{"id":3082,"date":"2024-04-15T23:30:53","date_gmt":"2024-04-15T23:30:53","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cesar.org.br\/painel\/?post_type=case&p=3082"},"modified":"2026-04-06T19:08:15","modified_gmt":"2026-04-06T22:08:15","slug":"petrobras-computacao-de-alto-desempenho-para-otimizar-e-reduzir-custos-das-simulacoes-de-reservatorios","status":"publish","type":"case","link":"https:\/\/www.cesar.org.br\/painel\/case\/petrobras-computacao-de-alto-desempenho-para-otimizar-e-reduzir-custos-das-simulacoes-de-reservatorios\/","title":{"rendered":"Petrobras: Computa\u00e7\u00e3o de Alto Desempenho para otimizar e reduzir custos das simula\u00e7\u00f5es de reservat\u00f3rios"},"content":{"rendered":"

Com mais de 300 po\u00e7os a serem explorados em suas vastas reservas em \u00e1guas profundas ao longo de um plano quinquenal \u2014 cada um custando de US$ 70 milh\u00f5es a US$ 100 milh\u00f5es \u2014 a Petrobras realiza centenas de simula\u00e7\u00f5es de reservat\u00f3rios complexos diariamente usando computadores de alto desempenho para reduzir incertezas e tomar melhores decis\u00f5es.<\/em><\/strong><\/p>\n

Se voc\u00ea pesquisar uma lista dos 500 melhores computadores de alta per (HPC) do mundo \u2014 aqueles que s\u00e3o mais verdes (consomem menos energia) e mais poderosos \u2014 ver\u00e1 que institutos acad\u00eamicos e as maiores empresas de energia, como a Petrobras, est\u00e3o entre os usu\u00e1rios mais intensos.<\/p>\n

A simula\u00e7\u00e3o de reservat\u00f3rios \u00e9 um dos c\u00e1lculos mais importantes que uma empresa de petr\u00f3leo e g\u00e1s pode fazer, segundo Rob Farber, pioneiro em IA\/HPC e l\u00edder global em tecnologia<\/a>. A ind\u00fastria de energia tem realizado simula\u00e7\u00f5es de “dimens\u00f5es massivas”, exigindo que os principais players da ind\u00fastria avancem para simula\u00e7\u00f5es mais r\u00e1pidas e eficientes.<\/p>\n

A explora\u00e7\u00e3o e produ\u00e7\u00e3o de petr\u00f3leo e g\u00e1s \u00e9 o neg\u00f3cio principal da Petrobras, a maior empresa p\u00fablica da Am\u00e9rica Latina<\/a> com uma capitaliza\u00e7\u00e3o de mercado de quase US$ 109 bilh\u00f5es. A corpora\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica multinacional \u00e9 uma refer\u00eancia global em explora\u00e7\u00e3o em \u00e1guas ultra-profundas, e cada po\u00e7o em \u00e1guas profundas custa tipicamente entre US$ 70 milh\u00f5es e US$ 100 milh\u00f5es para explorar e desenvolver.<\/p>\n

A Petrobras planeja perfurar mais de 300 po\u00e7os de petr\u00f3leo e g\u00e1s offshore nos pr\u00f3ximos cinco anos \u2014<\/strong> a maioria localizada bem abaixo da superf\u00edcie do oceano, entre 2.100 metros e 7.000 metros ou mais. Eles est\u00e3o frequentemente situados dentro de uma topologia complexa abaixo do leito marinho em reservas p\u00f3s-sal e pr\u00e9-sal. Explorar esses reservat\u00f3rios para tomar as melhores decis\u00f5es requer a simula\u00e7\u00e3o de modelos computacionais 3D complexos usando enormes infraestruturas de HPC.<\/strong><\/p>\n

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Uma plataforma de petr\u00f3leo da Petrobras e um gr\u00e1fico ilustrando uma topografia t\u00edpica sob a superf\u00edcie do oceano (Cortesia da Petrobras \u2013 cr\u00e9dito da foto: Itaiua Lukasewicz Rago)<\/figcaption><\/figure>\n

Para entender e estrategizar as abordagens mais eficientes e lucrativas para a produ\u00e7\u00e3o, a Petrobras conta com sua equipe de engenharia de reservat\u00f3rios, distribu\u00edda pelo Brasil, que geralmente realiza centenas de simula\u00e7\u00f5es de HPC por dia, para prever melhor como os suprimentos de petr\u00f3leo e g\u00e1s profundamente abaixo do mar ser\u00e3o explorados. Esses engenheiros precisam encontrar quais locais podem ser os melhores para perfurar atrav\u00e9s da rocha, que tipo de estrat\u00e9gia de extra\u00e7\u00e3o deve ser empregada, quais controles operacionais devem ser usados para maximizar as opera\u00e7\u00f5es e prever os volumes de recupera\u00e7\u00e3o e fluxo de caixa, entre outros desafios.<\/p>\n

O primeiro ano do Projeto Blue Sky<\/h2>\n

Em abril de 2023, a Petrobras se associou a uma equipe de engenharia de HPC do CESAR para o projeto de PD&I denominado “c\u00e9u azul” \u2014 usando uma abordagem criativa que vai al\u00e9m do pensamento convencional \u2014 para explorar como novas plataformas de superchips aceleradores poderiam ajudar a acelerar simula\u00e7\u00f5es de reservat\u00f3rios para otimizar o precioso tempo de seus engenheiros e usar muito menos energia para reduzir sua pegada de carbono.<\/p>\n

