利用计算机采用先进的科学技术对挖掘前所获得的实验数据进行大量快速的分析、测算可极大地提高准确率,为石油部门的勘探、开采起到了重要的参谋作用。油藏数值模拟作为油气田开发决策的一项关键技术,能有效地对我国石油和天然气藏进行开发历史模拟、动态预测、方案设计与优选等计算,通过计算机在油藏数值模拟上的应用,对增加油气产量,提高最终采收率有着重大经济益。
《电子设计工程》电子科技核心期刊，创刊于1993年，由西安三才科技实业有限公司主办。中国科技核心期刊(科技论文统计源期刊)，原名《国外电子元器件》，主要介绍具有较高学术水平的、电子领域相关的理论、技术、方法的专业性技术期刊。
1、引言
由于油气勘探与开发有着多种多样的复杂多变的地质情况,因而造成了这种事业具有高风险、高投资和见效慢的特点,也就导致利用高新技术(如计算机等)的可能性与必然性。石油勘探开发是一个庞大的综合系统工程,其中需要许多高科技的投入。计算机在油田各个领域的广泛参与,通过应用的不断深入,所发挥的作用也越来越大。
2、油藏数值模拟新技术——计算机在油田开发中的应用
国际油藏模拟技术被用于衡量油田开发好坏,预测投资效益、对比开发方案、评价提高采收率方法等方面,目前已发展成为一流成熟的技术,有一系列模型可以处理各种各样的复杂问题。对于地层里发生的复杂物理、化学和热力现象,油藏模拟则用严密的数理方程来给予数学描述,然后在大型计算机上求解,获得上述复杂过程的模拟结果。
2.1黑油模型
黑油模型是一个三维三相三组份模型。三组份是指油、气、水三组份。黑油模型主要用于砂岩油气田开发。它是油藏模拟中应用最广泛的一个模型,也是其它模型发展的基础。
2.2裂缝模型
世界上有很多大油气田是属于裂缝性油气藏。这类油气藏的储层不是由单一性质的孔隙介质组成,而是由岩性致密的基质岩块和渗透性特别高的自然裂缝系统组成。目前已提出了裂缝模型的双重介质渗流模式,专门来解决这类特殊油藏的模拟。
2.3组份模型
组份模型主要是用来解决一些特殊类型油气藏的合理开发问题,如凝析气藏、轻质油藏或挥发性油藏。这类油藏的特点是油质很轻极不稳定,在物化反应上存在反向凝析的现象。因此只用油气水三组份描述流体在多孔介质中的流动是不够的。需要进一步引伸到油气相中每个烃类成份的瞬间相变。组份模型主要应用于纯凝气藏或带油环、边底水凝析油气藏。通过不同开采方式如衰竭开采、循环注气开采、注干气、注氮、注二氧化碳等模拟研究。
2.4化学驱模型
化学驱是近年来被实验室和矿场实验证实了的提高原油采收率的主要方法之一。该方法是通过向注入水中加入化学溶剂降低地下各相之间的界面张力,使被束缚的原油重新启动,从而获得较高的采收率。
目前国际油藏数值模拟的新动向是利用工作站可视化的油藏数值模拟,使人们在工作站上直观地看到地下油气水流动。油藏工程师根据屏幕上的剩余油分布情况确定开发调整井的井位和油水井的工作制度。
3、数据存储需求的问题及解决方案
随着近年来科研手段的不断更新,如何优化资源利用率,提高科研生产力,为勘探生产数据提供一个高可靠、易扩展、易管理的数据存储环境,以满足长期的数据存储需求是进行存储网络系统改造的初衷和目的。
西南研究院现行运转的地学综合计算机系统于2000年1月正式投产,该系统的硬件主要由SUN、SGI公司的服务器和工作站组成。应用内容涵盖了地震资料的处理解释、测井资料的处理解释、试井分析、油气藏数字模拟、盆地分析模拟、圈闭描述评价、油气描述及储量计算等油气勘探开发全过程的内容,是进行现代地学系统综合研究的重要工具。
3.1现有环境分析
