CMG和AWS解决复杂油藏模拟的技术限制
How Oil & Gas is Solving Technological Limitations of Complex Reservoir Simulation with CMG and AWS
全球能源需求持续增长，尤其是在中国和印度等一些发展中国家。为了满足需求，石油和天然气公司正在寻求开发更复杂油藏资源的方法。
通过将技术创新与先进的开采技术相结合，这些公司成功地提高了生产能力。然而，这往往以更大更复杂的油藏模型为代价。许多组织没有技术能力或计算能力来成功运行大型模拟或优化项目。
为了解决这一日益严峻的挑战，石油公司正在转向亚马逊网络服务(AWS)，以最大限度地发挥计算能力。在云环境中寻找并应用最佳油藏模拟工具，使工程师能够利用最先进的技术和最新的硬件规格。
计算机建模拟软件集团(CMG)是亚马逊网络服务高级技术合作伙伴(APN)，为石油和天然气行业提供了一种革命性的云解决方案。我们的解决方案为工程师提供了更快的模拟运行时间，使他们有时间专注于油藏和项目分析。
本文将介绍CMG、油藏模拟的概念，以及我们的云解决方案如何帮助公司解决更大、更复杂的油藏与有限预算和计算能力之间的挑战。
为什么要进行模拟？
油藏模拟使公司能够在进行昂贵的矿场工作之前测试和尝试不同的开采过程。这可以帮助最大化生产并直接影响效益。油藏模拟提供了多个即时和长期的好处：
• 在实施昂贵的钻井计划之前，调查多种情景、预测生产和优化井开发方案更经济。
• 工程师能够在降低生产成本的同时开采更多的油气。
• 使用明确定义和优化的油田开发战略，工程师可以将油田和经济风险最小化。
• 工程师可以准确预测任何类型的油藏（包括非常规或致密油气油藏）的最终采收。
为什么选择与CMG合作？
CMG是领先的独立动态油藏模拟技术供应商，通过使用易于使用的产品和工作流程，从复杂的油藏中快速获取答案。40多年来，CMG一直在不断推动油藏模拟的边界，以超越客户的期望。
CMG在油藏模拟技术方面享有国际声誉。我们的客户与我们分享他们的战略方向，这导致了更多行业合作和CMG软件的不断改进和采用。例如，CMOST AI的发展，包括直接访问云的功能，展示了CMG如何不断改进软件以满足客户不断变化的需求。在CMOST AI界面中，工程师可以直接将作业上传到AWS云中进行处理。在最新版本的CMOST AI中，贝叶斯引擎已经进行了并行化处理。这样可以同时处理多个作业，并更快地训练代理以获得更好的优化。因此，工程师能够直接利用可扩展的计算能力，更快地获得解决方案，降低不确定性，增加对油藏的理解。
CMG将其年度收入的20％重新投资于研发，以进一步创新先进采油过程的模拟。超过50％的员工致力于研发工作，使CMG保持在模拟新的采油方法和开发克服现有技术障碍的创新方法的前沿。我们拥有声誉卓著的全球培训和支持网络，通过向客户提供专业的CMG技术支持，促进知识传递，使客户能够通过专家使用CMG技术获得最大价值并降低风险。凭借超过40多年的综合经验，CMG的支持工程师提供领先的软件支持。建立在CMG与客户之间的合作关系的基础上，我们的云解决方案是对客户管理和整合大量数据到储层项目的直接回应。
CMOST AI
CMOST AI扩展了油气公司的能力和潜力，以改善业务决策和流程。它通过结合先进的统计分析、机器学习和无偏的数据解释与工程专业知识，来识别最佳解决方案。通过自动化和先进的优化引擎，工程师能够以新的独特方式改进储层知识并管理风险。
通过最小化工程时间，工程师能够更快地获得解决方案，减少不确定性，并以前所未有的方式了解他们的储层。 工程师可以在以下四个领域通过CMOST AI的实验设计和先进算法进行更深入、更有洞察力的分析：
了解储层
将所有地质不确定性自动纳入模型可能具有挑战性。借助CMOST AI的弹性计算，工程师可以运行数百次模拟，生成最有影响的参数的图形表示，并使用储层属性滑块和实时生产曲线快速回答“假设”问题。这有助于工程师分析数据，并更快地做出更好的商业决策。
