劉 安
中石化中原油田分公司石油工程技術(shù)研究院 河南濮陽 457001
根據(jù)油氣田的實際發(fā)展?fàn)顩r,要實現(xiàn)油氣田的科學(xué)合理開發(fā),必須對油氣田的儲氣量、油藏進(jìn)行細(xì)致的測試,并運用科學(xué)合理的技術(shù)手段,使其能從地下抽出并利用高效的油氣輸送途徑,在生產(chǎn)過程當(dāng)中,可以獲得滿意的石油和天然氣,從而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)利益。為促進(jìn)國家社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,保證石油和天然氣的需求量,必須圍繞油氣田的開發(fā)展開論述。隨著石油工業(yè)信息化的不斷深入,油田的開發(fā)與管理也逐漸向信息化、智能化方向發(fā)展。然而,目前國內(nèi)對油氣田知識庫的建設(shè)和管理還沒有做好充分的準(zhǔn)備,導(dǎo)致了油田企業(yè)信息化進(jìn)程的加快,導(dǎo)致信息資源很難實現(xiàn)共享和有效利用。
在油氣田開發(fā)早期的設(shè)計當(dāng)中,僅有發(fā)現(xiàn)井和少量評價井是必需的,因而無法清晰地認(rèn)識到整個油氣田的儲量。油氣田數(shù)據(jù)資料的多少,直接關(guān)系到油氣田的開發(fā)與利用規(guī)劃。對于一些構(gòu)造簡單、儲量豐富、儲層資料豐富的油田,該方案的可信性更高,但在構(gòu)造復(fù)雜的斷塊、構(gòu)造一巖性、巖性油藏等方面,概念設(shè)計的難度比較大。所以,在不同的環(huán)境下,根據(jù)不同的概念和相關(guān)需要做出相應(yīng)的設(shè)計方案和開發(fā)程序。
加強(qiáng)油氣勘探開發(fā)力度,保障國家能源安全,已成為當(dāng)務(wù)之急。但是,由于高質(zhì)量的礦產(chǎn)資源得到了大量的開發(fā),使得剩余資源的開采變得困難、費用增加,急需采用新的技術(shù)來提高石油的勘探和利用效率。在大數(shù)據(jù)、人工智能(artificial intelligence,AI)、5G、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展,油氣田的智能化程度將不斷提高,這不僅是降低成本、提高產(chǎn)量的重要手段,而且也是石油技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。石油產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè),一直以來都是新技術(shù)、新方法研究的重點領(lǐng)域。中國由于高質(zhì)量的石油資源得到了大量的開發(fā),其剩余儲量的開采變得更加困難,從而就出現(xiàn)了原油質(zhì)量差、老油田含水高、油價低以及環(huán)境污染等問題的挑戰(zhàn)。
大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)的應(yīng)用,為油氣田智能化發(fā)展提供了新的動力,也為油氣田智能化的發(fā)展與建設(shè)注入了新的活力。不論是在教育、互聯(lián)網(wǎng)、金融、醫(yī)療等各方面,都有很好的應(yīng)用前景。而作為國家社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱產(chǎn)業(yè),石油產(chǎn)業(yè)歷來是新技術(shù)、新方法應(yīng)用的試驗田。但是,目前我國石油工業(yè)發(fā)展當(dāng)中的人工智能技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)還處于起步階段。近幾年來,隨著我國高質(zhì)量油田的不斷擴(kuò)大,剩余油氣田的開采難度日益突出,同時也存在著質(zhì)量低劣化、油價低、環(huán)境污染等問題。第四次工業(yè)革命必然會與石油產(chǎn)業(yè)緊密結(jié)合,從而促進(jìn)油氣田的智能化發(fā)展,從而降低油價。智能油氣田以石油、天然氣物流為發(fā)展的主線,在自動化信息采集和控制的基礎(chǔ)上,通過優(yōu)化過程、轉(zhuǎn)變經(jīng)營觀念,實現(xiàn)自動調(diào)整、整體感知、智能預(yù)測,實現(xiàn)決策的優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,建立了智能化采油與智能儲層生產(chǎn)鏈,促進(jìn)了生產(chǎn)運行、生產(chǎn)工藝、儲層管理的進(jìn)一步完善。參見圖1。
圖1 基于大數(shù)據(jù)和人工智能的智能油氣田生產(chǎn)鏈條
