人工智能引擎掀起油氣勘探開(kāi)發(fā)新革命

  近年來(lái)，我國對油氣的需求不斷攀升。統計數據顯示，2018年我國石油凈進(jìn)口量為4.4億噸，原油對外依存度達到70.9%。為了加大油氣供應，國內石油企業(yè)加大了石油勘探力度，提出了更高的要求，這對勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域帶來(lái)了前所未有的壓力。一方面，勘探難度越來(lái)越大，我國已探明石油儲量中低滲、超低滲儲量占70%，已開(kāi)發(fā)油田綜合含水率達89.35%，原油儲量和產(chǎn)量的提升面臨巨大壓力；另一方面，石油生產(chǎn)成本居高不下，企業(yè)效益難以控制。此外，生態(tài)環(huán)境保護和綠色發(fā)展對石油開(kāi)發(fā)提出了新的挑戰。

那么，如何消除勘探痛點(diǎn)，將蘊藏在地下的更多油氣資源開(kāi)采出來(lái)，以滿(mǎn)足國家日益增長(cháng)的能源需求？國內外專(zhuān)家研究認為，人工智能是解決石油勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)面臨的一系列難題的技術(shù)和途徑。人工智能技術(shù)正在給勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域帶來(lái)顛覆性變革。

石油勘探領(lǐng)域的顛覆性變革

    近幾年來(lái)，國內外越來(lái)越多的石油企業(yè)選擇擁抱人工智能，或自主研發(fā)，或與IT巨頭聯(lián)手，加大人工智能等新一代信息技術(shù)在勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的應用，試圖通過(guò)新技術(shù)的應用，促進(jìn)企業(yè)數字化轉型。而在此過(guò)程中，不同石油公司的智能化水平差距正在不斷拉大。

    國內方面，中國石油將包括認知計算平臺在內的華為云工業(yè)智能體新技術(shù)引入生產(chǎn)實(shí)踐，用知識圖譜、自然語(yǔ)言處理和機器學(xué)習等人工智能技術(shù)進(jìn)行知識體系的構建、計算和應用，為油氣勘探開(kāi)發(fā)科研、生產(chǎn)管理提供智能化分析手段，支撐油氣勘探開(kāi)發(fā)增儲上產(chǎn)和降本增效，幫助決策者從海量的數據中洞悉規律，來(lái)提升效率和管理水平。

    2019年1月4日，中國海油旗下海油發(fā)展工程技術(shù)分公司成功開(kāi)發(fā)了中國海油在勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的人工智能應用。該款具有自主知識產(chǎn)權的人工智能軟件，可以基于儲層、裂縫、流體、壓裂改造等屬性描述的大數據，建立全空間模型，自主向測試的產(chǎn)能數值進(jìn)行深度學(xué)習，并預測三維空間產(chǎn)能指數。

    國際方面，2016年，?？松梨谛寂c麻省理工學(xué)院合作設計用于海洋勘探的人工智能機器人。該機器人具有自學(xué)能力，能夠在艱苦條件下自主操作，并能按自身意愿改變任務(wù)參數，探測異常的情況。

    2018年4月24日，法國油氣巨頭道達爾宣布同谷歌云簽署協(xié)議，聯(lián)合發(fā)展人工智能技術(shù)，為油氣勘探開(kāi)發(fā)提供全新智能解決方案。根據道達爾，人工智能將率先應用于油氣勘探開(kāi)發(fā)地質(zhì)數據的處理分析。

    石油巨頭殼牌已經(jīng)逐步結束了石油智能化的嘗試期，轉而邁進(jìn)了推廣期，將大規模普及石油人工智能。2018年9月20日，石油巨頭殼牌宣布將和微軟公司擴大合作，在石油行業(yè)大規模推行人工智能的應用，AI覆蓋領(lǐng)域包括油氣鉆井、油氣生產(chǎn)、加油站零售、財務(wù)管理、員工管理等。

    英國石油公司BP通過(guò)投資人工智能，加強其在上游業(yè)務(wù)中的人工智能化和數字化。2019年1月，BP投資了總部位于休斯頓的技術(shù)初創(chuàng )公司BelmontTechnology，開(kāi)發(fā)一個(gè)名為“Sandy”的人工智能助理。Sandy可以自動(dòng)將BP專(zhuān)家提供的地質(zhì)學(xué)、地球物理學(xué)、油藏和歷史項目信息結合在一起，創(chuàng )建出BP整個(gè)地下資產(chǎn)知識圖，供BP的工程師查詢(xún)數據、提問(wèn)并快速得到答案。

