Stone Ridge Technology et Eni ont publié ECHELON 2.0, le premier logiciel commercial de simulation de gisement conçu dès le début pour fonctionner sur des GPU NVIDIA avec des capacités de simulation compositionnelle.
Stone Ridge Technology
Logiciel de simulation
GPU NVIDIA A100 40GB Tensor Core, GPU NVIDIA V100 Tensor Core
Stone Ridge Technology (SRT) et Eni collaborent depuis 2018, du déploiement initial d’ECHELON jusqu’à ECHELON 2.0, pour améliorer les capacités logicielles et se déployer dans des environnements industriels. Eni a accéléré ses efforts de transformation numérique avec le supercalculateur HPC5, composé de 1 820 serveurs Dell EMC, chacun équipé de quatre GPU NVIDIA V100 Tensor Core.
Les simulateurs de CPU multicœurs éprouvent des difficultés à conserver les détails et la complexité des gisements nécessaires pour analyser précisément les risques des modèles géologiques de plus en plus volumineux. Les ingénieurs en gisements passent des jours ou des semaines sur de grands clusters à simuler des modèles de gisements volumineux.
"La rapidité et la flexibilité d’ECHELON seront les éléments clés de la modélisation du sous-sol sur la voie de la transition énergétique."
Alessandro Caschili
Responsable des technologies de gisement novatrices, Eni
Pour résoudre ces problèmes, Stone Ridge Technology (SRT) et Eni ont développé ECHELON, le logiciel de simulation de gisements le plus rapide au monde, pour exécuter des modèles composés de plusieurs millions de cellules en utilisant le parallélisme massif des GPU NVIDIA. ECHELON donne aux ingénieurs de gisements la possibilité de simuler des champs à l'échelle de la grille géologique, avec la possibilité de capturer et de mieux estimer l'incertitude en exécutant un ensemble de modèles de gisements.
ECHELON 2.0 est la version la plus importante du logiciel de simulation de gisements de SRT depuis son introduction sur le marché en 2016. Une des fonctionnalités clés est la formulation compositionnelle qui a été planifiée, conçue, mise en œuvre et rigoureusement testée par SRT et Eni. ECHELON 2.0 a été créé pour exploiter pleinement les capacités et les ressources des GPU, afin d'optimiser la bande passante mémoire, le stockage et les opérations à virgule flottante par seconde (FLOPS). Cette version est le premier simulateur compositionnel du secteur exclusivement formulé dès le début s'exécuter sur des GPU NVIDIA.
Pour tester ECHELON, Stone Ridge Technology s’est fixé l’objectif de définir 100 nouveaux emplacements de puits dans un modèle géologique à haute résolution utilisant une simulation entièrement implicite (FIM). La formulation compositionnelle d’ECHELON 2.0 a exécuté le modèle de 11,2 millions de cellules avec neuf composants pour des prévisions sur 20 ans. La simulation complète a pris 30 minutes avec huit GPU NVIDIA A100 40GB Tensor Core et 45 minutes avec quatre GPU NVIDIA A100 40GB Tensor Core. La formulation compositionnelle FIM d’ECHELON met à l'échelle à la fois les exigences en matière d’exécution et de mémoire de manière linéaire en fonction du nombre de composants, une fonctionnalité unique dans le secteur de l’énergie.
"ECHELON aide notre équipe à mieux comprendre les environnements géologiques et la dynamique des fluides de l’une des principales ressources stratégiques d’Eni, un champ de gaz naturel géant situé en Afrique du Nord. Sa mise en œuvre a considérablement modifié nos activités car, grâce à la rapidité d’ECHELON combinée à la puissance de calcul du cluster de GPU HPC5 installé dans Eni Green Data Center, nous avons été en mesure de mieux calibrer le modèle de gisement en introduisant tous les détails géologiques nécessaires et en englobant toutes les incertitudes pertinentes en créant des centaines de simulations en peu de temps. Cela nous a permis non seulement d’accélérer le projet, mais aussi d’adapter la stratégie de gestion des gisements tout en pondérant les risques associés au forage et à la maintenance du plateau gazier attendue en temps voulu."
Marica Calabrese
Études de gisements, Afrique du Nord et Moyen-Orient, Eni
Au total, le système comprend 7 280 GPU NVIDIA V100. Dans un webinaire présenté par SRT et Eni, Eni a présenté les résultats de trois types de cas d'utilisation différents d'ECHELON 2.0. Le premier était un gisement d'eau profonde utilisant la formulation compositionnelle sur quatre GPU V100 pour 150 exécutions sur le cluster HPC5 d'Eni.
Dans cet essai, la plupart des réalisations ont été exécutées en moins de quatre heures. Le deuxième était un champ pétrolifère offshore dont l'exécution de cinq gisements a nécessité 10 heures, chacun allant de 300 000 à 2 100 000 blocs de grille avec couplage entre plusieurs gisements. Le troisième était un champ de gaz naturel en eau profonde composé de trois gisements, chacun d'environ 1 000 000 blocs de grille, avec couplage de gisements. Dans ce troisième cas d'utilisation, le résolveur de réseau à infrastructure intégrée exclusif de SRT était lié à ECHELON et couplé à chaque étape. Le développement complet du gisement s'est déroulé en 15 minutes.
Résultats
La formulation compositionnelle d’ECHELON établit un nouveau seuil de performance pour le secteur. Équipé de GPU NVIDIA, ECHELON ouvre la possibilité de simuler des systèmes de grande taille avec des modèles de fluides beaucoup plus détaillés. Pour accélérer les charges de travail à l'avenir, SRT lance l'offre ECHELON-NVIDIA DGX™, ECHELON étant préinstallé sur DGX pour un déploiement immédiat. Les utilisateurs peuvent réduire l'empreinte matérielle de leurs simulations à grande échelle en remplaçant les milliers de processeurs d'un data center qui occupe la moitié d'un terrain de football par une offre compacte qui s'intègre dans l'espace d'une demie table de ping-pong.