石油圈
作者 | 李欣 竇宏恩
作者單位 | 中國石油勘探開發研究院
人工智能（AI）自誕生至今，已經歷了60余載的沉浮。日常生活中，AI 應用已進入人類衣食住行的方方面面，促使AI成為推動新一輪產業革命的核心技術。在油氣行業，AI也迎來了由點到線、由線到面、由面到體的多 層次快速發展，極大推動了全球石油企業的數字化轉型和智能化發展，成為油氣科技和產業發展的大趨勢，促使油氣工業向智慧化快速邁進。
石油圈公眾號：oilsns
?趨勢 01. AI應用于油氣勘探領域
成為精準找油降低成本的重要途徑
油氣勘探領域AI的發展在諸多方面取得較大進展。國內外開展的主要研究包括：地震屬性分析、巖相識別、地震反演、斷層識別、測井解釋、勘探目標智能評價及勘探方案智能優化等，并開發出相關軟件產品。這不僅減少了手工處理大量地質和地震數據的不準確性，成功進行構造、斷層、層序解釋，還可用于地震疊前和疊后數據分析，測井數據等多維度數據處理分析，得到能夠直接預測油氣的三維數據體，極大減少人工工作量，提高解釋精度。
世界較早采用AI進行地震解釋技術的公司是美國Geophysical Insights公司。2008年，該公司運用大數據分析、機器學習開發AI物探數據解釋軟件，發布了著名的地震數據處理軟件Paradise，成功將其用于地震數據解釋、地層屬性分析，特別是直接用于薄層油氣藏解釋、直接烴類指示（DHI）等方面。2018年，該公司在Paradise機器學習平臺上再次發布新的Geobody Analysis軟件。與以往軟件相比，該軟件減少了地震解釋的不確定性，推動了AI技術用于定量地震解釋技術的發展。
?趨勢 02. 數字孿生技術推動油氣田開發
向地質工程與生產一體化邁進
數字孿生是真實世界在虛擬世界的鏡像或映射，這種映射可聚合物理資產（設備或實體）的三維圖形、資產信息和實時動態信息，以工程為主導，創建一種直觀、可視、可操作及可控的新型業務動態系統。構建成功的系統可將虛擬世界應用于物理世界之前，優化系統流程并改進虛擬世界中的資本投資，將物理世界中的動態變化實時反饋到虛擬世界，實現實時動態參數優化并使其運行在最佳狀態。
在油氣行業，數字孿生使業主和運營商能夠從運營設備的多傳感器中收集實時數據，無論其位于何處，都可了解確切的運行狀態和所處的條件，可對這些油氣作業場景進行大數據智能建模，確定虛擬設備與現實環境設備同態運行的相互感知，并實現系統互補性優化調參和運行。
隨著AI、物聯網、VR、AR、XR和5G等技術的成熟，采用數字孿生使油氣行業從地面到地下（油藏）在線實時資產一體化優化成為現實。石油公司紛紛將數字孿生技術用于鉆井、油氣藏甜點識別、油氣藏描述與模擬、生產優化、采油井下及地面故障診斷、地面資源調配及風險預警等各環節，在降低不確定性的同時，極大地推動了油氣開發向地質工程一體化方向邁進。
?趨勢 03. 智能生產運維與控制
促使油氣產業鏈進入自動優化時代
在油氣行業，工業互聯網、物聯網、區塊鏈、可穿戴式裝置、無人機、機器人、端到端的邊緣計算等與AI相關的技術在物探、測井、鉆完井、采油及油氣田地面工程等被廣泛應用。油氣行業各領域的裝備與儀器正在全方位實現智能化信息采集、處理、解釋、優化與決策。
目前，國內外均已建成油氣田地面系統智能化三維設計和數字化交付的大數據智能管控平臺，井場引入機器人代替人類進行巡檢操作與作業等?；赩R、AR、XR技術實現油氣領域各個業務環節的數字孿生，已植入動態生產數據和智能應用，可在虛擬生產環境中實現對真實生產環境的感知，實現生產狀況顯示、歷史趨勢跟蹤、故障診斷、智能預警及警報、實時工況模擬、設備自停自啟自動運行，減少故障停機時間，逐步實現油氣田全產業鏈設備的動態運行狀態預測，實現持續的自主性生產優化，提升智能優化油氣生產的能力。