研究院的系统平台包含有多个品牌的服务器及工作产品:SUN E5500服务器和Ultra60工作站,运行的操作系统为Solaris2.6和Solaris8;SGI Origin2000服务器和Octane工作站,运行的操作系统为IRIX6.5.11m;曙光I200PC服务器和其它兼容PC,运行的操作系统为Window2003等Microsoft公司的产品。
3.2存在的问题及建议
现有系统主要存在以下四点不足:第一、数据重复占有存储空间,数据管理难度大;第二、备份资源分散,备份任务安排难度大,无法集中备份;第三,频繁的数据传输给网络带来极大压力;第四、随着应用的增加,海量数据的存储需求增大,存储压力巨增。因此,本文对存储系统升级也提出了几点建议:
第一,要同时支持现行的SGI IRIX和SUN Solaris操作系统,以保证对现行投产系统的全面兼容和支持,最好能够对Windows NT操作系统的数据也进行相应的存储考虑。
第二,实现以存储系统为中心的企业级存储区域网络SAN,提供海量存储空间,并提供全光纤通道连接。
第三,实现集中化管理,从局域网络中间的任何一台机器上面通过浏览器就可以管理和维护存储系统。
第四,具备良好的可扩展性,为今后的扩容升级和容灾等扩展应用提供方便的接口和连接模式。
因此,要解决以上问题,研究院需要规划一个具备高可靠性、异构平台共享、易管理、易操作、性能优良的解决方案,同时与现行系统实现平滑的过渡升级和容量扩展,存储容量要以满足研究院的中长期发展为目的[1]。
3.3多方考察完成选型
根据以上的需求分析,研究院的方案定位在选择一套基于SAN存储区域网络架构的光纤磁盘阵列存储系统。系统包括一套光纤磁盘阵列,包含14TB的容量,2台光纤存储交换机,要求端口2Gb/s的传输速度,与服务器连接的HBA光纤通道卡以及配套的存储管理软件。
3.3.1容错能力
容错能力通常是指在存储设备面对各种偶然性错误和意外情况的预期,以及采取的预防或补救措施。
由于存储系统是一个从软到硬的复杂系统,所以,对数据保护能力的评价应当考虑到整个系统,包括软硬件全方位的考虑,以及对数据完整性的保护、对写缓存的保护、对主机连接的保护、对远程容灾的支持等指标。这一点上,几个厂商的产品都能满足要求。
3.3.2性能
对磁盘阵列产品来说,性能指数主要有2个:带宽和IOPS(每秒I/O次数)。带宽取决于整个磁盘阵列系统,包括与所配置的磁盘个数有关,而IOPS则基本由磁盘阵列控制器决定。
3.3.3容量
容量是相对简单的一个性能指标。值得注意的是,选型不仅要关心产品的最大容量,还要关心厂商推荐的使用容量以及扩容成本等问题。这方面容量最大的是HDS9585V,该项指标远大于其他产品。
3.4方案实施
研究院最终的存储系统选择了日立数据系统公司于2003年8月推出的9585V光纤磁盘阵列,搭配McData公司出产的4500 16口光线交换机,以及相应的配套软件HDSResource Manager和SAN Navigator。
通过光纤互连方式连接现有的3台服务器以及一台文件服务器和一台PC服务器,组成一个可扩展的数据存储网络SAN,提供企业级的数据存储服务。专门进行服务器与存储设备之间的数据通信读写,不占用常规网络带宽,提供2Gbps的数据传输通道,传输速度可达200Mbps。全面实现微机、工作站、服务器之间的快速访问,部分环境实现SAN BOOT(可以直接在光纤磁盘阵列上引导操作系统),使部分系统文件和全部数据文件都能存放在光纤磁盘阵列上统一管理、统一备份。
参考文献:
[1] 刘希圣.石油钻探技术[C].北京:北京石油工业出版社,1996-15-10.
