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15大“智能”勘探开发技术,提速油气勘探开发力度

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自2018年,中国的油气行业在保卫国家能源安全的战略背景下,呈现出全面提速和复苏的景象,甚至吸引了国际投资者的目光。然而,如何将这一切转变为实实在在的产量增长呢?“科技是第一生产力”或许能够回答一部分。

作者 | 郭永峰

我国唐代著名诗人王维,在其不朽名篇《鸟鸣涧》中,用“月出惊山鸟,时鸣春涧中”诗句,形容寂静春山之中,一轮明月可以惊醒歇息山鸟,引发群山间小溪的阵阵鸟鸣声。而近期在国际石油行业,由于石油勘探开发新技术、新仪器、新装备的涌现,世界石油行业,特别是海洋石油行业,面临新的腾飞与突破,呈现一派“月出鸟鸣,春机盎然”的蓬勃景象。

如今,随着我国经济发展和城市化的不断推进,能源消费在快速增长,石油天然气对外依存度也日渐走高。在响应国家能源安全战略下,“三桶油”纷纷做出回应。例如,中海油提出“七年行动计划”,到2025年油气勘探工作量、地下油气储量均“翻一翻”。

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在这样的背景下,我国油气行业的复苏和提速,也急需一轮“明月”,而这轮明月当属“第一生产力”的科技。近三年来,国际石油公司在油气勘探开发领域,从四项工艺范畴,大力引入与成功创新了15项新技术与新装备,并在不同程度上取得现场应用初步成果。

这四项工艺范畴,包括地球物理勘探工艺、油气地质与油藏工艺、石油钻井测井装备工艺,以及油气田开发工艺等。具体说来,涵盖“智能”地球物理勘探系列技术、“智能”油藏地质系列技术、“智能”石油钻井测井系列技术,以及“智能”油气开发系列技术。

地球物理勘探作业,是油气田开发中的“尖兵”。所以,在地球物理作业中运用现今时代最为先进的技术,对于发现更多及更大的油气田,有着举足轻重的作用。本篇文章我们将从“智能”地球物理勘探方面分享国际上的新技术及应用情况。

使用“压缩传感勘探技术”的“智能”物探作业

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美国石油界最先采用“智能物探”技术,在保证3D勘探图像精度前提下,大力减少物探作业采集数据的数量,从而缩短物探作业周期,降低作业成本,提高石油物探作业效率。

美国公司的一项重要前沿技术,即为“压缩传感(Compressive Sensing)”技术。2015年以来,美国ConocoPhillips(康菲)石油公司开展“压缩传感(Compressive Sensing)”技术研究与应用,用以改进原有的常规3D石油物理勘探技术,获得重要进展。

1.“智能物探”技术背景

当前随着油气勘探目标的日益复杂化,要求地震数据采集更加精细化。虽然世界石油公司仍然采用高密度地震数据采集,以满足地震信号采样的要求,但是常规3D地震数据采集,采集周期较长,生产成本较高。

美国ConocoPhillips(康菲)石油公司利用“压缩传感勘探技术”,改进原有的3D石油地震勘探过程,在保持原有3D数字采集质量基础上,缩短地震数据采集周期,降低地球物理勘探成本。目前已经完成商业应用。

2.“智能物探”技术原理

所谓“压缩传感(Compressive Sensing)”技术,是近10年来世界上迅速推广的一种计算机数字采集新技术。其原理是在数据采集过程中,通过设置相对较少的传感器,采集相对较少的数据,利用各种数据手段,获得尽可能多的原数据信息。

详细说,在油气地球物理勘探中,通过采集相对较少的数据,经过系列数学转换,获得更多与更清晰的地质剖面信息。

我们可以用智能手机照像作为实例,说明“智能物探”中“压缩传感”技术工作原理。常规智能手机照像时,拍照对象被均匀划分为“千百万个点”,也就是我们所说的照像机“像素”,以完成对物体影像的描绘。

而我们若使用带有“压缩传感”技术的智能手机照像,则手机可以根据照像物体曲线的变化程度,与在整个图像中的重要程度,自动划分照像“像素”的密度,从而使同一照片在像素数量大为减少情况下,也能获得高质量与高清晰度的照片。

3.“智能物探”技术应用

由于“压缩传感勘探技术”进行地球物理勘探时,采集的数据相对较少,故作业周期短,施工效率高。而且还保障原有的3D地球物理勘探作业成果质量。

美国ConocoPhillips(康菲)石油公司,于2017年对此新技术进行商业应用。该公司在美国Alaska(阿拉斯加)进行的地球物理勘探作业,使用12缆深海物探船,拖缆间距为50m,而“双源”触发器间距为18.75m。

