石油圈
作者 | 李欣 窦宏恩
作者单位 | 中国石油勘探开发研究院
人工智能（AI）自诞生至今，已经历了60余载的沉浮。日常生活中，AI 应用已进入人类衣食住行的方方面面，促使AI成为推动新一轮产业革命的核心技术。在油气行业，AI也迎来了由点到线、由线到面、由面到体的多 层次快速发展，极大推动了全球石油企业的数字化转型和智能化发展，成为油气科技和产业发展的大趋势，促使油气工业向智慧化快速迈进。
石油圈公众号：oilsns
趋势 01. AI应用于油气勘探领域
成为精准找油降低成本的重要途径
油气勘探领域AI的发展在诸多方面取得较大进展。国内外开展的主要研究包括：地震属性分析、岩相识别、地震反演、断层识别、测井解释、勘探目标智能评价及勘探方案智能优化等，并开发出相关软件产品。这不仅减少了手工处理大量地质和地震数据的不准确性，成功进行构造、断层、层序解释，还可用于地震叠前和叠后数据分析，测井数据等多维度数据处理分析，得到能够直接预测油气的三维数据体，极大减少人工工作量，提高解释精度。
世界较早采用AI进行地震解释技术的公司是美国Geophysical Insights公司。2008年，该公司运用大数据分析、机器学习开发AI物探数据解释软件，发布了著名的地震数据处理软件Paradise，成功将其用于地震数据解释、地层属性分析，特别是直接用于薄层油气藏解释、直接烃类指示（DHI）等方面。2018年，该公司在Paradise机器学习平台上再次发布新的Geobody Analysis软件。与以往软件相比，该软件减少了地震解释的不确定性，推动了AI技术用于定量地震解释技术的发展。
趋势 02. 数字孪生技术推动油气田开发
向地质工程与生产一体化迈进
数字孪生是真实世界在虚拟世界的镜像或映射，这种映射可聚合物理资产（设备或实体）的三维图形、资产信息和实时动态信息，以工程为主导，创建一种直观、可视、可操作及可控的新型业务动态系统。构建成功的系统可将虚拟世界应用于物理世界之前，优化系统流程并改进虚拟世界中的资本投资，将物理世界中的动态变化实时反馈到虚拟世界，实现实时动态参数优化并使其运行在最佳状态。
在油气行业，数字孪生使业主和运营商能够从运营设备的多传感器中收集实时数据，无论其位于何处，都可了解确切的运行状态和所处的条件，可对这些油气作业场景进行大数据智能建模，确定虚拟设备与现实环境设备同态运行的相互感知，并实现系统互补性优化调参和运行。
随着AI、物联网、VR、AR、XR和5G等技术的成熟，采用数字孪生使油气行业从地面到地下（油藏）在线实时资产一体化优化成为现实。石油公司纷纷将数字孪生技术用于钻井、油气藏甜点识别、油气藏描述与模拟、生产优化、采油井下及地面故障诊断、地面资源调配及风险预警等各环节，在降低不确定性的同时，极大地推动了油气开发向地质工程一体化方向迈进。
趋势 03. 智能生产运维与控制
促使油气产业链进入自动优化时代
在油气行业，工业互联网、物联网、区块链、可穿戴式装置、无人机、机器人、端到端的边缘计算等与AI相关的技术在物探、测井、钻完井、采油及油气田地面工程等被广泛应用。油气行业各领域的装备与仪器正在全方位实现智能化信息采集、处理、解释、优化与决策。
目前，国内外均已建成油气田地面系统智能化三维设计和数字化交付的大数据智能管控平台，井场引入机器人代替人类进行巡检操作与作业等。基于VR、AR、XR技术实现油气领域各个业务环节的数字孪生，已植入动态生产数据和智能应用，可在虚拟生产环境中实现对真实生产环境的感知，实现生产状况显示、历史趋势跟踪、故障诊断、智能预警及警报、实时工况模拟、设备自停自启自动运行，减少故障停机时间，逐步实现油气田全产业链设备的动态运行状态预测，实现持续的自主性生产优化，提升智能优化油气生产的能力。
