El Yacimiento Virtual (Parte III)

Procesamiento en paralelo en Venezuela

Existen modelos de yacimiento de gran tamaño, poseen millones de celdas de retículas, en donde se captura la mayor cantidad posi­ble de los datos geológicos de relevancia. Este tipo de modelos requieren mucho más tiempo para encontrar la solución. Los datos de la historia de producción que abarcan varias déca­das y cientos de pozos aumentan más la comple­jidad de la simulación y el tiempo de solución.

Un procesador de una computadora no puede solucionar un problema de mega-bloques de un día para otro, pero si se divide el modelo en varias partes, varios procesadores pueden operar en forma simultánea. Las versiones del simulador VIP y del simulador ECLIPSE utilizan el procesa­miento en paralelo de esta forma. Al duplicar el número de procesado­res que operan en paralelo reduciría el tiempo de ejecución a la mitad. Sin embargo, la división ine­ficiente del problema y la comunicación de proce­sador a procesador disminuyen ese nivel de aumento en la velocidad de procesamiento.

Los procesadores dispuestos en paralelo no inician un nuevo paso hasta que todos han completado el paso anterior, existe la necesidad de dividir el problema en forma equitativa entre los procesado­res para optimizar el aumento en la velocidad de procesamiento. La división del problema requiere la comunica­ción entre los procesadores, incluyendo la trans­ferencia de información de flujo y presión entre celdas adyacentes que están asignadas a diferentes procesadores, y entre las instalaciones de superficie y los pozos en procesadores separados. Dividir el problema en base a cortes naturales ayuda a controlar el tiempo de comunicación interna, por ejemplo, una gran fractura que con­duce fluido debería estar completamente asig­nada a un mismo procesador.

Petróleos de Venezuela, S. A. (PDVSA) estudió el aumento en la velocidad de ejecución median­te el procesamiento en paralelo para identificar las mejores configuraciones de procesadores y el equilibrio entre el poder de la unidad central de procesamiento (CPU) y el uso de la memoria. Para el año de 1998, estudios en PDVSA indicaron que cuatro procesadores solucionaban una serie de problemas en aproximadamente la mitad del tiempo que con un solo procesador, a pesar de que las comunicaciones internas utilizaban un enlace lento de comunicaciones entre computadoras de una red UNIX más vieja. El estudio de la distribución eficiente del trabajo continuó en computadoras IBM RS/6000, máquinas nuevas y más potentes, con el programa de computación de administración de carga LoadLeveler de IBM, con lo cual se pensó que se iba a tener mejores resultados. El programa de computación LoadLeveler hace que los nodos paralelos se comporten como una sola máquina. Este programa de computación ma­neja todos los trabajos en serie o paralelo, asignando cada solicitud nueva al procesador o procesadores menos utilizado(s). Si se requiere más nodos que los dispo­nibles en el momento, el programa de com­putación de administración lo deja en espera hasta que se encuentren los nodos listos. Una vez que comienza a funcionar un modelo de yacimiento, el uso de la CPU será ininterrumpido, haciendo posible efectuar comparaciones entre ejecuciones. Estos estudios muestran importantes aumentos en la velocidad de ejecución con procesadores dispuestos en paralelo; un factor de seis por ocho máquinas y un factor de casi cuatro por cuatro máquinas (figura 1).

Schlumberger evaluó un yacimiento de petróleo pesado de la cuenca del Oriente de Venezuela uti­lizando una versión en paralelo ECLIPSE en dos PC operando bajo Windows NT. La geología del yaci­miento comprende lutitas del prodelta y barras de desembocadura, ocasionalmente cortadas o superpuestas por canales fluviales. Parte del campo era un importante complejo de canales que probablemente alimentaban al delta. Para detectar las incertidumbres geológicas, el modelo de yacimiento utilizó una realización estocástica basada en las características estratigráficas y de facies. El agua es alrededor de 50 veces más movible que el petróleo pesado presente en el yacimiento, resultando un barrido no homogéneo, creando canales angostos a través del petróleo. Los modelos numéricos de sectores y secciones transversales indicaron que se necesitaba una alta resolución vertical para modelar en forma precisa el comportamiento de este desplazamiento. Se utilizó una retícula de alta resolución, con capas de 1 a 3 pies [0.3 a 1 m de espesor. Las celdas de la retícula eran del mismo tamaño que las del modelo estocástico 50 m [164 pies] de cada lado, para mantener la heterogeneidad geológica. El modelo numérico tenía unas 880,000 celdas de retícula. Un sistema de PC de dos nodos, operando bajo Windows NT, ejecutó la simulación en 62 horas, comparado con 119 horas que tomó en una sola PC. La duplicación del número de procesadores agilizó la simulación en 1.9 veces.

Una segunda realización estocástica de este yacimiento se realizo el escalamiento del mallado a una menor resolución 150 m [492 pies] de cada lado, dando como resultado 94,080 celdas (figura 2). Este escalamiento permitió efectuar un ajuste de la historia de producción con un trabajo computacional razo­nable. En una PC de un solo procesador con 1 gigabyte de RAM se demoró alrededor de seis horas. Con el simulador en paralelo ECLIPSE con dos procesa­dores de las mismas especificaciones, el tiempo de ejecución disminuyó a cerca de tres horas.

Referencias: Mejoramiento del yacimiento virtual. Schlumberger. 2001