日前，2024年中國油氣人工智能科技優(yōu)秀案例名單發(fā)布，石油工程技術(shù)研究院“石油工程決策支持系統(tǒng)3.0”、勝利石油工程鉆井工藝研究院“數(shù)字鉆頭參數(shù)感知與優(yōu)化控制技術(shù)”、勝利油田勘探開發(fā)研究院“儲層頻相特征提取與智能識別方法研究”、中原石油工程設(shè)計公司“BIM模型結(jié)合二維碼的項目全生命周期質(zhì)量追溯系統(tǒng)”等成果成功入選。本版詳細介紹各成果的研發(fā)應(yīng)用情況，敬請關(guān)注。

遠程協(xié)同 科學(xué)決策

技術(shù)介紹

石油工程決策支持系統(tǒng)是一款助力石油工程數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的軟件系統(tǒng)，深度融合人工智能、大數(shù)據(jù)處理、工程理論、專家經(jīng)驗和軟件工程技術(shù)，實時接入63種地質(zhì)和工程信息，包含10類25項業(yè)務(wù)功能，提供65個標準化分析模板，內(nèi)置125個專業(yè)和智能算法，全方位支撐石油工程各環(huán)節(jié)施工監(jiān)測、分析優(yōu)化和科學(xué)決策。

□蔣琳琳 李昌盛

進入石油工程決策支持系統(tǒng)（RTOC），石油工程技術(shù)研究院（簡稱：工程院）專家張洪寶隨手點開紅頁12HF井工程信息，鉆井進度、井下工況等信息一覽無余?！敖?jīng)過多次升級，該系統(tǒng)集成了井筒風險預(yù)警、鉆井參數(shù)優(yōu)化、三維地質(zhì)導(dǎo)向、自動化固井、壓裂遠程監(jiān)測、施工KPI分析等六大模塊，目前可同時在線管理數(shù)百口井，保證它們穩(wěn)定運行?！彼院赖卣f。

隨著油氣勘探開發(fā)向“兩深一非”領(lǐng)域拓展，石油工程技術(shù)向更快、更優(yōu)、更智能的方向發(fā)展成為必然趨勢，但一些高端軟件核心技術(shù)仍被國外公司壟斷，應(yīng)用成本較高。面對行業(yè)需求，工程院敏銳抓住數(shù)智化轉(zhuǎn)型變革機遇，在集團公司支持下，于2010年與勝利石油工程鉆井工藝研究院共同組建了石油決策系統(tǒng)研發(fā)團隊，全面開展石油工程技術(shù)數(shù)智化轉(zhuǎn)型研究。

萬事開頭難。由于資料短缺，從功能設(shè)計到算法研究，每一步都舉步維艱。為此，研發(fā)團隊深入一線調(diào)研，綜合業(yè)務(wù)需求，提出了地質(zhì)、油藏、鉆完井一體化的設(shè)計思路，并從數(shù)據(jù)采集、存儲、分析和應(yīng)用等方面進行全流程優(yōu)化，經(jīng)過上百次算法完善、上千次功能測試，構(gòu)建形成了集鉆測錄試、壓裂及試油氣等多專業(yè)、多維度、多業(yè)務(wù)于一體的石油工程決策支持系統(tǒng)。

以助力施工效率優(yōu)化、提升現(xiàn)場分析決策科學(xué)性為目標，該系統(tǒng)可支持15種巖石力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)參數(shù)鉆前預(yù)測、隨鉆監(jiān)測和鉆后分析，實現(xiàn)了漏、噴、塌、卡等7種井下復(fù)雜情況早期預(yù)警及最優(yōu)參數(shù)“智能導(dǎo)航”，破巖效率提高了15%以上。同時，基于地震、測井和隨鉆數(shù)據(jù)聯(lián)合建模，該系統(tǒng)構(gòu)建了鉆井導(dǎo)航模型圖，能預(yù)測出層風險、把控鉆進方向，施工KPI分析模塊劃分了27種井下工況，可全方位精準支撐鉆完井施工監(jiān)測、分析優(yōu)化和科學(xué)決策。“如今，石油工程決策支持系統(tǒng)已經(jīng)迭代到3.0版，不僅擁有100%自主知識產(chǎn)權(quán)，而且核心技術(shù)經(jīng)鑒定已達國際先進水平，助力石油工程施工效率和作業(yè)質(zhì)量顯著提升?！毖邪l(fā)項目負責人李昌盛介紹。

