Automation, telemechanization and communication in oil industry (original) (raw)

В последнее время нефтегазовые компании, а также научно-исследовательские и сервисные центры проявляют большой интерес к использованию неразрушающих методов определения петрофизических характеристик пласта-коллектора на основе микрокомпьютерной томографии образцов керна. Методы исследования начинаются с создания качественной цифровой модели образа керна, которая затем используется для моделирования воздействий различной природы на насыщенную пористую среду. Например, это может быть численное моделирование течения флюидов, вызванного приложенным перепадом давления, что дает возможность вычислить тензоры коэффициентов абсолютной и относительной проницаемостей, а также эффективную динамическую пористость. Подготовка цифровой модели состоит их трех этапов: построение внутренней структуры объекта по синограмме, фильтрация и сегментация трехмерного цифрового изображения. Поскольку каждая из этих операций может входить в контур решения обратной задачи-адаптации результатов моделирования к лабораторным измерениям, необходимо обеспечить высокое быстродействие и качество вычислительной модели. Объем оперативной памяти, необходимый для построения 3D-изображений как единого целого, может достигать сотен гигабайт даже для простой бит-кодировки в градациях серого. В статье предложен новый алгоритм неявной анизотропной фильтрации, получены условия его остановки, а также осуществлен выбор инструментальных средств параллельного программирования, которые можно использовать без существенных изменений на гетерогенных высокопроизводительных вычислительных системах различной архитектуры. Ключевые слова: микрокомпьютерная томография; фильтры, сохраняющие границы; неявный фильтр анизотропной диффузии; полудискретный метод прямых; квазилинейные уравнения в частных производных; безматричный предобусловленный метод сопряженных градиентов. Lately, oil and gas companies as well as scientific-research and service centers have been paying much interest to the use of non-destructive methods that are applied to determine a reservoir's petrophysical characteristics, based on microcomputer tomography of core samples. The methods of researching start with development of a high quality digital model of a core sample, which is later used for simulation of different natural impacts on the saturated porous medium. For example, it can be numerical modeling of a fluid flow, caused by the pressure drop, that provides calculation of tensors of absolute and relative permeability as well as effective dynamic po-rosity. Development of the digital model includes three stages: construction of an object internal structure based on the sinogram, filtration and segmentation of a 3D digital image. Since any of these operations can be included in the contour of the inverse problem solution , namely, simulation results adaptation to laboratory studies, it is necessary to provide fast response time and quality of the computing model. RAM capacity required for constructing 3D-images can reach several hundred gigabytes even for an ordinary grayscale image coding. The paper proposes a new algorithm of implicit anisotropic filtration, submits conditions if its stoppage as well as chooses the instrumental tools of parallel programming, which can be used without essential alterations on heterogeneous high-performance computing systems of various architecture. Keywords: microcomputer tomography; filters, preserving the boundaries; implicit filter of anisotropic diffusion; quasi-discrete method of lines; quasi-linear PDE (partial differential equation/s); matrix-free preconditioned conjugate gradient method.