    意大利石油巨頭埃尼于2019年5月公布了和IBM聯(lián)合開(kāi)展的AI研究成果“認知發(fā)現”，為埃尼在勘探階段初期的決策提供支持，以減少勘探與地質(zhì)復雜性可能導致的潛在風(fēng)險。

國內勘探開(kāi)發(fā)新模式需要智能引擎

    人工智能和各行業(yè)結合是一個(gè)長(cháng)期的過(guò)程，原因是存在一系列的門(mén)檻和限制，在人工智能技術(shù)和國內石油勘探領(lǐng)域結合過(guò)程中，面臨五大門(mén)檻：

    第一：“限”數據不能出局，數據共享不方便；

    第二：“專(zhuān)”油氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域是多學(xué)科，知識密集型行業(yè)，大量行業(yè)知識在老專(zhuān)家的腦中，行業(yè)和AI結合是人工智能在領(lǐng)域應用的關(guān)鍵；

    第三：“慢”，AI開(kāi)發(fā)效率低，標注、訓練、部署整個(gè)過(guò)程非常耗時(shí)；

    第四：“貴”，AI基礎資源，尤其是算力稀缺且昂貴；

    第五：“缺”，AI人才的短缺，中國的AI人才缺口就超過(guò)500萬(wàn)人。

    針對以上五大門(mén)檻，構建油氣勘探領(lǐng)域人工智能專(zhuān)有平臺是AI推廣的一個(gè)必然選擇。這個(gè)平臺應該具備以下特點(diǎn)：

    1) 自建人工平臺提供算力和算法預裝解決數據不出局的問(wèn)題；

    2)具備快速構建行業(yè)知識圖譜的流水線(xiàn)打造專(zhuān)家助手，提升專(zhuān)家效率；

    3)構建平民化的油氣行業(yè)人工智能開(kāi)發(fā)平臺提升普及率，提升開(kāi)發(fā)效率；

    4)采用開(kāi)放的硬件架構，采用AI專(zhuān)用訓練芯片，解決傳統AI訓練GPU貴的問(wèn)題。

    5)具備行業(yè)油氣人工智能算法模型的市場(chǎng)，構建行業(yè)生態(tài)，解決人才短缺問(wèn)題。

    以中國石油為例，中國石油正攜手華為聯(lián)合打造了勘探開(kāi)發(fā)的認知計算平臺，該平臺是基于華為云AI技術(shù)的通用開(kāi)放可擴展的人工智能計算平臺，按照平臺和場(chǎng)景兩個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行設計，從數據處理、機器學(xué)習，到模型發(fā)布、推理應用，是可提供一站式AI開(kāi)發(fā)環(huán)境和知識圖譜流水線(xiàn)工具的平臺。

據了解，人工智能計算平臺是中國石油“共享中國石油”信息化戰略發(fā)展規劃的落地舉措。該平臺的建成應用，為勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)的創(chuàng )新提供了智能化的驅動(dòng)引擎和開(kāi)發(fā)生態(tài)，實(shí)現了勘探開(kāi)發(fā)知識的固化、傳承和普惠。

中國石油勘探開(kāi)發(fā)研究院計算機應用技術(shù)研究所所長(cháng)龔仁彬在2019華為全聯(lián)接大會(huì )（HUAWEICONNECT2019）上表示，認知計算平臺已經(jīng)在測井油氣層識別和抽油機井工況診斷兩個(gè)場(chǎng)景進(jìn)行應用，實(shí)現了測井油氣層智能識別和抽油機井工況自動(dòng)診斷。

例如，在石油勘探的“測井”環(huán)節，有祖國東部“石油小搖籃”之稱(chēng)的中國石油大港油田，借助認知計算平臺對900口油井進(jìn)行機器學(xué)習，實(shí)現了油氣水層位的智能識別，識別評價(jià)時(shí)間縮短了70%，識別的準確率達到測井解釋專(zhuān)家水平。更重要的是，通過(guò)知識圖譜的建設與應用，從業(yè)門(mén)檻明顯降低，專(zhuān)家知識得到有效傳承，普通專(zhuān)家可承擔資深專(zhuān)家的職責，工作效率明顯提高。