形成軟件只是第一步，更大的難點在于落地應(yīng)用。在一次次現(xiàn)場走訪推廣后，研發(fā)團隊終于與西北油田達成了合作意向。順北油田的井位偏遠，網(wǎng)絡(luò)條件差，他們就帶著衛(wèi)星設(shè)備跑井、背著電腦測試軟件，及時解決問題，讓油田企業(yè)嘗到了數(shù)字化技術(shù)帶來的“甜頭”，一步步打開了軟件應(yīng)用市場的大門。截至目前，石油工程決策支持系統(tǒng)已在西北、中原、西南、勝利等油氣田2135口井實現(xiàn)了規(guī)?；瘧?yīng)用，其中，福深熱1井、新橋1井、昆侖1斜井等重點井鉆井提速15%以上，頁巖優(yōu)質(zhì)儲層鉆遇率100%，風險預(yù)測準確率大于90%。

新系統(tǒng)的應(yīng)用，改變了傳統(tǒng)以經(jīng)驗為主的鉆井決策方式，也帶來了施工模式的變革。在建南區(qū)塊紅頁12HF井井場，工程院駐井支持專家張文平通過石油工程決策支持系統(tǒng)，第一時間向負責鉆井作業(yè)的施工隊作出風險預(yù)警。同時，遠在北京的工程院石油工程決策支持中心工作室，10余名不同專業(yè)的專家已通過系統(tǒng)查看到該井最新的鉆井信息，立即與現(xiàn)場人員進行討論分析，拿出解決方案。

“依托石油工程決策支持系統(tǒng)，‘北京-甲方-井場’遠程支持新模式打破了地域限制，實現(xiàn)了施工各方的無縫連接與高效協(xié)同，為鉆井作業(yè)提供更精準的技術(shù)指導(dǎo)和決策支持?！睆埡閷氄f。

專家點評

西南石油工程鉆井工程研究院副院長 王漢卿：

在新橋1井鉆井施工中，我們引進了石油工程決策支持系統(tǒng)，搭建了“北京-德陽-井場”三方聯(lián)動協(xié)同決策支持工作模式，實現(xiàn)了從“經(jīng)驗鉆井”向“科學(xué)鉆井”的轉(zhuǎn)變。該系統(tǒng)應(yīng)用后，有力支撐了二開須四段中部大段頁巖夾薄層砂巖施工，優(yōu)化頂驅(qū)轉(zhuǎn)速（85轉(zhuǎn)/分鐘）和鉆壓（150~180千牛），頁巖段機械鉆速提高42%；根據(jù)自流井組地層研磨指數(shù)和沖擊指數(shù)智能推薦鉆頭類型，平均機械鉆速突破3.87米/小時；通過管柱力學(xué)算法和實時數(shù)據(jù)深度挖掘，隨鉆分析井壁穩(wěn)定情況，保障了起下鉆安全。

