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Total carbure aux algorithmes

De l’exploration au raffinage en passant par l’exploitation d’un réservoir, le groupe pétrolier modélise son industrie grâce à un supercalculateur.
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Total carbure aux algorithmes
Total carbure aux algorithmes

Dans un groupe de la dimension de Total, la réussite et la précision des simulations numériques engagent des centaines de milliers, voire des millions d’euros. Pas étonnant que l’entreprise en ait fait une compétence clé dans toutes ses activités. En premier lieu, il s’agit de transformer les données de propagation d’une onde sismique dans le sous-sol en une image des couches géologiques afin de découvrir des réservoirs d’hydrocarbures. Les volumes d’informations à traiter atteignent des sommets avec 170 téraoctets pour les plus grandes campagnes.

Puis, Total transcrit la dynamique des fluides multi-échelles. Cela consiste à représenter l’évolution d’un réservoir d’hydrocarbures lors de son exploitation. Exercice difficile, car il s’agit de simuler la migration de l’eau, de l’huile et du gaz dans un milieu complexe et de leurs interactions avec la roche. Mais exercice indispensable, car de lui dépend la réalisation de forages supplémentaires ou l’injection d’eau pour optimiser une exploitation. À une autre échelle, et sur le même principe, Total reproduit les réactions chimiques, les échanges de chaleur, les polymérisations au sein des grands procédés de raffinage. "C’est ce qu’il y a de plus compliqué en mécanique des fluides multiphysiques", explique Jean-François Minster, directeur scientifique de Total.

Une maîtrise globale des études

Enfin, le groupe plonge vers des dimensions bien plus modestes avec la modélisation de structures devenue indispensable à la chimie de spécialités, activité assumée par des filiales comme Hutchinson. Dans le cadre de réalisation de joints d’étanchéité pour l’automobile, par exemple, il est nécessaire de reproduire l’ensemble du véhicule et ses vibrations sur la route pour mimer le vieillissement du produit. La simulation de structures permet également d’évaluer le coulage de matières composites dans des moules. La modélisation pousse jusqu’au niveau moléculaire. L’objectif étant de déchiffrer des comportements macroscopiques à partir d’échelles infiniment petites, utile pour l’étude des colles notamment.

Environ un tiers de ces recherches est réalisé en interne grâce à des moyens humains et techniques dédiés. Le reste est sous-traité par des sociétés spécialisées ou par des universités, selon la complexité et la sensibilité des sujets (risques industriels, impacts environnementaux…). Si Total a choisi d’internaliser une part de ces études, c’est dans le but de rester maître de sa connaissance. "La simulation est tellement stratégique que nous devons comprendre les calculs associés. Nous ne pouvons pas nous contenter d’une analyse de prestataire", explique Jean-François Minster.

Pour y parvenir, le groupe possède plusieurs supercalculateurs. Mais surtout, depuis mars 2013, les informaticiens hardwares, les ingénieurs systèmes, les opérateurs, les mathématiciens et les géophysiciens bénéficient de la puissance de Pangea, le neuvième plus puissant supercalculateur au monde au moment de son installation. Installé dans le centre scientifique et technique Jean-Fréger, à Pau (Pyrénées-Atlantiques), il affiche 2,3 petaflops de puissance de calcul et 7 petaoctets de capacité de stockage. Cet investissement de 60 millions d’euros a été remboursé en moins d’un an, tant il réduit la complexité et améliore la précision des simulations. Un élément clé dans l’industrie pétrolière où seuls 15 à 30 % des forages sont un succès. L’amélioration du taux de réussite de quelques points suffit à économiser des millions de dollars. En outre, le gain de temps est considérable. L’analyse des relevés sismiques du projet Kaombo, en Angola, a demandé neuf jours de calcul à Pangea. Avec l’ancien supercalculateur, il aurait fallu quatre mois et demi...

Ludovic Dupin

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