油藏数值模拟中的解法器并行化的开题报告.docx

油藏数值模拟中的解法器并行化的开题报告 开题报告 一、研究背景及意义 在石油勘探和开采过程中，数值模拟是重要的工具，能够有效地预测油藏中的流体行为并优化开采方案。而油藏模拟中的解法器并行化技术在加快计算速度、减少计算时间、提高模拟精度等方面具有重要作用。 目前，随着计算机技术的迅速发展，各种科学计算问题都面临着巨大的计算负担。由于单核处理器的计算能力有限，因此研究并行计算技术已经成为解决高性能计算问题的重要途径。并行计算技术将计算问题分割成多个子问题，同时在多个处理器上执行，从而加快计算速度，提高计算效率。 在油藏数值模拟中，解法器并行化技术被广泛应用。通常采用基于MPI和OpenMP并行化技术的并行计算方法。使用MPI技术可以将计算任务分配到不同的进程中执行，而OpenMP技术则可将任务分配到不同的线程中。这两种技术相互结合，可以达到更好的并行加速效果。 本研究旨在研究油藏模拟中解法器并行化技术的算法优化、并行化实现以及加速效果评估等方面的问题，旨在提高油藏数值模拟的计算效率、加快模拟速度、优化开采方案，为油气勘探开采提供重要的科学支持。 二、研究内容及研究方法 1. 算法优化：通过对现有油藏模拟求解器的算法、数据结构和计算模型进行深入研究和分析，探索提高求解器计算效率和并行性的算法优化策略。 2. 并行实现：基于MPI和OpenMP并行计算技术设计和实现油藏模拟解法器的并行化并行实现，探究并行计算技术在求解器中的应用及其优化方法。 3. 加速效果评估：实现并行化解法器后，通过对其并行加速效果进行实验和评测，分析不同计算任务、硬件及软件配置对求解器并行加速效果的影响。 研究方法：本研究从算法优化、并行实现和加速效果评估三个方面入手，共分为以下几个阶段： 1. 问题分析和算法研究：对油藏模拟中解法器的求解算法和数据结构进行深入研究，探索提高算法效率和并行性的方法。 2. 基于MPI和OpenMP技术的并行实现：基于MPI和OpenMP并行计算技术设计和实现油藏模拟解法器并行化实现，探索并行计算技术的应用和优化策略。 3. 加速效果实验和评估：通过实验和评测试验，分析不同计算任务、硬件配置、软件配置等对解法器并行加速效果的影响，探究并行化方法在油藏模拟中的应用前景。 三、预期成果及研究意义 本研究旨在通过油藏模拟中解法器的并行化实现优化算法和并行性，提高求解器计算效率和模拟精度，优化开采方案，其主要预期成果和研究意义包括： 1. 提高计算效率：通过并行化实现优化油藏数值模拟求解器的计算速度，提高计算效率和模拟精度，为油气勘探和开采提供更好的科学支持。 2. 并行化方法的优化应用：探索MPI和OpenMP技术在油藏模拟中解法器并行化实现方面的应用，为其他计算领域的并行化方法提供借鉴。 3. 提高油田勘探与开采技术:本研究的成果有助于优化油藏开采方案，提高油气勘探成功率，为国家能源战略和社会经济发展做出贡献。 四、研究进展 目前本研究已经完成了油藏模拟中的求解算法和数据结构的分析和研究，对MPI和OpenMP技术在油藏模拟中的并行化实现进行了简要探究，并提出了进一步的优化方案。接下来本研究将基于MPI和OpenMP技术实现油藏模拟解法器的并行化，并对其加速效果进行评测和分析。同时，本研究将探究并行化应用在其他计算领域的可能性和前景。 参考文献： 1. 汪丹, 肖峰, 沈万远等. 基于 MPI/OpenMP 混合编程的石油储层模拟程序并行化[J]. 天然气工业, 2017, 37(5): 66-71. 2. 田金盛, 杨志欣. 基于MPI和OpenMP混合并行的压裂模拟数值计算研究[J]. 河南理工大学自然科学学报, 2019, 38(4): 157-160. 3. 刘朕, 王小林. 油气开采数值模拟计算机程序在并行计算机上的应用研究[J]. 石油大学学报(自然科学版), 2014, 38(4): 70-75.