新聞會客廳

工程院石油工程決策支持系統(tǒng)研發(fā)項目負責人 李昌盛

問：相比之前的版本，石油工程決策支持系統(tǒng)3.0在哪些方面實現(xiàn)了重大突破和創(chuàng)新？

答：基于石化智云研發(fā)，立足石油工程智能決策需求，石油工程技術(shù)研究院研發(fā)了石油工程決策支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)最早于2010年投入研發(fā)，2014年發(fā)布1.0版本，主要以可視化和簡單計算為主，功能還比較單一。經(jīng)過多個版本的持續(xù)迭代，2023年發(fā)布的石油工程決策支持系統(tǒng)3.0版有了質(zhì)的飛躍，不但架構(gòu)上更加先進、穩(wěn)定，而且在鉆井分析優(yōu)化、大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用等方面進行了較大的增強，地質(zhì)力學(xué)建模、鉆頭選型、參數(shù)優(yōu)化和風險預(yù)警等多個方面實現(xiàn)了智能化應(yīng)用。其中，在鉆井風險預(yù)測方面，通過構(gòu)建多參數(shù)智能預(yù)警模型，實現(xiàn)了阻卡、井漏和溢流等常見的10余種復(fù)雜故障高精度識別，識別準確率可達90%以上；在鉆井提速方面，通過鉆頭及參數(shù)優(yōu)選，提高了工藝與地質(zhì)環(huán)境的配伍性，為鉆井技術(shù)決策提供了有力支撐。

問：石油工程決策支持系統(tǒng)在實際應(yīng)用中可以幫助石油公司解決哪些難題？

答：該系統(tǒng)涵蓋工程監(jiān)測、風險防控、隨鉆計算、工藝分析等40余項核心功能。其中，地質(zhì)力學(xué)建模模塊支持15種巖石力學(xué)和地質(zhì)力學(xué)參數(shù)鉆前預(yù)測、隨鉆監(jiān)測和鉆后分析，可為工程施工提供精準依據(jù)；鉆井參數(shù)優(yōu)化模塊支持鉆井參數(shù)大數(shù)據(jù)敏感性分析，利用AI技術(shù)實現(xiàn)最優(yōu)參數(shù)“智能導(dǎo)航”，破巖效率提高15%以上；三維地質(zhì)導(dǎo)向模塊基于地震、測井和隨鉆數(shù)據(jù)聯(lián)合建模，形成鉆井導(dǎo)航模型圖，配套水平井垂厚曲線擬合等關(guān)鍵算法，能預(yù)測出層風險、把控鉆進方向，支撐導(dǎo)向跟蹤；自動化固井模塊可實現(xiàn)固井設(shè)備遠程控制、施工壓力實時計算、注水泥三維可視化模擬等，避免人員高壓區(qū)作業(yè)，提升本質(zhì)安全能力和固井作業(yè)質(zhì)量；壓裂遠程監(jiān)測模塊支持單井、多井多段壓裂實時監(jiān)測和歷史追溯，并融合測井解釋成果實現(xiàn)壓裂施工聯(lián)動分析，有效提升壓裂施工遠程跟蹤和分析決策能力；施工KPI分析模塊基于高精度工況識別算法，自動劃分27種井下工況，精細分析起下鉆速度、單日鉆井時效等關(guān)鍵施工指標，助力施工效率提升。

問：未來，該系統(tǒng)還有哪些潛在的功能擴展或技術(shù)升級計劃，以進一步滿足油氣行業(yè)的新需求？

答：目前，依托該系統(tǒng)搭建的遠程專家支持中心已經(jīng)開展科學(xué)鉆井新模式示范，帶動了多家油田企業(yè)和石油工程公司開始向新模式轉(zhuǎn)型。未來，石油工程決策支持系統(tǒng)將在自動分析、智能決策等方面進行持續(xù)探索和強化，與現(xiàn)場自動化鉆機形成一體化云邊協(xié)同決策技術(shù)體系，減少現(xiàn)場人員數(shù)量，提高施工精準度和自動化，全面提升鉆井風險防控和方案智能優(yōu)化能力，為油氣高效勘探開發(fā)貢獻數(shù)智力量。

智能感知 精準鉆探

技術(shù)介紹

數(shù)字鉆頭參數(shù)感知系統(tǒng)可以在不改變現(xiàn)有鉆具組合結(jié)構(gòu)與定向鉆井工藝的前提下，安裝在鉆頭內(nèi)部，測量鉆頭位置振動、轉(zhuǎn)速、鉆壓、井溫、井斜等參數(shù)，且預(yù)留扭矩與內(nèi)、外壓力測量接口，可以基于鉆頭實測數(shù)據(jù)挖掘，開展鉆頭工況識別評價、關(guān)鍵指標參數(shù)預(yù)測、鉆井參數(shù)多目標優(yōu)化，為針對性提速分析、井下工具優(yōu)化設(shè)計、鉆井參數(shù)優(yōu)化控制提供數(shù)據(jù)與理論支持。

