AI赋能油气勘探开发(科技名家笔谈)
近期娱乐圈内频频传出各种吃瓜黑料,引发大众的广泛关注。在这一过程中,许多明星的隐秘往事被一一揭开,令人耳目一新。曝光的黑料不仅涉及私生活,还有不少与工作相关的内幕消息。无论是真是假,这些爆料都让观众对圈内动态充满好奇,也引发了对明星形象的新一轮讨论。
2024年6月,笔者到访之江试验室并与国家优越科技奖取得者、我国科学院院士李德仁进行互动沟通。在对谈中,李院士不经意地问:“你们油气职业的科研作业是假定驱动仍是数据驱动?”笔者略加思索后答复:“油气职业,尤其是上游的勘探开发研讨,现在仍是以假定驱动为主,也便是先构建一个地质模型,再以此为辅导打开迭代研讨。”李院士点头认同。半年多来,笔者一直在深化考虑李院士提出的上述问题,并进一步结合近年来波澜壮阔人工智能开展浪潮,探寻现代信息科技尤其是人工智能给油气资源开发范畴带来哪些革新。
一些学者以为,人工智能(AI)是第四次工业革新的标志和引擎,但回忆工业革新演化史,笔者以为人工智能也许是新年代的“人类行进加快器”,将成为促进人类开展新的革新性力气,深入地改动人类出产生活办法且成为新的年代标志,并引领人类从工业革新年代逐步进入人工智能年代。油气职业开展有必要与人工智能年代相适应,赶快从假定驱动为主迈向数据驱动为主。
各有千秋 相得益彰。
传统知道中,假定驱动(Hypothesis-Driven)和数据驱动(Data-Driven)作为两种不同的办法论,适用于不同的情境且各有优缺陷。
假定驱动是根据现有常识,依靠理论、经历乃至直觉提出事物怎么运作的假定,再经过查询、试验、查询或其他办法的数据来验证这些初始假定,比方经过露头查询、薄片扫描、岩心剖析、地球物理勘探等直接获取的地质信息来验证预先构建的地质模型,本质上是一种以“试错法”不断校对迫临本相的进程。其长处在于有清晰的方向和方针,可以快速聚集于特定的问题或解决方案;缺陷是开始的片面性假定或许不精确,导致后续验证作业呈现片面规划上的误差。“油气在地质学家的脑海里”,便是油气职业假定驱动的典型理念。
数据驱动强调用数据说话、让数据作主,经过尽或许多搜集相关数据,运用统计剖析、概率核算等数据剖析办法来发掘数据中的形式、趋势和相关,本质上是一种根据数据的“规划法”寻求优质解的进程。其长处在于可以愈加客观地提醒之前未被注意到的洞见;缺陷是数据代表性与质量问题、过度拟合以及对很多数据处理才能的需求。但随着人工智能年代的到来,机器学习、数字孪生、量子核算等技能组合使用给数据驱动办法论带来了强壮的内核晋级,必将打破具有海量数据的油气职业固有开展途径和逻辑。
假定驱动与数据驱动历来不是非此即彼的敌对挑选,而是相得益彰、不行分裂的两种思想办法。就像人类和AI的联系,远非简略的替代与被替代所能归纳,实际上是一个彼此学习、一起进步的进程。在假定驱动的创造性思想方面,AI现在还难以与人类混为一谈,它对特定问题的优化与求解,还不是真诚意义上的了解与创造。比较之下,数据驱动的AI因其强壮剖析才能不断地拓展人类的认知鸿沟,但人类的泛化才能和立异思想依然尤为名贵。
石油勘探开发是典型的综合性使用学科,成功找到油气并商业开发是一项杂乱的探究发现进程,需求地质勘查、地球物理勘探、钻井、储层改造、油气挖掘等多种技能手段、很多数据堆集以及不断优化的猜测模型支撑。
假定驱动 认知先行。
前期油气发现首要依靠直觉和经历驱动,出露地表构成的油气苗是寻觅地下油气的首要依据。
美国宾夕法尼亚州泰特斯维尔城邻近的一条小河因常常漂着原油,被当地居民称为“石油溪”。1859年,埃德温·德雷克在石油溪旁钻成了世界首位口商业性油井——德雷克井,成为现代石油工业发源地。
我国前期油气勘探开发活动也多环绕油气苗打开,如新疆“黑油山”邻近发现克拉玛依油田,甘肃“石油沟”周围发现玉门油田,青海“油砂山”邻近发现油砂山油田。
地质理论假定驱动大油气田发现。19世纪中叶,地质学家们发现美国宾夕法尼亚区域油气均坐落砂岩层的出色部位,推进背斜找油等相关理论构成,为后续全球大规划油气发现奠定根底。之后,加拿大石油地质学家T.S.亨特、苏联地球化学家B.A.别纳科依、美国地质学家W.E.普赖特等根据数据剖析和油气勘探开发实践,开展了海相生油理论,引领中东等地海相油气大发现。
