大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣上游領(lǐng)域廣泛應(yīng)用

□ 李明巖

隨著云時(shí)代的來臨，大數(shù)據(jù)技術(shù)也得到越來越多的關(guān)注。油氣上游領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的嚴(yán)重依賴為大數(shù)據(jù)技術(shù)在這個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用提供了廣闊的空間。

大數(shù)據(jù)是需要新處理模式才能具有更強(qiáng)的決策力、洞察發(fā)現(xiàn)力和流程優(yōu)化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產(chǎn)。而大數(shù)據(jù)技術(shù)是指通過高速捕捉、發(fā)現(xiàn)和分析，從大容量數(shù)據(jù)中獲取價(jià)值的一種新的技術(shù)架構(gòu)。

油氣工業(yè)從某種程度上說也是信息工業(yè)，很少有其他工業(yè)領(lǐng)域像油氣工業(yè)這樣依賴于數(shù)據(jù)，而油氣上游領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的依賴更是有過之而無不及。油氣發(fā)現(xiàn)、提高油氣產(chǎn)量，降低生產(chǎn)過程中的風(fēng)險(xiǎn)都需要有數(shù)據(jù)作為技術(shù)支撐。而同傳統(tǒng)信息技術(shù)相比，大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)大量數(shù)據(jù)的分析和處理更為迅速和高效，可以提高決策的準(zhǔn)確性和全面性，對(duì)油氣增產(chǎn)有著重要作用。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的特點(diǎn)

大數(shù)據(jù)技術(shù)本身有3個(gè)特點(diǎn)，即數(shù)量大、類型多和速度快。同樣，油氣上游領(lǐng)域?qū)Υ髷?shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用也充分體現(xiàn)和發(fā)揮了這3個(gè)特點(diǎn)。

數(shù)據(jù)數(shù)量巨大。從TB級(jí)別，躍升到PB級(jí)別，也就是所要處理的數(shù)據(jù)數(shù)量從2的40次方Byte增至2的50次方Byte。

數(shù)據(jù)類型繁多。以往油氣公司的數(shù)據(jù)基本上都是以CAD圖、紙質(zhì)或PDF格式的說明書、地震資料、日常鉆井報(bào)告等形式保存，現(xiàn)在更多的都是以多媒體形式保存。這些不同格式的數(shù)據(jù)也需要不同的處理方法。

處理速度快。油氣行業(yè)經(jīng)常需要跨學(xué)科的綜合知識(shí)和大量的數(shù)據(jù)同時(shí)處理，大數(shù)據(jù)處理速度快和并行處理能力恰好迎合這一需求，比如利用勘探區(qū)域所在省份的地震資料來提高原油產(chǎn)量。這一點(diǎn)和傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)有著本質(zhì)的不同。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣上游領(lǐng)域的應(yīng)用

1.勘探

利用大數(shù)據(jù)模式識(shí)別分析方法能將地震采集過程中的綜合數(shù)據(jù)收集起來，地質(zhì)學(xué)家根據(jù)這些地震數(shù)據(jù)尋找出具有油氣資源潛力的產(chǎn)層信息，而這些信息不經(jīng)過大數(shù)據(jù)技術(shù)處理很可能被忽略掉。周邊地區(qū)油氣井鉆井和生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)能夠幫助地質(zhì)學(xué)家和地球物理學(xué)家驗(yàn)證他們對(duì)油田的分析和預(yù)測(cè)結(jié)果。

□ 大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。張強(qiáng) 攝

石油公司地下油氣藏的儲(chǔ)量和開采現(xiàn)狀都是通過數(shù)據(jù)體現(xiàn)的，因此國際石油公司非常重視數(shù)據(jù)保存和管理，其中包括地震、測(cè)井、巖芯、測(cè)試及試采等海量數(shù)據(jù)。國際石油公司還采用大容量便攜磁盤或高速光纖網(wǎng)將現(xiàn)場(chǎng)地震數(shù)據(jù)傳送回來，這大大提高了海量數(shù)據(jù)的傳輸速度，提高了勘探效率。

2.開發(fā)

