Stone Ridge Technology und Eni haben ECHELON 2.0 veröffentlicht, die erste kommerzielle Lagerstättensimulationssoftware, die von Anfang an für NVIDIA GPUs mit Kompositionsimulationsfunktionen konzipiert wurde.
Stone Ridge Technology
Simulationssoftware
NVIDIA A100 40GB Tensor Core GPUs, NVIDIA V100 Tensor Core GPUs
Seit 2018 arbeiten Stone Ridge Technology (SRT) und Eni zusammen, von der ersten Bereitstellung von ECHELON bis ECHELON 2.0, um die Softwarefunktionen zu verbessern und in industriellen Umgebungen einzusetzen. Eni beschleunigte seine Aktivitäten für digitale Transformation mit dem HPC5-Supercomputer, der aus 1.820 Dell EMC-Servern mit jeweils vier NVIDIA V100 Tensor Core GPUs bestand.
CPU-Simulatoren mit mehreren Kernen haben Schwierigkeiten, die Details und die Komplexität der Lagerstätten festzuhalten, die für eine genaue Risikoanalyse von immer größeren geologischen Modellen erforderlich sind. Lagerstätteningenieure verbringen Tage oder Wochen mit großen Clustern, um hochskalierte Lagerstättenmodelle zu simulieren.
„Die Geschwindigkeit und Flexibilität von ECHELON werden die Schlüsselelemente der unterirdischen Modellierung im Rahmen der Energiewende sein.“
Alessandro Caschili
Leiter des Bereichs Innovative Technologien für Lagerstätten bei Eni
Zur Lösung dieser Probleme haben Stone Ridge Technology (SRT) und Eni ECHELON entwickelt, die schnellste Lagerstättensimulationssoftware der Welt, mit der Modelle mit mehreren Millionen Zellen unter Verwendung der massiv-parallelen Fähigkeiten von NVIDIA GPUs ausgeführt werden können. ECHELON bietet Lagerstätteningenieuren die Möglichkeit, Felder in der Größenordnung des geologischen Gitters zu simulieren und durch die Ausführung eines Esembles von Lagerstättenmodellen Unsicherheiten zu erfassen und besser abzuschätzen.
ECHELON 2.0 ist die wichtigste Version der Lagerstättensimulationssoftware von SRT seit ihrer Markteinführung im Jahr 2016. Eine der wichtigsten Funktionen ist die Kompositionsformulierung, die von SRT und Eni geplant, entwickelt, implementiert und eingehend getestet wurde. ECHELON 2.0 wurde entwickelt, um die GPU-Funktionen und -Ressourcen in vollem Umfang zu nutzen. Dabei wurden Speicherbandbreite, Datenspeicher und Gleitkommaoperationen pro Sekunde (FLOPS) optimiert. Diese Version ist der erste Kompositionssimulator der Branche, der von Anfang an ausschließlich für den Einsatz in Verbindung mit NVIDIA GPUs entwickelt wurde.
Stone Ridge Technology hat sich zum Testen von ECHELON das Ziel gesetzt, den Standort 100 neuer Bohrlöcher in einem hochauflösenden geologischen Modell mithilfe einer vollständig impliziten Simulation (FIM-Simulation) zu bestimmen. Die Kompositionsformulierung von ECHELON 2.0 führte das 11,2-Millionen-Zellen-Modell mit neun Komponenten aus und erstellte eine 20-jährige Prognose. Die gesamte Simulation dauerte 30 Minuten mit acht NVIDIA A100 40GB Tensor Core GPUs und 45 Minuten mit vier NVIDIA A100 40 GB Tensor Core GPUs. Die Kompositionsformulierung von ECHELON mit FIM skaliert sowohl die Laufzeit als auch den Speicherbedarf linear in Bezug auf die Anzahl der Komponenten – ein einzigartiges Vorgehen in der Energiebranche.
„ECHELON hilft unserem Team, die geologischen Gegebenheiten und die Strömungsdynamik einer der wichtigsten strategischen Objekte von Eni, einem riesigen Gasfeld in Nordafrika, besser zu verstehen. Die Implementierung von ECHELON hat unsere Aktivitäten erheblich verändert, denn dank der Geschwindigkeit von ECHELON in Kombination mit der Rechenleistung des HPC5-GPU-Clusters, der im Eni Green Data Center installiert ist, konnten wir das Lagerstättenmodell besser kalibrieren. Dadurch konnten wir alle erforderlichen geologischen Details einbringen und alle relevanten Unsicherheiten abdecken, indem wir in kurzer Zeit Hunderte von Simulationen durchführten. Auf diese Weise konnten wir nicht nur das Projekt beschleunigen, sondern auch die am besten geeignete Strategie für das Management der Lagerstätte entwickeln und die damit verbundenen Risiken abwägen, um das erwartete Gasplateau rechtzeitig zu erreichen und zu sichern.“
Marica Calabrese
Bereich Lagerstättenstudien Nordafrika und Naher Osten bei Eni
Insgesamt beinhaltet das System 7,280 NVIDIA V100 GPUs. In einem von SRT und Eni präsentierten Webinar stellte Eni die Ergebnisse von 3 verschiedenen Anwendungsfällen für ECHELON 2.0 vor. Beim ersten handelte es sich um eine Tiefseelägerstätte, bei der die Kompositionsformulierung mit vier V100 GPUs für 150 Durchläufe auf dem HPC5-Cluster von Eni eingesetzt wurde.
Bei diesem Versuch wurden die meisten Realisierungen in weniger als 4 Stunden ausgeführt. Beim zweiten Fall ging es um ein Offshore-Ölfeld mit 5 Lagerstätten, die aus jeweils 300.000 bis 2.100.000 Rasterblöcken bestanden. Die Ausführung mit Lagerstättenkopplung nahm 10 Stunden in Anspruch. Beim dritten Fall handelte es sich um ein Tiefseegasfeld mit 3 Lagerstätten mit jeweils etwa 1.000.000 Rasterblöcken und Lagerstättenkopplung. In diesem dritten Anwendungsfall wurde der SDT-eigene Solver des integrierten Netzwerks mit ECHELON verbunden und bei jedem Zeitschritt gekoppelt. Die Entwicklung des Gesamtfeldes dauerte 15 Minuten.
Ergebnisse
Die Kompositionsformulierung von ECHELON setzt neue Maßstäbe für die Leistungsfähigkeit der Branche. Das auf NVIDIA GPUs basierende ECHELON eröffnet die Möglichkeit, große Systeme mit wesentlich detaillierteren Strömungsmodellen zu simulieren. Um zukünftige Workloads zu beschleunigen, veröffentlicht SRT ein Bundle aus ECHELON und NVIDIA DGX™, wobei ECHELON in DGX vorinstalliert ist und sofort eingesetzt werden kann. Benutzer können ihre Hardwarestellfläche für groß angelegte Simulationen reduzieren, indem sie Tausende von Prozessoren in einem Rechenzentrum, das sich über ein halbes Fußballfeld erstreckt, durch ein kompaktes Bundle ersetzen, das auf der Fläche einer halben Tischtennisplatte Platz findet.