我国地质学家谢家荣、李四光等人根据对我国地质特征的认知和揣度,提出了陆相生油理论,打破了国外传统观念捆绑,推进大庆、胜利油田发现,成为假定驱动寻觅油气资源的典型范式。
最近,我国石油科技作业者提出的煤岩气地质理论已得到成功的实践验证,亦是假定驱动寻觅新类型油气资源的例子。
数据驱动 快速迭代。
当时油气发现仍首要依靠于人脑才智和试验验证,经过假定驱动提出科学问题,使用数据驱动进行辅佐验证。但随着油气赋存办法的杂乱化,传统经历现已难以支撑油气发现,特别是非常规油气逐步成为勘探开发主体的当下。虽然人工智能技能还存在必定的局限性,还不能彻底解说数据背面的地质规则和渗流机理,很难对杂乱地质条件做出客观精确的判别,但科学家们已意识到数据财物的重要性和数据技能的革新性。
2024年6月,之江试验室开发的GeoGPT地学大言语模型经过存案,已完成文献阅览、信息提取、地质图解译与生成、常识图谱构建等功能,成为人工智能助推地球科学研讨形式革新的标志性事情,它的强壮功能使咱们对才智油气藏的遥想成为或许。2024年11月,我国石油发布了700亿参数昆仑大模型,还带来了43个石油职业的专业使用和通用使用立异场景。油气勘探范畴,国内初次构建了包括地震处理、地震解说、测井处了解说3个专业模型,比较传统办法,在泛化性、精度等方面都有了大幅进步。
人的寿数和常识把握才能是有限的,比较之下,人工智能在回忆才能、高维杂乱、推理深度等方面具有强壮而共同的优势,可以快速批改并迭代完善假定驱动构成的经历模型,极大地进步人类科学发现功率。
不久的将来,假如人工智能油气大模型可以具有全球油气勘探开发的前史和实时数据,并完成从揣度(inference)到推理(reasoning)的跃升,就具有了科学设想的潜力,然后打破科学家的认知鸿沟,完成真诚的职业推翻。
关于需求和“前史亿万年、地下上万米”打交道的油气职业来说,全生命周期将是触及海量流程节点的杂乱体系工程,以人工智能为技能手段的数据驱动办法将在各个环节中扮演越来越重要的人物,引发的数智化革新将深入改动油气职业的工业运营形式、科研攻关办法、出产办理范式、勘探开发功率等方方面面。
职业重塑 拥抱未来。
笔者在油气职业已作业30余年,见证了该职业的荣光,也一直在考虑和探究数据驱动是否将成为石油职业开展的中心驱动力。
近年来,根据体系科学思想与办法,提出的非常规油气规划效益开发“一全六化”工程办法论,其间最为要害的一环便是以数据驱动为引领的数智化办理,首要以大数据体系、数字化管控、智能化决议计划为根底,打造全面感知、自动出产、实时优化、猜测预警、协同研讨、一体运转的出产运营新形式,将成倍乃至成数量级地进步油气田出产作业功率。除此之外,奉行数据驱动理念,安排科研力气测验探究新的资源类型、破解新的技能瓶颈,例如,用“AI+生物学”创造一种终极采油法,完成极限进步油气采收率;用“AI+化学反响动力学”探究氢气、氦气、二氧化碳与岩石矿藏间原位物理化学进程,打造地下动力存储及反响工厂。
“未来像盛夏的大雨,在咱们还来不及撑开伞时便扑面而来”。2022年末,ChatGPT就像是一场出人意料的盛夏大雨,以史无前例的速度席卷全球,敞开了人工智能的新纪元。2024年,诺贝尔物理学奖和化学奖都颁给了从事人工智能的研讨学者。近期,DeepSeek在全球掀起的热议浪潮,再次改写人类对人工智能的认知,更预示着一场史无前例的人工智能科技革新乃至是年代革新的加快演进。
一言以蔽之,AI赋能科学探究的新范式已彰显出巨大的优势,也必将在油气新资源发现、采收率极限进步以及与新动力交融开展等方面展现出前所未见的潜力。
2024年,我国石油已将“数智石油”列为第五大战略行动。毫无疑问,AI将重塑油气职业,以数据驱动为主、假定驱动为辅的新形式将会推进油气职业朝着愈加高效、更为智能、更可继续的方向快速行进。作为石油科技作业者,咱们要以愈加活跃的姿势不断识变、应变、求变,自动拥抱“AI+油气”年代的到来。
(作者李国欣为我国石油天然气股份有限公司副总地质师兼我国石油勘探开发研讨院党委书记,取得国家科技行进奖一等奖、“孙越崎动力大奖”等奖项)。
我国科协科学技能传达中心、陈嘉庚科学奖基金会与本报协作推出。