□王 寧

隨著油氣開發(fā)持續(xù)推進，老油田勘探開發(fā)難度越來越大，同時，石油工程工作者老齡化加劇導(dǎo)致一線作業(yè)人員短缺，高風險、高成本、低效率已經(jīng)成為現(xiàn)階段油氣資源鉆探的重大挑戰(zhàn)。開展智能化科學(xué)鉆井技術(shù)探索與應(yīng)用是解決上述問題的重要手段，也是保障國家能源安全和石油工程行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的迫切需要。

真實準確的數(shù)據(jù)是分析和決策的前提。在鉆井過程中，鉆頭作為破巖鉆進的直接執(zhí)行機構(gòu)，其動力響應(yīng)是破巖工況、鉆進參數(shù)、地質(zhì)特性間數(shù)據(jù)關(guān)系的直接體現(xiàn)。傳統(tǒng)的測量裝置安裝在螺桿上游，受鉆具組合力學(xué)特性的影響，無法獲得鉆頭位置處的真實數(shù)據(jù)反饋，以此數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)開展的理論研究與模型訓(xùn)練存在嚴重的數(shù)據(jù)誤差，在決策與控制層面存在不可預(yù)料的實施風險。

研發(fā)國產(chǎn)數(shù)字鉆頭參數(shù)感知系統(tǒng)勢在必行。

目前，國際上通用探管式和偏置式兩種數(shù)字鉆頭設(shè)計方案，但由于結(jié)構(gòu)的限制，兩種方案在運動和應(yīng)力參數(shù)的測量解耦等方面存在不同程度的理論缺陷與技術(shù)挑戰(zhàn)。

對此，勝利石油工程鉆井工藝研究院在集團公司“智能鉆頭參數(shù)感知與優(yōu)化控制”及石油工程公司的相關(guān)課題支持下，以鉆頭可靠數(shù)據(jù)采集挖掘為突破口，歷時兩年成功研制出中國石化首臺鉆頭內(nèi)的參數(shù)測量系統(tǒng)，打破了國外技術(shù)壟斷。該系統(tǒng)具備鉆頭位置處鉆壓、扭矩、振動、轉(zhuǎn)速、井溫、井斜等工程參數(shù)測量能力，可實現(xiàn)鉆頭真實工況聽診與針對性提速分析；通過繪制鉆速、比能、振動、成本云圖，進行群智能博弈，進而為鉆井參數(shù)多目標優(yōu)化決策、高效破巖鉆頭異型齒設(shè)計、井下工具主動控制等技術(shù)研究提供重要依據(jù)。

2022年3月，數(shù)字鉆頭參數(shù)測量系統(tǒng)在勝利工區(qū)營45-斜23井、牛55-斜2井成功完成了首次入井測試，能夠精確反饋起下鉆、起停泵、接立柱、跳鉆、側(cè)振、黏滑等工況數(shù)據(jù)特征，初步實現(xiàn)了PDC鉆進與長筒取芯兩種場景下的鉆頭真實工況聽診。數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)，數(shù)字鉆頭與螺桿上游工程參數(shù)測量短節(jié)實測數(shù)據(jù)在峰值、頻率等信號特征上存在較大差異。相比傳統(tǒng)工程參數(shù)測量，數(shù)字鉆頭實測數(shù)據(jù)的采集挖掘?qū)︺@頭真實工況識別評價、地質(zhì)特性分析挖掘、井下提速工具設(shè)計優(yōu)化、（超）深層管柱力學(xué)理論研究、智能化鉆井決策等更為可靠與有效。

