油气田开发中大数据及人工智能的应用

罗 娟，张 钰

（中国石油长庆油田分公司，西安 710018）

0 引言

石油是我国工业发展中的血液，更是促进我国工业现代化发展以及国民经济提升的重要物质前提。对油气田进行大幅度的开发，确保我国的能源安全，对整个国家发展而言都是非常重要且紧迫的。近年来，我国油气田开发数量越来越多，其中必然会产生大量的数据，而对这些数据的存储、收集、分析和提取等诸多方面都存在越来越多的困难。随着人工智能和大数据的发展，其在油气田开发中的应用使得传统油气田开发逐渐步入智慧和数字油气田发展的时代，极大地提升了油气田发展的智能化程度，不但有助于降低油气田开发的成本，还有助于提质增效。大数据和人工智能在油气田的开发中也必然会得到更为广泛的应用。

1 油气田开发中大数据与人工智能应用的重要价值

大数据和人工智能为油气田的智能化发展提供了信息化发展的动力，推动了油气田数字化和智能化发展和建设的进程。

从整个世界的发展历程来看，每次工业革命的出现都使得社会生产力得到了极为快速的发展，推动了经济迅速发展和繁荣，并促进了人类社会文明的发展。就当前来看，第四次工业革命已经到来并得到了快速的发展，其中最为显著的特征就是人工智能技术和大数据技术的发展和广泛应用，使得整个社会领域与产业链条呈现出变革性的创新。不论是在教育、网络、金融，还是医疗等各个行业和领域，人工智能和大数据技术都得到了较为广泛的应用，且获得了良好的发展效果［1］。

而石油工业在我国国民经济发展中处于重要的支柱地位，向来都是新方法和技术应用的试验田。然而，在石油行业的发展中，人工智能与大数据的应用依然处在初级阶段。

近年来，随着我国优质油田资源开发规模越来越大，剩余油气田的开发困难越发凸显，还要面临品质低劣化、油价低、环境污染等多种问题。在当前这种高成本且竞争激烈的大环境中，第四次工业革命一定会和石油工业的发展实现深度的融合，推动油田智能化发展，也成为应对低油价的有效突破口［2］。

智能油气田将油气物流作为其发展的主线，基于自动化信息的收集与控制，通过优化流程和改变管理理念，实现自动调控、整体感知，并通过智能化的预测，对决策进行优化。基于数据中心和网络通信平台，构建智能化采油和智能油藏的生产链条，促进生产运行、采油工艺及油藏管理不断完善。（见图1）［3］

图1 基于大数据和人工智能的智能油气田生产链条

2 油气田开发中大数据的应用

大数据在油气田的勘探和开发中被当作“新油气”，应用数据挖掘技术，可以促进油气田提产增效。

2.1 油气勘探中大数据技术的应用

油气田勘探过程包含了多种复杂的学科以及烦琐的内容。勘探工作人员通常要通过对地质、测井以及物探等方面所产生的大量数据加以采集与整合，才可以对油气田的分布状况产生初步的了解。海量的数据规模以及繁杂的数据类型使得工作人员的时间与精力被严重耗费：一方面，他们将超过一半的时间都用到了对有关数据的采集与整理方面；另一方面，在分析数据时，一旦存在一定的差错，很可能对油气田的勘查造成巨大的经济损失。因此，怎样有效地集成这些烦琐且海量的数据，防止在搜集与整合数据的过程中产生重复性的花费与劳动，对各油气田企业而言意义重大。

历经不断的实践探索，国外出现的数据自主集成与管理软件为协同一体化平台的构建奠定了良好的基础，实现了不同部门、不同学科在油气田勘探以及生产运行中数据的共享，极大地促进了工作效率的提升。我国油气田企业在数据集成平台的发展上也取得了巨大的进步，不论是中国石化重庆涪陵页岩气勘探开发的一体化信息平台，还是中国石油川庆钻探工程有限公司所搭建的工程信息服务一体化平台，都极大地推动了油气田勘探数据集成系统的发展。当前，在油气田勘探当中，大数据技术的运用，主要体现在集成地质信息、识别甜点区或油气藏以及分析处理地震勘探相关数据等方面。