2019年，威德福子公司ForeSite宣布了全球首个将人工举升、生产优化与物联网基础设施相结合的技术系统ForeSite Edge。客户可在现有设备上独立安装该系统，此项技术可通过实时数据和建模，调整举升参数，实现持续的智能生产优化。用户还可通过该系统快速评估每口油气井的生产状况，大幅提高生产效率、降低开采成本，这项技术已在全球应用约4.6万口井。
趋势 04. AI油气工业平台建设
是智能油气发展的主要趋势
AI油气工业平台实现了多学科交互融合和勘探开发一体化，节省了各环节衔接所造成的时间与成本损耗，促进了协同创新。基于海量数据和云计算，构建多专业、可操作、数据共享的平台环境，可为油气行业各领域数据、模型和解释建立公共工作空间，将团队、系统、软件、新旧数据输入到平台环境中，通过融合实现协作效果的最大化，规范、统一并整合勘探、开发、钻井等各个领域技术人员的业务。基于多学科专业知识储备，利用强大的数据库，使得建模、模拟、数据分析和预测等复杂的计算过程变得更加智能和快捷。
AI平台的体系架构遵循标准数据格式，将数据与应用解耦，消除了数据孤岛和数据屯仓，使地震、储层、油井等数据流清楚、可用，从构建勘探开发集成工作流开始，缩短整个工作周期，利用创新的数字化解决方案加速决策过程。
平台基于开源数据、边缘端、云原生及数字孪生等技术架构，可提供多云应用和管理、数据获取、API接入数据平台、微服务应用、信息安全等多项服务功能，支持大规模数据流处理，有效降低时延。同时，由于开源特性，其敏捷度也大幅提升，引入新能力的速度明显加快。
趋势 05. AI是油气高危行业
安全监控的重要手段
油气行业上下游生产及作业中存在易燃易爆的原油、天然气和化工原料，许多工业现场还存在机械装备高速运转等危险，不仅要防燃烧爆炸，还要防不利于安全生产的人和物的异常进入。
AI技术应用于图像识别、语音识别和视频监控与分析，使人工智能在油气上下游生产作业中被广泛用于安全监控中。在安全监控AI模块中内置反欺骗模型，可检测合成和录制的语音。
鉴于生成式对抗网络（GAN）能够创建与人工生成的图像无法区分的图像，因此会出现不同的恶意应用程序试图通过提供仿真照片而不是真实图像来欺骗安全系统。为了防止类似的欺骗行为，已有更多的反欺骗技术被大规模使用，使AI成为高危行业用于安全监控的重要手段。
前景展望
展望未来，工业元宇宙是标志智慧油田形成的关键工业特征，也是智慧油田发展的高级阶段。基于VR、AR、MR、XR的数字孪生技术高度发展，油气工业领域将全面实现现实世界与虚拟世界的映射并存，形成万网互联、万物互联的不同功能AI平台。未来的科研创新、生产实践、经济活动等将由自然人、机器人与虚拟人多体融合共存来完成。它们面对成千上万的传感器及其产生的数百万亿数据点，为智能中心源源不断地提供信息。
油气行业各个领域将实现数字孪生，智慧地质、智慧钻井、智慧完井、智慧油田、智慧管道和智慧炼厂等全面建成，油气工业发展全面进入智慧化时代。人机友好交互，油气工业各领域产业链具备自感知、可感知、自修复功能，油气上下游全产业链各环节各层面将实现实时可视化。人们不仅可以直观看到油藏中、地面管道中的油气水流动，同时还可以听到其流动的声音，让经营者实时、直接地观察地下生产动态，并准确地预测未来变化。除此之外，还可实时在全产业链范围内完成资源的合理调配、生产运行优化、故障判断、风险预警等，实现实时效益评估，在真正意义上实现上下游一体化优化。预计2035—2040年，油气田将迈进远程无人化控制的智慧油气田初级至中级时代。
来源：《中国石油报》
未经允许，不得转载本站任何文章：