油氣田勘探是一項包含了多種復(fù)雜的學(xué)科以及繁瑣內(nèi)容的工作內(nèi)容。相關(guān)勘探工作者往往需要收集和整理地質(zhì)、測井和地球物理資料,以便對油氣田資源的分布情況有一個初步的認(rèn)識。龐大的數(shù)據(jù)量和復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型,極大地消耗了相關(guān)工作人員的大量時間和精力:一方面,他們花在收集和整理相關(guān)數(shù)據(jù)上的時間;另一方面,由于數(shù)據(jù)資料的不準(zhǔn)確,會給油氣田勘探帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。如何將這些繁瑣、龐大的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行有效的整合,避免在采集和整合過程當(dāng)中出現(xiàn)重復(fù)的成本和人力,對于各個油氣田企業(yè)來說都是非常重要的。
經(jīng)過多年的實踐和摸索,目前已有的資料信息自動整合和管理軟件為建立綜合協(xié)作平臺打下了堅實的基礎(chǔ),在油氣田勘探和生產(chǎn)過程當(dāng)中,各部門、各學(xué)科間的信息共享,大大提高了工作效率。無論是中國石化重慶涪陵地區(qū)的涪陵綜合油氣資源綜合信息平臺,中國石油川慶鉆井集團(tuán)建設(shè)的綜合信息平臺,都為油氣資源綜合利用提供了有力的支撐。目前,大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于油氣田勘探工作,包括地質(zhì)信息集成、甜點區(qū)域的識別或者地震資料數(shù)據(jù)的分析與處理。
首先,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)可以加快石油天然氣勘探數(shù)據(jù)的查詢與分析,提高其準(zhǔn)確性和時效性。利用大數(shù)據(jù)生成的人工智能系統(tǒng)能夠迅速地識別語義,通過與內(nèi)部數(shù)據(jù)的聯(lián)系,迅速作出反應(yīng),從而大大節(jié)約了相關(guān)員工的時間和財務(wù)費用。其次,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行甜品區(qū)油氣儲層識別是可行的。地表土壤當(dāng)中的微滲漏會對儲層造成一定的影響,而利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對樣品中的微生物成分進(jìn)行分析,就可以很好的判斷并顯示出這一區(qū)域的石油和天然氣,從而大大提高了甜點區(qū)域的預(yù)報精度。
在油氣田開發(fā)當(dāng)中,大數(shù)據(jù)技術(shù)在石油、天然氣勘探當(dāng)中的應(yīng)用要求更加廣泛,也更加迫切。油氣田的開發(fā),不僅要承擔(dān)在勘探過程當(dāng)中所積累的大量地質(zhì)資料,還要為精細(xì)的油氣儲層描述模型的建立和制定,但在數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)處理等方面也存在著諸多問題。隨著油氣田的發(fā)展,在平臺、管道、單井等設(shè)備上都安裝了傳感器,這是一項非常龐大的數(shù)據(jù)采集工作,在過去的數(shù)十年里,數(shù)據(jù)的積累是非常龐大的,想要將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、分析、存儲,都是一件非常困難的事情。利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對油氣田資源進(jìn)行有效的處理與分析工作,這樣就可以極大地提高油氣資源的利用效率。
將人工智能應(yīng)用到油氣藏建設(shè)中,能夠重新預(yù)測井產(chǎn)量、含水率以及采油速度和注水量等相關(guān)指標(biāo),并能夠根據(jù)實際的開發(fā)情況進(jìn)行調(diào)整,實現(xiàn)對井筒的實時調(diào)節(jié)和調(diào)整,并在儲層當(dāng)中布設(shè)了地質(zhì)儲層感知裝置,實現(xiàn)了對井下的壓力、溫度、流量等相關(guān)數(shù)據(jù)的有效收集,為后續(xù)開展儲層優(yōu)化分析工作,打下了扎實基礎(chǔ)。
對地面油氣生產(chǎn)、處理、集輸?shù)壬a(chǎn)流程進(jìn)行持續(xù)的監(jiān)控,并針對油氣田開發(fā)過程中的實際需求來進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整,通過改進(jìn)工藝和設(shè)備參數(shù),來降低能耗,提高HSE管理效果,提升生產(chǎn)效益,降低生產(chǎn)費用,降低風(fēng)險。除此之外,要著重于有關(guān)的設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)的自動監(jiān)測,定期開展設(shè)備狀態(tài)的常規(guī)檢查和檢測,及早地察覺到設(shè)備的潛在問題,并依據(jù)專業(yè)人員的診斷和分析,進(jìn)行有目標(biāo)的維修和保養(yǎng),加強(qiáng)對設(shè)備的整體控制,降低綜合成本,提高設(shè)備的利用率。