增强智能历史拟合（HM）
工程师可以使用CMOST AI的高级计算引擎（CMG DECE、CMG Bayesian Engine、Particle Swarm Optimization（PSO）、Differential Evolution（DE）和Latin Hypercube加代理）创建并组装最佳选项。这使得寻找最优解变得容易，并可用于辅助HM分析储层和采收过程。
优化有助于推动更好的商业决策：
使用CMOST AI，您可以利用人工智能（AI）以尽可能少的运行次数找到最佳解决方案。通过快速运行数千个案例以评估HM的变化或田间优化以及相关概率，可以确定最佳的开发计划或操作条件。
管理风险
通过自动的鲁棒优化工作流程最大化成功的可能性并降低风险。CMG的PAR通过使用“不匹配”模拟结果和测量的生产数据定义后验概率密度函数。结合RBF或神经网络代理模型，可以利用多个历史匹配方案模型生成适用于田间应用的P10、P50和P90预测。
云计算的好处
随着越来越多的公司开始在云上应用油藏模拟技术，他们将能够通过AWS提供的CMG技术最大限度地发挥其优势。这些工具的组合使工程师能够执行以前无法实现的工作负载，并为他们的组织增加更多价值。CMG的云允许工程师在全球任何地方安全地访问IMEX、GEM和STARS，并且硬件经过优化，以实现最大效率。在云上，工程师可以舒适地处理数百万个网格块的数据集，而不会出现任何延迟或生产力降低。在AWS上运行油藏模拟作业的其他好处包括可扩展性、硬件和软件访问、数据安全性和远程访问。
可扩展性：云的关键特点是可扩展性的灵活性。传统的整体架构很难进行扩展，并且更新和维护起来复杂。CMG利用AWS构建了一个使用微服务架构的解决方案。每个组件都作为自己的服务运行，可以独立扩展，并通过明确定义的API进行通信。因此，工程师可以轻松地按需扩展资源，而无需进行资本密集型的购买。AWS的灵活性特别适用于顾问和较小的运营商，在这些情况下，软件和硬件需求会有起伏。
访问最新的硬件和软件：硬件技术迅速发展，每年都有架构和处理器得到显着改进。对于许多公司来说，每年或每两年进行IT升级是不切实际的。与此同时，模拟模型变得越来越复杂，一些老化的基础设施难以跟上。云提供了近乎无限的访问全球最佳硬件和最新软件版本的能力。
数据安全性：油藏模拟不仅涉及数据计算，还包括安全存储数据。在AWS中，云安全是最高优先级，并且他们采用端到端方法来保护和强化基础架构，包括物理、运营和软件措施。Amazon简单存储服务（Amazon S3）具有99.999999999%的可靠性，并使用Amazon S3服务器端加密（SSE）来确保对象级加密，为CMG客户提供可靠的长期数据存储库。这与AWS身份和访问管理（IAM）结合使用，提供精细的数据控制。AWS全球数据中心的分布确保了“5个九”（99.999%）的通讯，以确保客户可靠地访问其数据。除了AWS内置的安全措施外，CMG的云解决方案还包括双因素认证，以确保所有企业数据的隐私和安全。
远程访问：多学科协作是确保油藏资产成功的关键。云使来自世界各地的工程师能够共同合作开展项目，消除了全球石油和天然气社区内的项目限制。
CMG + AWS = Limitless Simulation
无限模拟的CMG+AWS：CMG和AWS为石油和天然气工业提供工具，加快储层模拟项目和客户数据管理。AWS的无服务器平台让CMG可以在不考虑服务器的情况下构建和运行应用程序。AWS处理运行和扩展CMG应用程序所需的一切，以保证高可用性。
为了确保CMG的云解决方案保持创新和最佳性能，CMG利用了许多AWS服务：
• Amazon Cognito：CMG使用Cognito来安全地配置和管理用户认证、授权和对CMG云的访问。
• AWS Lambda：通过使用Lambda来卸载服务器管理，CMG将每个服务器组件部署在它们自己的服务器上，根据需求不断扩展，无需预测使用量即可设置容量。此外，内置的容错能力可提供可预测和可靠的操作性能。