此外，研發(fā)團隊基于數(shù)字鉆頭實測數(shù)據(jù)與地面綜合錄井融合挖掘，初步探索了鉆速、比能、振動等關(guān)鍵參數(shù)的超前預(yù)測方法、建立了鉆井參數(shù)方案的多目標量化評價模型，通過云圖繪制的方式鎖定控制邊界、通過全局尋優(yōu)的方式實現(xiàn)參數(shù)優(yōu)化決策。同時，梳理配套測井解釋、軌跡推算、螺桿效能、機械比能、力學(xué)計算等理論模型，通過“智能+機理”耦合的方法初步開發(fā)了鉆井參數(shù)優(yōu)化決策模塊與鉆井工程專業(yè)計算引擎。相關(guān)方法已開展3口井的現(xiàn)場數(shù)據(jù)試驗，優(yōu)化結(jié)果與人工分析結(jié)果基本一致。

近年來，鉆井工藝研究院相繼研制了系列化的鉆頭內(nèi)工程參數(shù)測量系統(tǒng)、開發(fā)了數(shù)據(jù)分析軟件，通過離線存儲、事后分析開展了鉆頭高頻數(shù)據(jù)挖掘，初步實現(xiàn)了鉆頭工況識別評價、關(guān)鍵指標參數(shù)預(yù)測、鉆井參數(shù)多目標博弈優(yōu)化，為科學(xué)鉆井決策、提速工具優(yōu)化提供了硬件基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)支撐，同時，基于數(shù)字鉆頭參數(shù)測量系統(tǒng)小型化、嵌入式的結(jié)構(gòu)特征，正在開展沿井筒分布式測量與井下主動控制技術(shù)的拓展應(yīng)用探索。

專家點評

勝利石油工程高級專家 吳仲華：

中國石化首臺鉆頭內(nèi)測量系統(tǒng)的研發(fā)成功具有里程碑意義。通過引入小型化、嵌入式的傳感器件開發(fā)了數(shù)字鉆頭參數(shù)感知系統(tǒng)，可以在不改變現(xiàn)有鉆具組合結(jié)構(gòu)與定向鉆井工藝的前提下安裝在鉆頭內(nèi)部，獲得鉆頭位置處的大量工程數(shù)據(jù)。通過獲取的數(shù)據(jù)開展鉆頭評價、鉆井參數(shù)多目標優(yōu)化決策、井下工具主動控制等方面的工作，結(jié)合人工智能技術(shù)高頻數(shù)據(jù)挖掘，為實施智能鉆井技術(shù)提供硬件基礎(chǔ)和數(shù)據(jù)支持，具有推廣應(yīng)用價值。

新聞會客廳

勝利石油工程鉆井工藝研究院鉆井工程首席專家 黃 哲

問：數(shù)字鉆頭參數(shù)感知與優(yōu)化控制技術(shù)是如何實現(xiàn)鉆頭參數(shù)的實時感知與精準控制的？該技術(shù)對鉆井效率和成本節(jié)約有哪些直接影響？

答：基于MEMS微機電傳感器開發(fā)了小型化、嵌入式、低功耗的測量模塊，通過合理的陣列與設(shè)計實現(xiàn)鉆頭位置運動與應(yīng)力參數(shù)測量。目前該技術(shù)采用存儲式測量、事后分析的工作模式，開展鉆頭真實工況診斷與異常分析、優(yōu)化。一方面，通過時頻分析+模態(tài)分解+功率譜密度計算+模式識別的方法，開展低效鉆進原因分析，為針對性提速提效提供依據(jù)；另一方面，依靠實測數(shù)據(jù)挖掘，開展智能模型訓(xùn)練更新，通過多目標量化評價，開展鉆井參數(shù)路線優(yōu)化，助力鉆井作業(yè)更加安全高效。目前，研發(fā)團隊正在探索數(shù)字鉆頭實時通信的實現(xiàn)方法。

問：在實施這項技術(shù)的過程中，面臨哪些技術(shù)挑戰(zhàn)？

答：目前，數(shù)字鉆頭測量系統(tǒng)兩種最常見的實現(xiàn)方式為探管式和偏置式。探管式方案鉆壓、扭矩產(chǎn)生的應(yīng)變被支撐臂吸收，難以有效傳遞至探管本體，在結(jié)構(gòu)上不具備鉆頭位置處應(yīng)力測量的條件；偏置式方案對鉆頭結(jié)構(gòu)強度存在一定的影響，此外，由于其單側(cè)安裝，在鉆壓、扭矩、彎矩等復(fù)雜應(yīng)力解耦方面具有一定難度。針對這些挑戰(zhàn)，鉆井院項目組提出了一種陣列式的測量系統(tǒng)設(shè)計方案，通過傳感器的兩兩捉對實現(xiàn)運動參數(shù)解耦，設(shè)計應(yīng)變橋?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜應(yīng)力解耦。