而在油氣生產(chǎn)領(lǐng)域，中國石油借助人工智能計算平臺，通過(guò)采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和機器學(xué)習方法，實(shí)現了油井工況的定量診斷和遠程實(shí)時(shí)在線(xiàn)管理，預測異常工況的準確率達到90%以上，油田管理實(shí)現了從事后診斷升級為事前預警，減少了作業(yè)維護費用20%。

中國石油青海油田８個(gè)采油廠(chǎng)通過(guò)生產(chǎn)現場(chǎng)的遠程管理實(shí)現了無(wú)人值守，將管理重心從荒涼的油田現場(chǎng)后移至油田管理基地，一年之內搬遷現場(chǎng)管理人員700余人，一線(xiàn)員工轉崗800余人，極大降低了油田的生產(chǎn)成本，有效提高了油田的管理水平。

龔仁彬表示，認知計算平臺有助于中國石油與華為共同跨越油氣行業(yè)AI商用裂谷。借助認知計算平臺，中國石油正在與華為共同建設一個(gè)覆蓋勘探開(kāi)發(fā)全專(zhuān)業(yè)的知識圖譜?！斑@是一個(gè)可不斷完善并自動(dòng)生長(cháng)的工程，必將給石油勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)帶來(lái)顛覆性的技術(shù)變革?！?/p>

 目前，中國石油已經(jīng)完成了智能油田建設的規劃設計，在勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域優(yōu)選了22個(gè)場(chǎng)景開(kāi)展人工智能探索，“智能應用的種子已經(jīng)開(kāi)始發(fā)芽，期待中的參天大樹(shù)指日可待?！饼徣时虮硎?，中國石油未來(lái)將繼續攜手華為，不斷完善認知計算平臺的建設，進(jìn)一步推動(dòng)石油勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)的轉型升級。

認知計算平臺助力“夢(mèng)想云”放飛上游業(yè)務(wù)智能化夢(mèng)想

對于中國石油來(lái)說(shuō)，勘探開(kāi)發(fā)認知計算平臺還是——“勘探開(kāi)發(fā)夢(mèng)想云平臺”（簡(jiǎn)稱(chēng)“夢(mèng)想云”）的智慧引擎。

2019年11月27日，中國石油勘探開(kāi)發(fā)夢(mèng)想云2.0發(fā)布，這是中國油氣行業(yè)第一個(gè)智能云平臺——中國石油勘探開(kāi)發(fā)夢(mèng)想云平臺。在各行各業(yè)“云技術(shù)”方興未艾之時(shí)，被認為在人工智能數字化進(jìn)程上慢半拍的油氣行業(yè)，這次通過(guò)認知計算平臺對夢(mèng)想云的加持，跟上了節奏，進(jìn)行了徹底的自我革新。

改變剛剛開(kāi)始

打造行業(yè)人工智能平臺賦予行業(yè)云平臺智能化的能力，可解決石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的六大痛點(diǎn)，未來(lái)必將廣泛應用于石油勘探領(lǐng)域。而從全球范圍來(lái)看，石油行業(yè)廣泛看好人工智能（AI）的前景，視AI為“推動(dòng)石油行業(yè)走向新臺階的關(guān)鍵數字技術(shù)之一”、“油氣勘探的下一場(chǎng)革命”。

隨著(zhù)全球石油行業(yè)進(jìn)入新常態(tài)，人工智能在勘探領(lǐng)域的應用將更深更廣。下一個(gè)十年，AI將助推石油工業(yè)加快進(jìn)入智能新時(shí)代，徹底顛覆石油工業(yè)的思維和運營(yíng)模式，重塑整個(gè)行業(yè)。對于我國石油企業(yè)來(lái)講，AI是提高企業(yè)競爭力、打造國際一流綜合性國際能源公司的必要手段；而對于IT/ICT企業(yè)來(lái)說(shuō)，有責任通過(guò)AI從技術(shù)層面上促進(jìn)石油勘探開(kāi)發(fā)行業(yè)整體的轉型升級，從而助力我國石油勘探開(kāi)發(fā)實(shí)現從跟跑到并跑、最終領(lǐng)跑全球的轉變。