平英奇 申方樂(lè) 周南 李鵬 呂繼

摘 要：大數(shù)據(jù)技術(shù)已逐漸滲透進(jìn)社會(huì)生產(chǎn)生活的各行各業(yè)中。石油地質(zhì)行業(yè)雖然是傳統(tǒng)行業(yè)，但涉及學(xué)科和領(lǐng)域眾多，在長(zhǎng)期的勘探實(shí)踐中積累的各方面數(shù)據(jù)和信息量非常龐大。隨著油氣勘探理論和技術(shù)水平的提高，油氣勘探工作正逐漸向大數(shù)據(jù)化邁進(jìn)。目前我國(guó)石油消耗量已位居全球前列，但我國(guó)自身石油資源量卻因快速消耗而逐漸減少，勘探難度不斷提高加大。如何精準(zhǔn)快速地在眾多數(shù)據(jù)中快速高效地提取有用信息，成為提高勘探成功率的關(guān)鍵。將大數(shù)據(jù)技術(shù)和油氣勘探過(guò)程相結(jié)合，必將為油氣勘探行業(yè)的快速發(fā)展提供重要支撐。該文針對(duì)油氣勘探工作的特點(diǎn)，對(duì)目前大數(shù)據(jù)技術(shù)在該行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并對(duì)其存在問(wèn)題和相應(yīng)的對(duì)策進(jìn)行初步探討。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)技術(shù) 油氣 地質(zhì)勘探 應(yīng)用分析

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）01（b）-00-02

1 油氣勘探大數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

油氣勘探是一項(xiàng)涉及學(xué)科較多，工程量巨大的工作，數(shù)據(jù)貫穿著石油勘探的整個(gè)過(guò)程?？傮w來(lái)說(shuō)，油氣地質(zhì)行業(yè)大數(shù)據(jù)具有以下特點(diǎn)。

（1）數(shù)據(jù)量大。油氣勘探數(shù)據(jù)往往規(guī)模巨大，如三維地震勘探數(shù)據(jù)其體量甚至可達(dá)PB級(jí)。另一方面，隨著勘探過(guò)程的持續(xù)進(jìn)行，原始數(shù)據(jù)和成果數(shù)據(jù)、老數(shù)據(jù)和新數(shù)據(jù)不斷積累，數(shù)據(jù)量日益增加。這些海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在該行業(yè)的應(yīng)用前景十分廣闊。

（2）類型繁多。油氣勘探工程涉及多門學(xué)科、多種技術(shù)，數(shù)據(jù)類型眾多。主要包括測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、錄井?dāng)?shù)據(jù)、鉆井?dāng)?shù)據(jù)、地震數(shù)據(jù)、重磁勘探數(shù)據(jù)和地球化學(xué)數(shù)據(jù)等。此外，在油氣勘探的不同階段，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)類型也有所不同，譬如野外地質(zhì)露頭資料，野外地質(zhì)填圖資料，遙感影像資料、巖心樣品資料等。這導(dǎo)致油氣勘探資料具有明顯的多元性。

（3）時(shí)空關(guān)聯(lián)性。油氣藏的形成是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，在其發(fā)展演化過(guò)程中，地質(zhì)作用受到多種因素影響，導(dǎo)致地質(zhì)條件十分復(fù)雜，進(jìn)而導(dǎo)致不同時(shí)期、不同地區(qū)油氣成藏規(guī)律迥異。但在一定的區(qū)域范圍內(nèi)，這些油氣的分布在時(shí)間和空間上有一定的關(guān)聯(lián)，遵循一定的規(guī)律[1]。運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，可更好地分析相同地質(zhì)條件下油氣分布的規(guī)律性。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣勘探中的應(yīng)用現(xiàn)狀

大數(shù)據(jù)分析技術(shù)在油氣勘探的各個(gè)方面、各個(gè)步驟中均得到了良好運(yùn)用[2]，如地震數(shù)據(jù)屬性提取、儲(chǔ)層建模、鉆井方案優(yōu)化、油氣資源評(píng)價(jià)和生產(chǎn)方案優(yōu)化等方面。這些技術(shù)的運(yùn)用對(duì)提高油氣勘探效率和降低成本有明顯促進(jìn)作用。目前大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣地質(zhì)勘探過(guò)程中主要應(yīng)用在以下方面。

