La supercomputación ayuda a Repsol a descubrir nuevos yacimientos

La supercomputación tiene mucho que ver en los éxitos que está logrando Repsol en el hallazgo de nuevos yacimientos de hidrocarburos en el mundo. El grupo energético español empezó a colaborar con el Barcelona Supercomputing Center (BSC) en 2007 con el inicio del proyecto Caleidoscopio con el que la compañía decidió dar un vuelco a los sistemas tradicionales de exploración y dar paso a la aplicación de algoritmos complejos de generación de imágenes del subsuelo con la ayuda de MareNostrum del BSC, uno de los superordenadores más potentes de Europa.

Una de las razones para que Repsol se decidiera a hacer uso de estas herramientas es que sus geólogos y geofísicos estaban buscando crudo en aguas cada vez más profundas –hasta 7.000 metros por debajo de los fondos marinos– y a menudo bajo gruesas capas de sal, por lo que los hidrocarburos resultaban insondables con los métodos existentes.

Caleidoscopio, que entró en 2010 en su segunda fase, “nació de la necesidad de generar nuevos algoritmos que conviertan los datos sísmicos en bruto en imágenes detalladas del subsuelo, sobre todo en zonas con una geología compleja, como son las áreas subsalinas y las zonas de falla plegada, para localizar posibles yacimientos”, señala a SINC Francisco Ortigosa, director de Geofísica de Repsol, desde las oficinas de la compañía en Houston.

Según Ortigosa, la tecnología desarrollada en colaboración con el BSC permitió a Repsol avanzar en su programa exploratorio en zonas subsalinas y resultó fundamental en los descubrimientos que ha realizado en la cuenca de Campos, en aguas profundas a 195 kilómetros del litoral del Estado de Rio de Janeiro, o los últimos hallazgos en el Golfo de México estadounidense, “ayudando a cuantificar mejor los riesgos y ahorrando en pozos infructuosos”, subraya.

“Queríamos ver el subsuelo desde una nueva perspectiva. La diferencia entre la tecnología tradicional y la que estamos empleando ahora es como observar el cielo con unos prismáticos o con un gran telescopio. Caleidoscopio vendría a ser como el Hubble del subsuelo”, dice el directivo.

Socio tecnológico

El BSC ha sido el principal socio tecnológico de Repsol en esta aventura, tanto que en 2011 ambos grupos crearon un centro conjunto llamado Repsol-BSC Research Center, en Barcelona, que emplea a doce personas trabajando en exclusiva para la compañía energética y que ahora opera en la segunda fase de Caleidoscopio.

“Al comienzo del proyecto se vio que el proceso de generación de imágenes del subsuelo consumía enormes recursos de computación. La principal contribución del BSC en esa fase inicial fue programar ese software sobre nuestro superordenador MareNostrum y lograr que el rendimiento fuera el adecuado en un entorno industrial”, explica a SINC José María Cela, director de Repsol-BSC Research Center.

Cela señala que en la primera prueba que hicieron con el software, en el arranque del proyecto en 2007, la ejecución tardó unos cuatro meses usando unos 2.000 procesadores del MareNostrum de aquella época, pero al final de la primera fase del proyecto, en 2010, logró hacerse en unas ocho horas.

El BSC se ha encargado de mapear los algoritmos de generación de imágenes del subsuelo sobre diferentes arquitecturas de microprocesadores. “Empezamos con el microprocesador CELL que fabricó IBM y que era el que llevaba la consola de videojuegos Playstation 3. Por sus características internas era muy difícil de programar, pero que era mucho más rápido que los procesadores del momento”, indica.

Este procesador era en el que estaba basado durante la primera fase de Caleidoscopio el superordenador que Repsol tiene en Houston. En este ordenador se ejecutaron las diferentes versiones del software desarrollado por el BSC sobre MareNostrum y con los que la empresa española logró sacar una importante ventaja a sus rivales, según este responsable.

El clúster que Repsol mantiene en Houston tiene una potencia actual de 168 teraflops, basado en unidades de procesamiento gráfico (GPU).

Cela señala que ahora el BSC continúa produciendo líneas de código para procesadores genéricos y también arquitectura Intel Xeon MIC, ya que el procesador de IBM dejó de producirse en 2010.

Nuevos algoritmos

En la actual fase de Caleidoscopio, que se está llevando a cabo en Repsol-BSC Research Center, se está desarrollando la nueva oleada de algoritmos de generación de imágenes del subsuelo, “capaces de tratar ondas elásticas, que contienen mucha más información que las acústicas”, explica Cela.

Cuando se hace exploración se golpea el suelo o el fondo marino para propagar las ondas en la superficie, luego se registran con un geófono (en el mar) o un sismógrafo (en tierra), se procesan y se tratan con software para generar las imágenes. “Esas ondas en terminología científica son elásticas, pero se suelen tratar como si fueran acústicas para simplificar porque las elásticas requieren una potencia de cálculo brutal, que con la tecnología que había en 2007 resultaba imposible de alcanzar”, dice el experto.

Sin embargo –añade– con la nueva generación de superordenadores sí será posible tratar este tipo de ondas. “El MareNostrum actual tiene una potencia de un petaflop, capaz de procesar 10 elevado a 15 operaciones por segundo. Cuando empezamos Caleidoscopio teníamos una máquina de 100 teraflops, es decir, 10 veces más pequeña que la que tenemos ahora”.

Según Cela, la novedad actual es que la potencia de proceso permite tratar, no solo ondas elásticas, sino también electromagnéticas. “Lo cual nos permite poder visualizar las capas del subsuelo y, además, los líquidos que contienen; si hay agua o hidrocarburos y si está en forma de gas o líquido y esa información es valiosísima”.

Antes cuando se miraban las imágenes del subsuelo todo lo que se podía saber era si había una trampa geológica, que tal vez podría contener hidrocarburo atrapado, pero también estar vacía, señala.

“En cambio, cuando además de las ondas elásticas, se usan las electromagnéticas, se ve si la trampa geológica está llena o vacía y también qué tipo de líquido contiene. Así, se simplifica muchísimo el proceso y la perforación es mucho más fiable”, dice el directivo.

El centro conjunto está avanzando ahora en esta nueva metodología. “Repsol descubrió los yacimientos de Brasil con la primera tecnología de Caleidoscopio así que creo que el potencial de las nuevas herramientas es inmenso”, subraya el director de Repsol-BSC Research Center.

.