大數(shù)據(jù)技術(shù)還能幫助油氣公司進(jìn)行區(qū)塊評(píng)估和開拓遠(yuǎn)景區(qū)。對(duì)地球物理數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)消息，以及油氣報(bào)告的數(shù)據(jù)分析還能幫油氣公司確定可投資的目標(biāo)區(qū)塊。大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的精細(xì)化處理也越來越多地運(yùn)用到非常規(guī)油氣勘探開發(fā)領(lǐng)域。比如說運(yùn)用3D成像技術(shù)來判別新資源，用4D成像技術(shù)來解釋隨著時(shí)間的推移油藏所發(fā)生的變化，借助于寬頻技術(shù)捕捉到更為清晰完整的地震圖像。

3.鉆井

除對(duì)已有的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和預(yù)警之外，大數(shù)據(jù)技術(shù)還能對(duì)實(shí)時(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行分析，并對(duì)復(fù)雜條件下的異?，F(xiàn)象做出預(yù)警，判斷鉆井成功的可能性，根據(jù)相關(guān)信息對(duì)設(shè)備故障做出預(yù)警從而避免操作失誤。油氣生產(chǎn)正處于一個(gè)飛速發(fā)展的階段。

隨著老油田的枯竭，油氣勘探和開發(fā)轉(zhuǎn)向非常規(guī)油氣資源領(lǐng)域，比如深水油氣開發(fā)、致密油和頁巖氣。與常規(guī)油氣資源相比，非常規(guī)油氣資源的地質(zhì)構(gòu)造更為復(fù)雜、開發(fā)成本更高、開采難度更大。石油公司通過數(shù)據(jù)挖掘和分析，使用分布式傳感器、高速通信系統(tǒng)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)等高科技去監(jiān)控并調(diào)整遠(yuǎn)程作業(yè)，使用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析決策和事故預(yù)測(cè)等，大幅度提高決策的準(zhǔn)確性和全面性。

4.生產(chǎn)作業(yè)

提高老油井的采收率是油氣公司的主要目標(biāo)，采用新技術(shù)、新科技和區(qū)塊的地質(zhì)知識(shí)，通過掌握達(dá)到歷史最高產(chǎn)量時(shí)的生產(chǎn)率和采收率數(shù)據(jù)來指導(dǎo)鉆井和生產(chǎn)，從而提高老油田的采收率，增加油氣產(chǎn)量。

過去的10年里，油田數(shù)字化的確提高了油田產(chǎn)量。隨著數(shù)字化程度的提高，更多的數(shù)據(jù)被利用起來。據(jù)統(tǒng)計(jì)，經(jīng)過完全優(yōu)化的數(shù)字油田至少可以提高6%的采收率和8%的產(chǎn)量。對(duì)各種類型的地震、鉆井和生產(chǎn)數(shù)據(jù)的快速分析能還夠幫助油藏工程師準(zhǔn)確把握油藏隨著時(shí)間的改變而發(fā)生的變化，幫助采油工程師適時(shí)對(duì)舉升措施進(jìn)行調(diào)整和改變，這種技術(shù)手段也被應(yīng)用到頁巖氣開發(fā)水力壓裂技術(shù)當(dāng)中。

5.維修

盡管在油氣行業(yè)，預(yù)見性維護(hù)沒有得到足夠的重視和資金支持，但它并不是新鮮事物。在油氣上游領(lǐng)域，如果將壓力、體積和溫度的數(shù)據(jù)都收集起來并和以往進(jìn)行對(duì)照分析，就能提前預(yù)見潛在的設(shè)備故障。

6.安全生產(chǎn)

油氣上游領(lǐng)域由于其行業(yè)特征還受到深水漏油事故和管道爆炸的影響和沖擊。由設(shè)備故障或操作失誤所造成的健康、安全，以及環(huán)保問題受到越來越多的關(guān)注。在美國，在美國石油協(xié)會(huì)RP75基礎(chǔ)上建立的安全和環(huán)境管理系統(tǒng)（SEMS）要求近海鉆探操作業(yè)者必須有能力識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)，有能力對(duì)環(huán)境沖擊做出評(píng)價(jià)并有能力對(duì)作業(yè)進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)還要有能力保障安全生產(chǎn)實(shí)踐和訓(xùn)練，對(duì)意外事故進(jìn)行分析。深海和北極地區(qū)的自然環(huán)境對(duì)油氣勘探開發(fā)來說非常具有挑戰(zhàn)性，在極端的自然條件下只能進(jìn)駐少數(shù)的工作人員操控自動(dòng)裝置進(jìn)行作業(yè)。

