.4方案實施
研究院最終的存儲系統選擇了日立數據系統公司于2003年8月推出的9585V光纖磁盤陣列,搭配McData公司出產的4500 16口光線交換機,以及相應的配套軟件HDSResource Manager和SAN Navigator。
通過光纖互連方式連接現有的3臺服務器以及一臺文件服務器和一臺PC服務器,組成一個可
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