在物探作业中,该公司利用“非规则优化采样(NUOS)”方法,进行震源间距变化,从最小间距12.5m到最大30m,改变震源发射点,从而达到最优物探效果。

此外,在作业中,采用该公司研发的“压缩地震成像技术(CSI)”,包括“非规则优化采样(NUOS)”、混源采集技术、数据重建技术等,克服北极圈作业的环境与季节限制,获得高分辨率的地层图像。

“人工智能地震解释”技术

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关于人工智能地震解释技术,最近的一次巨头间跨界合作当属去年5月份道达尔和谷歌云签署协议,开发人工智能。协议的核心是开发一套能通过读取地震数据信息(利用计算机成像技术)和自动分析技术文档(利用自然语言处理技术)对地下进行成像解释的人工智能程序。这套程序能让道达尔的地球物理、储层和地理信息工程师更快速高效地发现和评价油气藏。

1.“人工智能地震解释”技术背景

所谓“人工智能地震解释”技术,实际上是“利用机器人进行石油物探的地震成果解释”。在当前世界各国的油气田的勘探开发中,地球物理勘探的数据的采集量越来越大,越来越多被各种文献称之为“海量”数据。

伴随这一现象,世界各大石油公司雇佣的石油物探解释工程师也越来越多。这种数据量大,解释专家多的倾向,导致石油物探作业成本居高不下,而且解释周期也不断延长,无法满足世界各国勘探开发新的油气田的要求。

2.“人工智能地震解释”技术应用

世界最早进行用于石油勘探的地球物理数据机器解释的公司,为美国Geophysical Insights公司。此公司位于美国Houston(休斯顿),于2008年开始尝试运用人工智能,进行物探数据解释,公司开发世界著名的机器学习地震数据处理软件,Paradise®。

美国Geophysical Insights公司将机器人学习技术、大数据分析技术等,成功用于地震数据解释、地层属性分析,特别是直接用于薄层油气藏解释、直接烃类指示(DHI)等方面。由于机器人学习与解释,减少地震解释的不确定性,从工艺上推动国际上定量地震解释技术的发展。

此外,以色列公司在如何开展“人工智能地震解释”方面也值得参考。以色列的Paradigm (帕拉代姆)地球物理公司,其为当今世界最大的地球物理软件开发与应用服务公司,在世界各国设有30多个子公司/代表处。

2017 年,Paradigm公司应用“机器智能”与“无监督处理”的多层神经网络(Unsupervised Neural Networks),进行地层岩石属性预测工作。这实际上是基于机器学习的地震解释技术的探索与应用。Paradigm公司开发用于岩相分类的机器学习算法,嵌入SeisEarth 解释平台,通过概率方法得到岩相数据体,以此描述岩相类型和分布。

以色列的Paradigm (帕拉代姆)地球物理公司的机器学习与解释方法,不仅运行速度快,而且所需人力少。解释过程中,可以在量化不确定性分析时减少猜测,提供更加稳定的油藏描述结果。该公司于2017年,应用相分类的机器学习算法,重新对美国二叠盆地地层数据进行分析,从而获得由各类岩性组成的3D 地质体。

以色列Paradigm公司基于机器深度学习等人工智能技术的地震解释,充分利用海量数据,通过大数据分析,可大幅缩短模型处理时间。从而最终改善地震道属性实时计算,以及复杂地区盆地视觉分析,达到获得更精确的地下油气藏信息,提高钻探成功率的目的。

在我国加大勘探开发力度的背景下,面临着人才、技术及设备等多方面的挑战。而在当下技术革新浪潮下,技术又是重中之重。对于推动我国油气勘探开发,从智能地球物理勘探角度,您认为还有哪些技术需要攻关或借鉴呢?欢迎添加小编微信交流。另外,下一篇文章,我们将从“智能”油藏地质方面,分享探讨哪些新技术对于加快我国油气勘探开发有着重大影响。

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评论 2

  1. #1

    “智能物探”,“人工智能地震解释”,毫无疑问是石油勘探中高效科学的技术和方法,笔者期待下一篇地质方面的文章发表,然后,再一起探讨。

    匿名3年前 (2019-03-19)回复
    • 好的,谢谢你的关注

      匿名3年前 (2019-03-21)回复