2.1 基礎(chǔ)地質(zhì)條件的研究

油氣勘探的第一步工作就是搞清楚勘探區(qū)域的基本地質(zhì)情況，譬如不同構(gòu)造帶、不同層位的主次斷裂的發(fā)育情況等。對(duì)于油氣勘探目標(biāo)區(qū)域的地質(zhì)條件的研究和掌握的程度，直接關(guān)系著油氣勘探的成敗。因此，油氣勘探的前期對(duì)地質(zhì)條件的研究顯得尤為重要。對(duì)于地質(zhì)條件較為復(fù)雜的勘探區(qū)，不同區(qū)帶的斷裂等數(shù)據(jù)差異巨大，但往往存在一定的關(guān)聯(lián)性和規(guī)律性，這為大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入提供了可能性。通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)，對(duì)斷裂等數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和管理，建立一個(gè)一體化程度較高的管理和預(yù)測(cè)模型，可使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣勘探程序的第一環(huán)節(jié)得到有效應(yīng)用。

2.2 地震勘探數(shù)據(jù)處理

地震勘探是石油地質(zhì)勘探中十分重要的技術(shù)，其流程包括地震資料的采集、處理、解釋等。大數(shù)據(jù)技術(shù)在地震勘探的多個(gè)環(huán)節(jié)均已得到應(yīng)用。在地震數(shù)據(jù)的解釋環(huán)節(jié)，可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)從地震屬性中提取出地震波的振幅、頻率、相位、能量、波形等多種參數(shù)，以及這些參數(shù)的梯度變化等信息。大數(shù)據(jù)技術(shù)的引入，一方面使得解釋人員對(duì)地震數(shù)據(jù)的處理效率、合理性、準(zhǔn)確性大大增加，另一方面可使以往那些容易被忽略的、有潛在價(jià)值的地震數(shù)據(jù)更容易被識(shí)別。

目前世界幾個(gè)大型石油巨頭公司均用到了大數(shù)據(jù)技術(shù)：美國(guó)雪佛龍公司在地震數(shù)據(jù)處理的多個(gè)步驟（如儲(chǔ)層的分析和識(shí)別）中均用到了Hadoop技術(shù)[3]，通過(guò)高性能計(jì)算機(jī)對(duì)地震數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，并將處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行分析。荷蘭殼牌石油公司在地震勘探過(guò)程中運(yùn)用云計(jì)算技術(shù)實(shí)時(shí)采集和分析各種勘探開發(fā)數(shù)據(jù)，使油氣開采的成功率明顯提高。在國(guó)內(nèi)，三大石油公司均開始嘗試將大數(shù)據(jù)引入油氣勘探中，而地震勘探更是大數(shù)據(jù)應(yīng)用的主戰(zhàn)場(chǎng)[4]。我國(guó)最大的物探公司東方地球物理勘探公司，利用大型超算中心的GPU集群，使得地震數(shù)據(jù)的處理效率突飛猛進(jìn)，節(jié)省了大量人力、物力和時(shí)間成本。

2.3 油氣井產(chǎn)能的預(yù)測(cè)

大數(shù)據(jù)的本質(zhì)是預(yù)測(cè)，也即從大量數(shù)據(jù)中挖掘有用信息，并對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，為決策者制定合理的應(yīng)對(duì)方案提供科學(xué)依據(jù)和支撐。目前已有石油公司嘗試通過(guò)油氣田生產(chǎn)過(guò)程中收集到的大量數(shù)據(jù)，對(duì)油氣井后期的產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測(cè)，這種方法對(duì)于老井尤其有用。由于老井開采時(shí)間較長(zhǎng)，其產(chǎn)能嚴(yán)重下降，成本顯著增加，后期能否產(chǎn)生效益的不確定性大為增加。但這些老井在長(zhǎng)期開采過(guò)程中已積累了大量的相關(guān)數(shù)據(jù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)可通過(guò)對(duì)老井的地震、鉆井和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的分析，將儲(chǔ)層和產(chǎn)能的變化情況實(shí)時(shí)的提供給決策者，方便工作者對(duì)后期的開采情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)其開發(fā)方案進(jìn)行改造和優(yōu)化，使老井的生產(chǎn)效益實(shí)現(xiàn)最大化。

2.4 油氣相關(guān)設(shè)備的維護(hù)

