В статье приведен комплексный анализ применения графических процессоров (Graphics Processing Unit (GPU)) для решения задач моделирования фильтрационных процессов в залежах нефтегазовых месторождений на основе метода граничных элементов (МГЭ). Исследование направлено на критическое сокращение времени расчета сложных многоскважинных моделей с трещинами гидроразрыва пласта и неоднородными границами, что является ключевым фактором для оперативной оптимизации разработки месторождений в современных условиях цифровизации нефтегазовой отрасли. Детально проанализирована архитектурная совместимость массово-параллельной структуры GPU с естественной декомпозируемостью вычислений МГЭ, основанных на принципе суперпозиции вкладов от множества источников. Разработана комплексная стратегия адаптации алгоритма, включающая пространственно-временную декомпозицию, минимизацию условных переходов, эффективное использование многоуровневой иерархии памяти GPU и оптимизацию паттернов доступа к данным. Экспериментальная верификация на реалистичных промышленных моделях продемонстрировала достижение среднего ускорения в 77 раз при максимальных значениях до 126 раз в отдельных итерациях с сохранением высокой точности вычислений (отклонение менее 2,1 %). Это позволяет кардинально сокращать время моделирования сложных пластовых систем, открывая новые возможности для многовариантных расчетов, анализа неопределенностей и оптимизации систем разработки месторождений в режиме реального времени.
Список литературы
1. Юдин Е.В., Губанова А.Е., Краснов В.А. Метод оценки интерференции скважин с использованием данных технологических режимов их эксплуатации // Нефтяное хозяйство. – 2018. – № 8. – С. 64–69. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2018-8-64-69. – EDN: XWBUKT
2. Новые подходы к быстрой оценке производительности скважин в неоднородных пластах / Е.В. Юдин, И.О. Порошин, И.Е. Груздев, Н.С. Марков // Нефтяное хозяйство. – 2023. – № 10. – С. 61-67. – https://doi.org/10.24887/0028-2448-2023-10-61-67. – EDN: UPKRQI
3. Юдин Е.В. Моделирование фильтрации жидкости в неоднородных средах для анализа и планирования разработки нефтяных месторождений : дисс. канд. физ.-мат. наук. – М., 2014. – EDN: SVANZH
4. System approach to planning the development of multilayer offshore fields / А.А. Lubnin [et al.] // SPE-176690-MS. – 2015. – https://doi.org/10.2118/176690-MS. – EDN: NLKVGP
5. ГОСТ 19.101-2024. Единая система программной документации. Виды программ и программных документов.
6. Басниев К.С., Дмитриев Н.М., Розенберг Г.Д. Нефтегазовая гидромеханика. М.–Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003. – 479 с.
7. Kazemzadeh-Parsi M.J. Unsteady flow to a partially penetrating well in an unconfined aquifer using the boundary element method // Engineering Analysis with Boundary Elements. – 2015. – V. 50. – P. 50–56.
8. Aziz K., Settari A. Petroleum Reservoir Simulation. – London: Applied Science Publishers, 1979. – 476 p.
9. Kirk D.B., Hwu W.-M.W. Programming Massively Parallel Processors: A Hands-on Approach. 3rd ed. Morgan Kaufmann, 2016. – 542 p.
10. Sanders J., Kandrot E. CUDA by Example: An Introduction to General-Purpose GPU Programming. – Addison-Wesley Professional, 2010. – 312 p.
11. Демидов Д.Е., Егоров А.Г., Нуриев А.Н. Решение задач вычислительной гидродинамики с применением технологии NVIDIA CUDA // Учен. записки Казанского гос. университета. Серия физ.-мат. науки. - 2010. - Т. 152. - № 1. - С. 142-154. - EDN: MTWBZF
Юбилей Великой Победы
В юбилейном 2025 году подготовлены: - специальная подборка статей журнала, посвященных подвигу нефтяников в годы Великой Отечественной войны; - списки авторов публикаций журнала - участников боев и участников трудового фронта. |