改變工作方式、管理機(jī)制,優(yōu)化流程以及技術(shù)支撐的協(xié)同環(huán)境,實現(xiàn)跨地域、跨學(xué)科專業(yè)的協(xié)作,使技術(shù)人員能夠更好的利用各個專業(yè)的技術(shù)資源。多學(xué)科的專業(yè)化合作,是將油藏、采油工藝和生產(chǎn)作業(yè)有機(jī)地結(jié)合在一起,將不同的技術(shù)人員聚集在一個平臺,以充分發(fā)揮專業(yè)水平,提高整體的決策水平,從而提升石油與天然氣的產(chǎn)量。通過多個管理層次的協(xié)調(diào),在發(fā)生突發(fā)事件時,可以及時掌握現(xiàn)場的狀況和資源的分配,并發(fā)布緊急命令,有效解決了信息共享滯后以及資源協(xié)調(diào)難的問題,節(jié)省了工作量,提高了工作效率。
從目前來看,我國油氣田開發(fā)工作的相關(guān)前景十分樂觀,由于環(huán)境問題日益嚴(yán)重,人們對天然氣資源的開發(fā)程度也有了顯著提高,這樣就可以解決天然氣供不應(yīng)求的問題,增加對清潔能源的使用,減少對環(huán)境的污染程度。近幾年來,我國石油、天然氣開發(fā)技術(shù)不斷地進(jìn)行著革新與改進(jìn)。采用信息化、智能化的管理方式,可以促進(jìn)油氣田的發(fā)展,增加社會經(jīng)濟(jì)效益,這樣就可以在很大程度上控制油氣田開發(fā)的成本投入,從而就提高了資源利用率,推動產(chǎn)量的提升。
(1)建立內(nèi)部同一的油藏模型,科學(xué)的油藏模型,能夠推動油氣田開發(fā)工作順利開展,同時也能夠讓油氣資源更加透明化,提高儲量經(jīng)濟(jì)價值。將大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)應(yīng)用其中,可以通過對收集上來的油藏數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,進(jìn)一步修正油藏模型,從而使模型更精確地反映出儲層的真實情況,為油氣田的合理開發(fā)提供科學(xué)指導(dǎo)。
(2)充分結(jié)合歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及傳感器傳輸?shù)木聰?shù)據(jù),建立多維度、全周期三維油藏數(shù)字孿生模型,通過模擬油藏的實際情況,來準(zhǔn)確預(yù)報油藏的動態(tài)演變并模擬開發(fā)流程。通過對不同開發(fā)方案、不同生產(chǎn)措施的影響進(jìn)行檢驗工作,減少開發(fā)方案的盲目,提高工程項目技術(shù)的科學(xué)性,達(dá)到地質(zhì)和工程的綜合協(xié)調(diào),提高油田的采收率。
(3)對油藏開發(fā)方案和生產(chǎn)管理進(jìn)行整合,進(jìn)一步借助大數(shù)據(jù)技術(shù)來構(gòu)建綜合模型,實現(xiàn)油藏開發(fā)的可視化和智能化。利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)管理與數(shù)據(jù)挖掘技術(shù),從海量數(shù)據(jù)當(dāng)中發(fā)掘出隱藏在數(shù)據(jù)當(dāng)中的有用信息。通過將壓裂參數(shù)轉(zhuǎn)化為實時數(shù)據(jù),使相關(guān)油田技術(shù)人員能夠及時地調(diào)整當(dāng)前的方案,并通過自動化的井控設(shè)備實現(xiàn)對油藏開發(fā)工作的精確控制。
眾所周知,我國石油目前占有大量的地?zé)豳Y源,近幾年來,隨著國家社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,國家的整體實力得到了極大的提高,在科學(xué)技術(shù)方面的研究上也取得了長足的進(jìn)步,在資金、人才、技術(shù)等方面,為油氣田技術(shù)發(fā)展提供了多種保障。智能化油氣田是目前油氣田發(fā)展的相關(guān)需要,它將為油田勘探和開發(fā)過程當(dāng)中帶來更多的現(xiàn)實問題提供有力的解決方案。智能化油氣田的目標(biāo)是實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化、協(xié)同決策、高效、遠(yuǎn)程生產(chǎn)管理和實時化,保證產(chǎn)量的穩(wěn)定,為國家經(jīng)濟(jì)從高水平向高質(zhì)量發(fā)展,提供有力的保障。