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「油藏」人工智能平台加速油藏开发机会的识别流程

「油藏」人工智能平台加速油藏开发机会的识别流程

成功的油藏管理通常需要确定出可行的油田开发机会。该流程的成果有助于资产团队实现产量目标,并提高采收率与储量。油田开发方案通常需要在深入了解目标油藏(地质复杂性、生产历史等)的基础上进行多学科合作。传统方法一直是费时费力,需要大量人力来收集、分析数据以及审查结果。

编译 | 无忧

如今,基于人工智能的云原生平台能够快速有效地识别油藏开发机会。QRI公司SpeedWise技术将人工智能/机器学习高级算法应用于多学科数据集。它简化了地质与工程领域的多个复杂工作流程,如死油区识别、排驱分析、产量预测等。此外,通过智能集成不同的数据源,如测井、储层模型、生产与完井数据,它能够实现跨职能工作流程。最终目标是生成可实施的开发机会(二次完井、甜点、水平井)的排名目录,使资产团队能够协作评估油田的开发前景。利用云计算的创新框架,多场景分析变得切实可行,并带来了更好的风险管理与更短的油藏管理决策周期。


01. 技术特点

「油藏」人工智能平台加速油藏开发机会的识别流程

具有简化但稳定的地质与工程工作流程

该技术可智能、自动执行诸多费力的通用工作流程,寻找二次完井、甜点或水平井的油田开发机会。在进行实际分析之前,以灵活的标准与格式输入多学科数据,包括Energistics RESQML数据格式。图1描述了可以集成的不同数据源。

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图1. 多学科数据整合

将数据上传到数据集管理器后,检查每个数据类别的数据有效性。此外,该平台还可交叉检查多学科数据,以验证不同数据源之间的兼容性。在数据验证后,即可启动机会识别工作流程。

它由几个关键部分组成:

1)工程分析:利用多个数据源,例如生产、完井、射孔、流体性质、生产测井/ILT数据,可自动执行油水界面分析与流动单元分配,为每口井管理每个层位的产量,并使用基于人工智能的事件检测与无监督学习方法,创建类型曲线,以进行衰减曲线分析。

2)剩余油识别:利用产层连通性分析、隔板检测算法、射孔策略以及动态数据(例如PNL数据与模拟模型)的分析结果,确定潜在产层的深度区间。

3)排驱分析:估算每个产层中每口生产井的驱油面积,该方法提供了不同的分析手段来应对不同的油藏类型。例如,几何排驱分析法适用于基岩为主的油藏,而基于速率的排驱分析则更适用于裂缝为主的油藏。

4)地质风险评估:自动评估构造与测绘风险。

5)井筒可达性:通过基于人工智能的分析方法与数字化井身结构图,来评估力学的可行性。

6)产量预测:通过多种选择,如统计、分析、机器学习方法,来估算产量收益。

7)井间距分析:确定出分配给现有油井的面积/体积,以避免干扰新目标。

8)目标搜索:使用自动优化技术,确定目标井(垂直或水平)的最佳轨迹,具有成功建模的相对概率与全面的地质工程约束。

将这些单独的部分集成起来,以构建更庞大的工作流程。考虑到数据可用性的状态,该过程可自动调整其分析基础,这会因情况而异。图2总结了将这些必要部分系统性连接的通用自动工作流程。

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图2.二次完井工作流程概要

上传油田所需的多学科数据后,通常仅需几分钟,即可为正在运行的每个案例,生成油田开发的候选目录。通过分析油田历史性能与模拟资产基准,系统可以为指定油田选择合适的最优设置。这些设置可以调整,并且易于创建与管理场景,以调查关键参数中的替代假设和不确定性。设置案例包括绘制地质工程性质、井间距范围、净产层边界以及成功概率的方法与参数。

云原生平台增强了用户体验与协作

作为云原生解决方案,该系统提供了安全的云协作体验,并充分利用了云计算的可扩展性。用户创建一个工作区,可立即邀请其他人作为协作者。

灵活的设置鼓励用户测试多个场景,并与团队其他成员共享案例。通常在几分钟内就能执行每个案例,并可通过浏览器端的交互式仪表板获取结果,为资产团队的审查做好准备。该系统集成了多学科数据与分析结果的多种视图,例如执行概况、历史井数据表和单个候选表,并总结了每个勘探前景的关键信息、岩石力学特性、地质建模评价、产量预测与力学可行性,以加快审查流程,促进资产团队成员之间的协作。

图3展示了一个示例仪表板,重点展示了选定的机会位置图、生产层位分布以及基于预估增产量的机会排名。

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图3. 示例仪表板

将机器学习用于智能产量预测

每个工作流程的不同方面都内嵌了特定的人工智能组件,例如数据驱动的产层跟踪算法、基于无监督学习的类型曲线、干扰分析的随机优化以及井筒可达性的自然语言处理。利用第一原理方法或虚拟邻井的时空插值,可以预测每个机会的产能增量。在非常规储层中,利用机器学习方法进行产量预测尤为有用。

由于自动化工作流程已经获取了现有射孔层段的所有地质力学与基于测井/模型的特性及其相关的历史生产数据,因此,根据新拟定的完井层段或井眼轨迹,以上数据集可作为未来产量预测的训练数据。

在该工作流程中,可同时评估多种机器学习算法,例如随机森林法、人工神经网络法与决策树法,以选择出性能最优的模型。图4描述了机器学习辅助进行产量预测的一个案例。

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图4. 机器学习辅助进行产量预测的案例

除了机器学习辅助法外,还存在其他数据驱动的统计方法,例如基于虚拟邻井数据的时空插值。还包括常规的力学方法,例如用于水平井产量预测的Joshi与Furui方法。为了制定出更符合实际的油田开发方案,应在审查阶段对不同方法的预测产量进行对比。


02. 案例分析

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人工智能驱动的机会识别框架已成功应用于全球100多个油气田的多样化投资组合,包括陆地与海上、碳酸盐岩与砂岩、一次采油与注水。

在几乎所有情况下,它都能提高产量、储量和/或资本效率,同时实现更稳健的决策,并增强组织灵活性,大幅提高效率。

下表重点展示了两个案例分析,与现有工作流程相比,在时间、人力以及场景模拟数量方面,效率明显提升。

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