挑战油气开采难题，冲击ASC24 超算大赛“e Prize”大奖！

“找到它，打个井，再采出来”。油气资源的开采真的这么简单吗？

4月9日-13日，一群“00后”科技新青年将要在2024 ASC世界大学生超级计算机竞赛（ASC24）总决赛现场，挑战油气开采计算难题——渗流数值模拟软件OpenCAEPoro的并行计算优化，向着难度最大、奖金最高的单项奖“e Prize计算挑战奖”发起冲击。

渗流数值模拟：油气藏的“寻宝图”

不同于固体矿藏，油气藏往往埋在地表深处。在油气资源形成过程中，由于地质构造、岩石类型、孔隙度、渗透率、流体性质等方面表现出的显著差异，油气在储层中的分布和流动规律十分复杂。这导致在油气开采中，要对不同区域采取不同的技术和策略，从而对油气的勘探、开发和生产管理提出了更高的要求。

渗流力学在油气勘探和开发中扮演着至关重要的角色。通过数学模型和数值模拟，渗流力学能够揭示油气在复杂多孔介质中的流动规律，预测流体分布和动态变化，从而为优化开采策略和提高油气采收率提供科学依据。同时，渗流力学结合地质力学、热力学等多学科知识，进行多物理场耦合分析，以全面理解储层特性，并通过融合新技术，如机器学习和大数据分析，进一步提升对储层的认识和表征能力，确保油气资源开发的效率和经济效益。

随着计算技术的发展，利用超算进行渗流数值模拟成为了应用渗流力学解决实际问题的重要手段，使得复杂的多孔介质流动问题能够得到有效的解决。渗流数值模拟研究渗流理论中最困难的多相流体渗流问题，已经成为推动渗流力学理论进一步发展的关键学科之一。精细化的渗流数值模拟在多种实际工程中都有重要作用，包括但不限于油气开发、地下水污染控制、核废料安全处置、复合材料制造以及医学领域中的血管瘤模拟等。

4月9日-13日，从全球300多支参赛队伍中晋级的25支队伍，将利用超算技术挑战渗流数值模拟软件OpenCAEPoro的并行计算优化。OpenCAEPoro是一款专门针对多相多组分渗流模拟的软件平台，它基于通用的组分模型框架构建，面向并行计算机体系结构，旨在为油藏工程师和科研人员提供一个强大工具，以模拟和分析油气资源等多孔介质中的流体运动规律。

“e Prize计算挑战奖”：青年人才的戈登·贝尔奖

“e Prize计算挑战奖”是ASC竞赛独有的一大奖项，其名中的“e”既是科学中最重要的自然常数，同时也代表着人类下一个超级计算机性能的挑战目标——百亿亿次（exascale）。ASC希望e Prize计算挑战奖能成为青年人才的戈登·贝尔奖（Gordon Bell Prize），鼓励人才勇于解决超算应用难题敢于挑战计算性能极限，激励青年人才利用超级计算机推动科学与工程领域实现应用突破。

作为ASC24总决赛e Prize计算挑战奖的指定赛题，渗流数值模拟要求各参赛队伍模拟石油开采场景中气、油、水等多相流体的渗流情况，并优化大规模并行计算过程，提升离散算法的计算性能和并行效率。与初赛中理想状态下的算例不同，决赛模拟算例中流体运行情况更为复杂，算例包含的网格分辨率也更高，赛题总计算量呈指数级别增加。

当前，随着CPU和GPU等核心部件计算性能不断增强，内存墙等数据访问限制开始逐步成为应用性能提升的主要瓶颈。在大规模并行计算环境中，降低通信或同步开销也成为提高性能的关键。决赛中参赛队伍将在3000W功耗限制下搭建测试集群，保证计算平台具有足够高性能。同时为取得更好成绩，参赛选手需要对OpenCAEPoro在大规模并行时性能瓶颈进行分析，通过提高数据访问性能和降低通信开销等手段，针对目标函数进行深入优化。

ASC世界大学生超级计算机竞赛（ASC Student Supercomputer Challenge）由中国发起组织，并得到亚洲及欧美相关专家和机构支持，旨在通过大赛平台推动各国及地区间超算青年人才交流和培养，提升超算应用水平和研发能力,发挥超算的科技驱动力，促进科技与产业创新。ASC超算大赛迄今已举行至第十一届，吸引来自全球六大洲上万名大学生报名参赛，是全球最大规模的大学生超算竞赛。