各大石油公司紛紛應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)

為從大數(shù)據(jù)資源中挖掘更多的財(cái)富和價(jià)值，石油公司正與IT公司一起，將更多的技術(shù)應(yīng)用于科技研發(fā)、戰(zhàn)略決策、生產(chǎn)經(jīng)營和安全環(huán)保等方面。

2011年，BP同惠普簽署了一份估價(jià)超過4億美元的數(shù)據(jù)外包服務(wù)協(xié)議。根據(jù)協(xié)議，惠普向BP交付穩(wěn)定的全球數(shù)據(jù)中心服務(wù)，包括從監(jiān)控、備份及恢復(fù)、站點(diǎn)管理及維護(hù)服務(wù)到數(shù)據(jù)庫和中間件管理等數(shù)據(jù)中心管理服務(wù)，惠普利用云計(jì)算來實(shí)現(xiàn)公司標(biāo)準(zhǔn)化管理，降低公司經(jīng)營成本。

殼牌采用石油數(shù)據(jù)銀行系統(tǒng)和研究成果管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)作為公司主數(shù)據(jù)庫，管理本公司的數(shù)據(jù)資產(chǎn)中最有價(jià)值的數(shù)據(jù)資產(chǎn)。研究項(xiàng)目時(shí)采用Openworks技術(shù)用于地震解釋和建模來做研究。2012年，殼牌（中國）中國有限公司同天津啟云科技有限公司簽署數(shù)據(jù)運(yùn)營保障服務(wù)協(xié)議。啟云科技將運(yùn)用云計(jì)算為殼牌提供包括IT設(shè)施、布線、安裝、運(yùn)行維護(hù)在內(nèi)的一站式IT服務(wù)，為殼牌提供數(shù)據(jù)安全和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全的保障。

雪佛龍公司則用大數(shù)據(jù)技術(shù)來處理地震成像數(shù)據(jù)以及尋找新的石油和天然氣儲(chǔ)備。斯倫貝謝、哈里伯頓和貝克休斯等石油服務(wù)公司通過集中大量數(shù)據(jù)信息，支持油田生產(chǎn)規(guī)劃與決策，加大對(duì)非常規(guī)、深水、極地等油氣資源的開發(fā)力度。

面臨的挑戰(zhàn)

油氣公司越來越認(rèn)識(shí)到通過投資信息科技來提高生產(chǎn)效率的重要性。對(duì)油氣公司來說，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)能縮短投產(chǎn)周期、提高產(chǎn)量，同時(shí)還能提高生產(chǎn)的安全系數(shù)，降低非生產(chǎn)性的成本。但大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用也面臨著挑戰(zhàn)：

目前油氣工業(yè)已經(jīng)認(rèn)可大數(shù)據(jù)對(duì)行業(yè)發(fā)展的重要性，但如何應(yīng)用大數(shù)據(jù)是個(gè)挑戰(zhàn)。大部分?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)在臺(tái)式電腦中，并不能有效地共享使用。盡管近幾年開始關(guān)注對(duì)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模式的開發(fā)利用，但還是有一些數(shù)據(jù)以一種特有的格式保存。另一個(gè)挑戰(zhàn)是，當(dāng)大規(guī)模計(jì)算的數(shù)據(jù)量超過1PB時(shí)，傳統(tǒng)的存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)難以滿足海量數(shù)據(jù)處理的讀寫需要，數(shù)據(jù)傳輸I/O帶寬的瓶頸越發(fā)突出。

隨著常規(guī)油氣儲(chǔ)備的逐步減少，油氣勘探、開發(fā)難度日益增大，信息化的成熟程度已經(jīng)成為影響油氣產(chǎn)量增長幅度的決定性因素。采用大數(shù)據(jù)技術(shù)有助于提高勘探和開發(fā)的成功率，提高勘探效率，降低開發(fā)成本和生產(chǎn)成本，給企業(yè)帶來更豐厚的利潤。