Com os recentes avan\u00e7os nos processadores ARM CPU, incluindo o rec\u00e9m-lan\u00e7ado NVIDIA Grace CPU<\/a>, o CESAR e a Petrobras iniciaram a primeira fase do projeto de PD&I para atualizar o c\u00f3digo do kernel computacionalmente mais caro da simula\u00e7\u00e3o de reservat\u00f3rios para rodar em n\u00facleos de alto desempenho e eficientes em energia dos CPUs ARM. O kernel num\u00e9rico mencionado \u00e9 o solucionador linear, que \u00e9 implementado pelo SolverBR e leva cerca de 50 a 60 porcento do tempo no processo de uma simula\u00e7\u00e3o de reservat\u00f3rio.<\/p>\n

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A equipe da Petrobras e do CESAR no Centro Integrado de Processamento de Dados da Petrobras \u2013 CENPES\/CIPD \u2013 no Rio de Janeiro, Brasil (Cortesia da Petrobras)<\/figcaption><\/figure>\n

“\u00c9 um enorme desafio fazer uma convers\u00e3o de uma arquitetura para outra. Muitos c\u00f3digos ao longo dos anos foram extremamente ajustados para funcionar em arquiteturas completas, e remover ou reverter o c\u00f3digo de software \u00e9 complexo e consome muito tempo”, disse Felipe Portella<\/a>, IT Advisor at Petrobras e \u00a0l\u00edder t\u00e9cnico do projeto. “Escolhemos o CESAR para ser nosso parceiro porque j\u00e1 tivemos grande sucesso trabalhando com eles em outros projetos de PD&I de UX e IA generativa.\u00a0<\/em><\/p><\/blockquote>\n

Os meses de trabalho para pesquisar, projetar, re-codificar e testar as novas arquiteturas de chips ARM versus x86 tradicionais renderam acelera\u00e7\u00f5es significativas para produzir as simula\u00e7\u00f5es complexas usadas pelos engenheiros de reservat\u00f3rios da Petrobras em uma cad\u00eancia di\u00e1ria. A colabora\u00e7\u00e3o de PD&I reduziu dramaticamente a quantidade de tempo de processamento, enquanto economizava energia gra\u00e7as a uma nova gera\u00e7\u00e3o l\u00edder de mercado de chips<\/strong> que permite at\u00e9 2X o desempenho dos principais servidores atuais no mercado.<\/p>\n

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CPUs ARM energeticamente eficientes ofereceram um desempenho significativamente melhor e escalabilidade com uma matriz real das simula\u00e7\u00f5es de reservat\u00f3rios de petr\u00f3leo e g\u00e1s na fase um de testes pelo CESAR e Petrobras (Cortesia da Petrobras)<\/figcaption><\/figure>\n

Um aumento na preocupa\u00e7\u00e3o social sobre o impacto da computa\u00e7\u00e3o de alto desempenho no ambiente, aumentos correspondentes na demanda por energia e uma tend\u00eancia para reduzir as emiss\u00f5es de carbono levaram a um movimento industrial para inovar novas formas de executar simula\u00e7\u00f5es complexas de HPC que exigem grandes cargas de trabalho de forma mais eficiente, em escala, enquanto reduz o consumo de energia.<\/p>\n

O desafio \u00e0 frente: converter o simulador completo para HPC de pr\u00f3xima gera\u00e7\u00e3o<\/h2>\n

“Agora que temos um conceito comprovado e resultados muito s\u00f3lidos que provam que vale a pena transportar o c\u00f3digo para o resto do simulador HPC. J\u00e1 conquistamos a parte mais intensiva em tempo desta jornada atrav\u00e9s do SolverBR”, disse Portella. “Nos pr\u00f3ximos meses, trabalharemos em estreita colabora\u00e7\u00e3o com o CESAR e a NVIDIA para redesenhar e implantar um novo c\u00f3digo para o simulador completo.”<\/em><\/p>\n

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Este \u00e9 um modelo p\u00fablico de reservat\u00f3rio baseado em dados reais da Petrobras que representa um mapa de permeabilidade de um reservat\u00f3rio carbon\u00e1tico. (Fonte: universidade brasileira: unicamp.br)<\/figcaption><\/figure><\/blockquote>\n

Outro tipo de simulador foca em quest\u00f5es geomec\u00e2nicas de reservat\u00f3rios existentes para diagnosticar ou prevenir problemas, como press\u00e3o excessiva que pode causar risco de vazamento de petr\u00f3leo no oceano.<\/p>\n

“Um dos nossos processos intensivos de engenharia de HPC \u00e9 ajustar essas simula\u00e7\u00f5es de reservat\u00f3rio aos dados hist\u00f3ricos para que possamos prever melhor o futuro”, disse Portella. “Temos at\u00e9 uma instala\u00e7\u00e3o de visualiza\u00e7\u00e3o 3D que permite que nossos engenheiros usem \u00f3culos de realidade virtual e entrem nessas representa\u00e7\u00f5es virtuais de reservat\u00f3rios, analisando e explorando diferentes dados.”<\/em><\/p><\/blockquote>\n

Esse tipo de PD&I de tecnologia avan\u00e7ada para cargas de trabalho mais r\u00e1pidas e eficientes em energia para criar simula\u00e7\u00f5es de HPC a partir de grandes quantidades de dados \u00e9 necess\u00e1rio em outros setores da ind\u00fastria, i<\/strong>ncluindo finan\u00e7as, energia el\u00e9trica, design de medicamentos, pesquisa espacial, planejamento urbano e previs\u00e3o do tempo.<\/p>\n

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