首先，运用大数据技术能够促进查询以及分析油气勘探相关数据准确和时效性的提高。运用基于大数据而产生的人工智能系统可以对语义加以快速地识别，并在输入条件和内在数据之间产生关联而快速地做出反馈，进而使工作人员的时间以及经济成本都得到较大的节省。其次，运用大数据技术可使甜点区域油气藏的识别具有可行性。表层土壤所产生的微渗漏能够对地下油气藏产生一定的影响，而通过大数据技术对土壤样本里所存在的微生物组合信息进行推断，则可以对该地区的油气进行很好的判断和显示，进而极大地提升了对甜点区预测的准确性。最后，油气勘探技术不断发展，所产生的地震数据也呈海量式增多，这就给数据资料的分析和处理带来了巨大的困难，而应用大数据挖掘技术可以很好地提高物探人员的数据搜集、分析和处理的准确性与效率［4］。

2.2 油气开发中大数据挖掘技术的应用

与油气勘探相比，油气田开发当中大数据技术的应用需求更为广泛和急迫。油气田的开发，不但要对其勘探当中所产生的大量地质信息加以承接，用来为构建精细化油气藏描绘模型提供支撑，对设计和制订油气的开发方案进行指导；同时还面临着收集数据、分析与处理数据等方面的挑战。随着数字化油田不断发展，在平台、管道以及单井等设施当中所安装的传感器需要对生产中所产生的大量数据进行收集，而经历几十年的开发，其中所产生的数据信息已经海量堆积，故而要做好对这些海量数据的采集、分析与存储等就十分困难。大数据挖掘技术可以有效地处理和分析这些数据，从而提高油气开发的效率。

3 油气田开发中人工智能的应用

从相关研究来看，油气田开发中人工智能的运用主要体现在岩相分类、解释测井曲线以及地震资料、预测油气甜点、井场生产等方面。

3.1 岩相分类

在分析岩心方面，主要是利用深度学习算法对图像加以识别。传统的通过肉眼观察以及描述法对岩石薄片进行鉴别的方式，不但存在周期较长的问题，同时还存在效率较低、定量不准确等多方面的问题。而应用人工智能深度学习算法，可以有效地对岩石薄片加以识别，提取其中的关键信息，并利用识别孔隙、重构岩心以及标注特征等方式，极大地提升对岩相进行分类的准确性，甚至这种预测的精准度可以达到90%［5］。

3.2 解释测井曲线

对储层参数进行预测最为常见的方法是利用工作人员的经验，通过对地质条件加以简化或公式化而创建相应的模型，对储层参数进行计算，这在普通的地质储层问题的解决上会呈现出良好的效果，但是在地质较为复杂的情况下进行预测，就会出现精准度较低的问题。而人工智能，尤其是深度学习神经网络的出现以及不断发展，则拓展了预测地质储层参数的路径，可以通过学习曲线特征，防止人为预测所存在的误差，亦可以自动识别岩性以及岩石的类型，同时还可以自动解释储层的物性参数［6］。

3.3 优化开发方案，精准调控油藏开发

基于人工智能以及大数据技术所构建的集合了多尺度与多维度的油气藏模型，对于完善和优化油气田方案、实现精准调控油藏开发具有重要作用。创建内在统一化的油藏与地质模型，有助于油气开发的精细化，促进储量经济效益提升。精准的油藏与地质模型是有效设计油气田开发方案的前提，而人工智能以及大数据技术可以有效且深度地融合地震、地质以及施工和测井等方面所产生的不同类型的数据，并对其中的有用数据进行提取，对油藏与地址模型进行不断的调整与校正，进而让模型可以更为精准地对油藏的实际情况加以再现，为开发方案的设计和制订奠定科学的基础［7］。

4 结语

智能油气田是大数据时代油气田建设的必然趋势，能够解决油气田开发中存在的很多实际问题。随着人工智能以及大数据技术更为广泛的应用，智能油气田正在向着可视化、虚拟化、显示化以及高效部署和协同化方向发展，要推动油气田运行和管理向精细化、远程与实时化、数据资源共享与集成化方向转变，进而确保我国油气田的开发和原油产量稳定，为推动我国经济高质量发展奠定良好的能源基础。