AI找石油,石油工業數字化轉型新思維

我們知道,石油不僅是工業的血液,還跟日常生活息息相關。據統計,人的一生大約需要消耗石油在9噸以上,從衣食住行到國際經濟都離不開石油。

油氣是油氣礦藏埋在地下數千米深的岩石微小孔穴中,看不見,摸不着。由於極端的複雜性等原因,人類對地表以下的認知,比對太空的瞭解更少。

怎麼樣才能找到油氣礦藏?石油專家們發明了各種各樣的地球物理以及鑽探的方法和技術,逐步建立起對地下世界的認知。

通過物探、測井等地球物理以及岩石物理的方法,人們可以採集到關於地下地球物理性質的大量數據,通過去除數據噪聲、提取地質特徵等數據分析,對處理結果進行解釋,就可以判斷地下是否有油氣以及有多少油氣可以開採出來。

我國的油氣資源相對比較豐富,但是地質條件十分複雜,劣質化程度非常高,常規的找油找氣方法面臨嚴峻的挑戰。

找油找氣工作質量的一個重要指標是探井的成功率,也就是找到具有工業油氣流的井數在探井總數中的佔比。目前常規方法的探井成功率還很低,只有50%左右。

勘探地質物理收集到的數據量特別巨大,以地震勘探爲例,每次三維地震會產生幾百個TB乃至PB級的數據量。勘探數據的來源也是多種多樣,有地震、重磁電、錄井、測井以及各種各樣的測試數據。

這些數據在不同的尺度上表徵着地下的情況,往往具有很強的不確定性和多解性,所以業務專家很難在處理如此繁雜、複雜數據的時候,完整、準確地解讀所有信息,因此常規方法找油找氣通常誤差比較大而且週期相當長。

在數據驅動的人工智能時代,就有可能用全新的思路和方法來解決找油找氣的難題。企業級的AI開發平臺,成爲AI油氣勘探使能的基礎。有了AI平臺纔可以把油氣行業長期積累的各種專業知識與AI相結合,這樣就可以在油氣全產業鏈上來實現大量的智能應用,以點帶面來推動石油工業進入智能化的時代。

以華爲的ModelArts爲代表的企業級AI平臺,可以幫助行業專家在短時間內掌握AI開發的能力。以ModelArts爲核心的油氣智能體在地震解釋等方面,已經進行了一些探索與實踐並且取得了初步的成效,爲油氣行業AI的應用邁出了堅實的第一步。油氣智能體可以提供感知、認知、決策等關鍵技術,幫助開發具有油氣行業特色的AI模型,同時油氣智能體還可以融入一系列的智能工作流,將模型融入到業務流程中,實現AI在油氣行業產業鏈各個環節的落地,從場景上來實現行業專家的協同與共享,大幅度提升工作效率。

利用油氣智能體進行地震解釋場景的一個實踐:地震勘探採用人工方法激發地震波,地震波在向地下傳播的過程中間,遇到不同的地層可以發生反射並且傳回地表。接收裝置在地表採集到地震信號,然後計算機處理這些信號並且進行成像。

利用油氣智能體提供的AI使能工具,就可以通過對海量數據訓練出AI模型,在成像後的地震數據中找出斷層。同樣也可以利用AI模型,從地震數據中找到連續的層位,從而構建出地層模型的基本骨架。

通過地震勘探得到的基本骨架還不足以全面反映地層的各種性質,還需要結合測定儀器在井筒中測量獲得的各種數據,以確定地層的岩石物理性質。

利用地震數據得到的骨架和測定數據建立的初始模型,再利用深度學習技術,就可以對地震測井數據與油氣場之間的複雜關係進行精確的刻畫,從而對油氣儲層參數進行準確的預測,預測出來的油氣儲層參數,就可以實現AI找油找氣。

基於油氣智能體把AI應用到地震勘探領域,但深度學習需要大量帶有標註的序列樣本,地震數據人工標註成本高、質量差,有時候甚至是不可能做到的。爲了解決數據標註的問題,可以把地震知識融入到數學模型,建立模擬仿真,生成大量的斷層樣本數據,這樣的仿真方法可以大幅度減少人工參與的程度,提升樣本標註的效率。雲計算的強大算力可以訓練海量仿真樣本,實現基於AI的地震解釋,幫助專家提高解釋效率,所需的時間由原來的數個月可以減少到幾小時。

儲層預測是一個複雜的跨學科和多學科的問題,利用油氣智能體進行多模態數據建模,並與專家知識進行融合來解決這一難題。將地震解釋的結果與測井數據、行業專家經驗進行融合,通過AI進行行業知識的表徵,用以模型的推理,最後可以得到精確的儲層參數的預測結果。

油氣智能體在石油工業有着更加廣泛的用途,藉助油氣智能體在上游的勘探、開發與生產,未來可以實現智能油氣田,在中游的管道與儲運可以實現智能物流和智能倉儲,在下游的煉化和銷售可以實現智慧工廠、智慧加油站等應用場景。

油氣智能體將掀起石油工業的變革浪潮,人工智能正在推動石油行業的數字化發展和智能化發展。降本、增效、提質,AI將引領石油工業的未來。(文/雲科技時代)

【以上基於中國石油大學人工智能學院在華爲全聯接2020大會上的介紹】

 

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