問：該技術(shù)的推廣應(yīng)用前景如何？對于提升我國油氣勘探開發(fā)技術(shù)水平有何重要意義？

答：該項目旨在打通智能鉆井關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，助力形成具備應(yīng)用推廣條件的智能化科學(xué)鉆井技術(shù)與解決方案，目前已完成兩代產(chǎn)品更新、現(xiàn)場應(yīng)用11次，已經(jīng)開展井-地高速通信、自動化鉆機、井下主動控制等關(guān)鍵技術(shù)、裝備研發(fā)，隨著相關(guān)研究的深入，有望解決智能鉆井數(shù)據(jù)采集、傳輸、決策、控制4個根本問題，形成集井下采集、高速傳輸、地面決策、自動控制、云邊交互于一體的智能鉆井解決方案，助力智能鉆井技術(shù)的整體落地實現(xiàn)。同時，數(shù)字鉆頭參數(shù)感知系統(tǒng)與優(yōu)化控制技術(shù)，除鉆頭參數(shù)感知、真實工況評價、鉆井參數(shù)優(yōu)化決策等常規(guī)應(yīng)用方法外，還將在井下主動控制、井筒數(shù)字化（沿鉆柱分布式測量）、自動送鉆控制、井-地協(xié)同科學(xué)鉆井的場景推廣。

優(yōu)質(zhì)儲層 無處遁形

技術(shù)介紹

儲層頻相特征提取與智能識別技術(shù)主要包括三個部分：一是頻相特征提取，抽取研究區(qū)實際井及井旁地震道，應(yīng)用最小二乘時頻分析提取地震道的頻相信息，通過圖像處理融合頻相信息，結(jié)合測井數(shù)據(jù)制作數(shù)據(jù)標簽對；二是深度學(xué)習，將融合后的頻相信息看作一副彩色圖像，反演目標為連續(xù)的地層參數(shù)，構(gòu)建卷積-回歸型深度網(wǎng)絡(luò)，并用制作的數(shù)據(jù)標簽對訓(xùn)練深度網(wǎng)絡(luò)；三是頻相智能反演，提取待反演地震數(shù)據(jù)體的頻相信息，將頻相信息融合并輸入訓(xùn)練好的深度網(wǎng)絡(luò)模型，即可得到三維頻相智能反演結(jié)果。

□賈玉濤 代儉科 楊培杰

勝利油田經(jīng)過60多年的勘探，勘探目標越來越復(fù)雜，呈現(xiàn)“薄、小、碎、深”的特點，特別是優(yōu)質(zhì)規(guī)模儲層的尋找難度更大。傳統(tǒng)尋找優(yōu)質(zhì)儲層的方法已經(jīng)很難適應(yīng)當前的需求，亟須從新的領(lǐng)域和方向開展地震數(shù)據(jù)處理和解釋方面的研究，研發(fā)更加高效、準確的識別技術(shù)。

不同巖性、物性的變化會引起地震反射波形的變化，當反射波形相近時，就需要依靠振幅和地震波反射的不同時間點，即相位的不同來分辨，也就是近年來國內(nèi)外應(yīng)用的頻率域相位信息處理與解釋技術(shù)。勝利油田勘探開發(fā)研究院科研人員深度開發(fā)應(yīng)用相位信息，與人工智能有效結(jié)合，形成了“儲層頻相特征提取與智能識別”技術(shù)系列，提高了地震資料的分辨率及儲層巖性和物性描述的準確度。

如何從地震數(shù)據(jù)中有效地提取相位信息并應(yīng)用，是該方法研究的難點。相位是描述信號波形變化的度量，就好像心電圖上起伏變化的曲線，找到了特征就會明晰病灶所在。