• Amazon Elastic Container Registry（ECR）：CMG的计算密集型模拟引擎被配置为一个容器，提供环境一致性、操作效率和额外的安全层。CMG使用ECR来存储、管理和部署容器镜像。该服务与Amazon Elastic Container Service（Amazon ECS）集成，简化了CMG的开发到生产的工作流程。
• Amazon Elastic Compute Cloud（Amazon EC2）：根据提交的作业的数量和资源要求，在Amazon EC2实例的动态交付上解放了CMG固定容量集群的限制。这使工程师可以专注于分析结果和解决问题。
• Amazon DynamoDB：DynamoDB是一个支持任意大小的键值和文档数据库，具备水平扩展能力。它专为关键任务工作负载而构建，包括支持复杂业务逻辑要求的广泛应用程序的ACID事务。DynamoDB通过加密保护CMG数据并持续备份数据以实现安全性。
• AWS Batch：此服务调度作业并按需扩展Amazon EC2实例。
• Amazon AppStream 2.0：CMG使用AppStream 2.0安全地向任何电脑交付预和后模拟可视化应用程序（Builder和Results）。使用AppStream 2.0的工程师可以获得流畅和响应灵敏的用户体验，并安全访问其数据和CMG的软件。
CMG的云架构
CMG云架构旨在提供无缝的油藏模拟服务，使用最新的AWS架构。用户可以通过三种方法之一（单页Web应用程序、CMOST-AI或CMG云桌面应用程序）将模拟作业提交到CMG公共云，并确认数据是否可上传。
一旦数据经过验证和加密，将其发送到一个Amazon S3存储桶，通知AWS Batch作业调度程序并访问一个节点或一组节点。同时，相关数据被提供给DynamoDB表进行作业提交跟踪和管理。
完成这些同时步骤后，每个作业都作为一个容器化应用程序运行在指定的节点上，结果在本地和Amazon S3中存储。当运行完成时，文件将被重新加密并持久存储到Amazon S3，并通过电子邮件或应用程序验证通知用户。如果批处理队列中没有其他作业，则节点将被清理和释放。
通过使用最新的AWS服务，CMG设计了这个架构，以安全地优化其客户对云技术的使用。
客户应用
位于德克萨斯州和新墨西哥州的Permian盆地是美国最富产的石油和天然气盆地之一。近100年来，勘探和生产公司一直在利用该盆地的资源，使用各种恢复机制和技术来最大化产量。
CMG的一个在该盆地活动的客户使用油藏模拟进行预测和开发规划。这个工作流程主要涉及敏感性、优化和不确定性分析，所有这些都需要完成大量模拟运行。这个客户维护一个本地硬件解决方案用于日常模拟工作。CMOST AI与云技术的集成使该公司能够将按需模拟服务与无限的先进硬件相结合，快速高效地运行CMOST AI工作流程。
另一个例子来自一家加拿大公司，该公司成功地实施了CMG的云解决方案，使其在增加对CMG软件的使用的同时最大化预算限制。该客户的本地计算中心无法满足公司庞大的模拟用户群的不断增长需求。然而，IT部门没有任何可用的预算来扩展这个中心。CMG将本地年金许可协议转换为每月的云协议，使该公司能够从业务部门获得额外的预算。
总结
石油和天然气行业面临的主要挑战是有限的本地计算能力、预算限制和数据密集型模拟项目。为了解决这些限制并满足不断增长的全球能源需求，许多石油和天然气公司正在研究几项技术进步。
油藏模拟和优化在最大化资源、确保投资高回报的竞争中发挥着重要作用。通过使用CMG的模拟软件，公司能够确定准确的生产预测和设计最佳的油田开发计划，从复杂的油藏中最大化资源的提取。
为了解决有限计算能力的挑战，AWS云提供了更高效和具有成本效益的机会，同时提供了领先的硬件和软件解决方案的访问。CMG的云解决方案具有灵活性，专门为组织的特定需求而设计。
通过消除技术障碍并适应无限和动态的工作环境，石油和天然气行业将满足甚至超出全球能源需求。