2019年，威德福子公司ForeSite宣布了全球首個將人工舉升、生產優化與物聯網基礎設施相結合的技術系統ForeSite Edge?？蛻艨稍诂F有設備上獨立安裝該系統，此項技術可通過實時數據和建模，調整舉升參數，實現持續的智能生產優化。用戶還可通過該系統快速評估每口油氣井的生產狀況，大幅提高生產效率、降低開采成本，這項技術已在全球應用約4.6萬口井。
?趨勢 04. AI油氣工業平臺建設
是智能油氣發展的主要趨勢
AI油氣工業平臺實現了多學科交互融合和勘探開發一體化，節省了各環節銜接所造成的時間與成本損耗，促進了協同創新?；诤Ａ繑祿驮朴嬎?，構建多專業、可操作、數據共享的平臺環境，可為油氣行業各領域數據、模型和解釋建立公共工作空間，將團隊、系統、軟件、新舊數據輸入到平臺環境中，通過融合實現協作效果的最大化，規范、統一并整合勘探、開發、鉆井等各個領域技術人員的業務?；诙鄬W科專業知識儲備，利用強大的數據庫，使得建模、模擬、數據分析和預測等復雜的計算過程變得更加智能和快捷。
AI平臺的體系架構遵循標準數據格式，將數據與應用解耦，消除了數據孤島和數據屯倉，使地震、儲層、油井等數據流清楚、可用，從構建勘探開發集成工作流開始，縮短整個工作周期，利用創新的數字化解決方案加速決策過程。
平臺基于開源數據、邊緣端、云原生及數字孿生等技術架構，可提供多云應用和管理、數據獲取、API接入數據平臺、微服務應用、信息安全等多項服務功能，支持大規模數據流處理，有效降低時延。同時，由于開源特性，其敏捷度也大幅提升，引入新能力的速度明顯加快。
?趨勢 05. AI是油氣高危行業
安全監控的重要手段
油氣行業上下游生產及作業中存在易燃易爆的原油、天然氣和化工原料，許多工業現場還存在機械裝備高速運轉等危險，不僅要防燃燒爆炸，還要防不利于安全生產的人和物的異常進入。
AI技術應用于圖像識別、語音識別和視頻監控與分析，使人工智能在油氣上下游生產作業中被廣泛用于安全監控中。在安全監控AI模塊中內置反欺騙模型，可檢測合成和錄制的語音。
鑒于生成式對抗網絡（GAN）能夠創建與人工生成的圖像無法區分的圖像，因此會出現不同的惡意應用程序試圖通過提供仿真照片而不是真實圖像來欺騙安全系統。為了防止類似的欺騙行為，已有更多的反欺騙技術被大規模使用，使AI成為高危行業用于安全監控的重要手段。
前景展望
展望未來，工業元宇宙是標志智慧油田形成的關鍵工業特征，也是智慧油田發展的高級階段?；赩R、AR、MR、XR的數字孿生技術高度發展，油氣工業領域將全面實現現實世界與虛擬世界的映射并存，形成萬網互聯、萬物互聯的不同功能AI平臺。未來的科研創新、生產實踐、經濟活動等將由自然人、機器人與虛擬人多體融合共存來完成。它們面對成千上萬的傳感器及其產生的數百萬億數據點，為智能中心源源不斷地提供信息。
油氣行業各個領域將實現數字孿生，智慧地質、智慧鉆井、智慧完井、智慧油田、智慧管道和智慧煉廠等全面建成，油氣工業發展全面進入智慧化時代。人機友好交互，油氣工業各領域產業鏈具備自感知、可感知、自修復功能，油氣上下游全產業鏈各環節各層面將實現實時可視化。人們不僅可以直觀看到油藏中、地面管道中的油氣水流動，同時還可以聽到其流動的聲音，讓經營者實時、直接地觀察地下生產動態，并準確地預測未來變化。除此之外，還可實時在全產業鏈范圍內完成資源的合理調配、生產運行優化、故障判斷、風險預警等，實現實時效益評估，在真正意義上實現上下游一體化優化。預計2035—2040年，油氣田將邁進遠程無人化控制的智慧油氣田初級至中級時代。
來源：《中國石油報》
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