從油氣的上游勘探開發(fā)到下游的冶煉運(yùn)輸，涉及到大量的專業(yè)設(shè)備，這些設(shè)備的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)需要石油公司付出較高成本。如將大數(shù)據(jù)技術(shù)運(yùn)用到各項(xiàng)設(shè)備的故障預(yù)測(cè)和性能維護(hù)方面，可達(dá)到較好的節(jié)能減耗效果。要實(shí)現(xiàn)這一目的，需在油氣的勘探、開采、冶煉和運(yùn)輸過(guò)程中，收集包括壓力、溫度、體積在內(nèi)的各種相關(guān)數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的消耗和損壞情況等，并將這兩類數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，分析兩者之間的關(guān)聯(lián)性并總結(jié)其規(guī)律。通過(guò)上述途徑，就可利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)容易出現(xiàn)故障的部件和故障發(fā)生的位置、頻率和事故的原因等進(jìn)行科學(xué)性預(yù)測(cè)，以采取針對(duì)性的措施，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障的自動(dòng)化預(yù)測(cè)，以達(dá)到提高維護(hù)效率、節(jié)省維護(hù)成本的目的。

3 大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣勘探中所面臨的問(wèn)題

大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣勘探領(lǐng)域前景十分廣闊，其推廣和應(yīng)用必將帶動(dòng)石油勘探行業(yè)的發(fā)展。但是目前來(lái)看，大數(shù)據(jù)技術(shù)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段，尚有較大發(fā)展空間，其發(fā)展受到多方面因素的制約。

制約油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展的最大的因素是數(shù)據(jù)共享問(wèn)題[4]，這是橫亙?cè)谟蜌獾刭|(zhì)大數(shù)據(jù)發(fā)展面前的一大鴻溝。油氣勘探是一項(xiàng)程序復(fù)雜且工程量巨大的工作，涉及到多個(gè)地區(qū)、多家公司、多個(gè)部門。在幾十年的油氣勘探歷程中，不同的單位和部門已經(jīng)積累了大量的油氣勘探地質(zhì)數(shù)據(jù)，但由于這些數(shù)據(jù)可能涉及到各方利益，往往具有較高的保密性，導(dǎo)致各部門之間缺乏資源共享。如何將這些數(shù)據(jù)整合起來(lái)，搭建高效共享的油氣勘探開發(fā)及科研平臺(tái)，這是油氣勘探大數(shù)據(jù)技術(shù)面臨的最大問(wèn)題。

制約油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)發(fā)展的另一大因素是人才問(wèn)題。大數(shù)據(jù)技術(shù)本身是一個(gè)新興行業(yè)，其在油氣勘探行業(yè)的應(yīng)用也屬于初級(jí)階段，目前油氣勘探大數(shù)據(jù)行業(yè)相關(guān)的人才仍然比較缺乏。另一方面，我國(guó)的油氣勘探公司大多是大型壟斷國(guó)企，由于長(zhǎng)期的管理體制問(wèn)題，思維相對(duì)于互聯(lián)網(wǎng)公司來(lái)說(shuō)有些守舊，技術(shù)更新也較慢；而高端的大數(shù)據(jù)技術(shù)大多掌握在新興的互聯(lián)網(wǎng)公司手中。以往兩者之間的技術(shù)交流和合作較少，這在一定程度上也制約著油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

大數(shù)據(jù)技術(shù)向油氣勘探領(lǐng)域的滲透，為油氣勘探工作的發(fā)展提供了前所未有的機(jī)遇，也帶來(lái)了挑戰(zhàn)。油氣勘探行業(yè)從上游到下游花費(fèi)了大量的人力和物力才積累了巨量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)如果不能共享，則將永遠(yuǎn)束之高閣，永無(wú)用武之地。油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的核心問(wèn)題不在于數(shù)據(jù)，也不在于技術(shù)，最大難點(diǎn)在于人，在于能否改變思想認(rèn)識(shí)，讓數(shù)據(jù)能夠有效共享，以促進(jìn)油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)共享平臺(tái)的建設(shè)，得這些數(shù)據(jù)能夠發(fā)揮最大的作用。此外，油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展也需大力發(fā)展先進(jìn)的信息技術(shù)，促進(jìn)石油公司和互聯(lián)萬(wàn)公司的技術(shù)合作和交流，并加大相關(guān)人才的培養(yǎng)力度，從而不斷地改進(jìn)油氣地質(zhì)大數(shù)據(jù)技術(shù)，提升我國(guó)油氣勘探開發(fā)的能力和水平。

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