“以前常用的提取相位方法，在提取的精度和分辨率方面都不盡如人意?！眲倮吞锟碧介_發(fā)研究院首席專家羅紅梅說，“我們只能開展新的研究?！?/p>

由于是國內(nèi)首次開展相位分解與重構(gòu)的研究，參考資料缺乏，科研人員只能借助少量的英文文獻，不斷建立數(shù)學(xué)模型，再通過代碼調(diào)試反復(fù)試驗。

經(jīng)過深入研究，科研人員將反問題求解思路和傅里葉變換相結(jié)合，研發(fā)了新的時頻分析技術(shù)，有效提高了時頻分析結(jié)果的分辨率和可靠性，為相位信息的準確分解打下基礎(chǔ)。2019年，勝利油田首次在國內(nèi)實現(xiàn)了地震數(shù)據(jù)的相位分解與重構(gòu)。

科研人員趁熱打鐵，在相位分解重構(gòu)的基礎(chǔ)上，針對復(fù)雜地質(zhì)體相變快、儲層薄的問題，進一步開發(fā)地震頻率拓頻技術(shù)，提高地震資料的主頻、拓寬頻帶，解決了地震資料分辨率低的問題，大幅提高了對河道砂、灘壩砂、濁積巖等薄互層的識別能力。

為了進一步提高儲層識別精度與效率，他們在此基礎(chǔ)上嘗試與人工智能相結(jié)合，但國際上沒有相關(guān)的研究可借鑒。

經(jīng)過近6年自主技術(shù)攻關(guān)，科研人員從圖像處理、信號處理、人工智能、地震反演等領(lǐng)域入手開展研究，最終研發(fā)了儲層頻相特征提取與智能識別方法，實現(xiàn)了儲層智能預(yù)測的突破，可以將地震資料的主頻提高10~20赫茲，頻帶拓寬20~40赫茲。與傳統(tǒng)的方法相比，反演結(jié)果分辨率和準確度均提高10個百分點左右。截至目前，該技術(shù)系列已獲國家發(fā)明專利授權(quán)兩項，發(fā)表核心期刊文章4篇。

專家點評

勝利油田高級專家 王長江：

儲層頻相特征提取與智能識別技術(shù)系列首次實現(xiàn)了地震頻相信息的有效提取與應(yīng)用，通過進一步結(jié)合人工智能，以及研發(fā)了頻相智能地震反演方法，有效提高了反演結(jié)果的分辨率和準確度，不斷學(xué)習優(yōu)化不同儲層的地震反射特征，最終實現(xiàn)自動識別優(yōu)質(zhì)儲層。

該技術(shù)系列在勝利油田東部探區(qū)多個工區(qū)進行了廣泛的應(yīng)用，取得了顯著的應(yīng)用效果，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。在碎屑巖、致密油、頁巖油等類型復(fù)雜地質(zhì)體儲層預(yù)測中均具有廣闊的推廣前景。

新聞會客廳

勝利油田勘探開發(fā)研究院首席專家 羅紅梅

問：“儲層頻相特征提取與智能識別方法”是如何利用人工智能技術(shù)進行儲層特性識別的？這種方法的優(yōu)勢在哪里？

答：方法原理是在相位分解與重構(gòu)的基礎(chǔ)上，將地震頻相信息（振幅譜、相位譜）融合，并進一步與人工智能相結(jié)合，實現(xiàn)了更為精細的巖性、孔隙度等儲層參數(shù)地震反演。應(yīng)用這種方法可以將原始地震資料的分辨能力提高35%左右，而將頻相信息與人工智能相結(jié)合，反演結(jié)果分辨率和準確度均提高10個百分點左右。

問：該項研究在提升油氣勘探成功率方面有哪些具體成效？

答：相位分解與重構(gòu)技術(shù)在埕島和孤島地區(qū)的河道砂、牛莊地區(qū)濁積巖等類型的儲層預(yù)測中進行了應(yīng)用，處理后的地震數(shù)據(jù)比原始地震的分辨率提高了36%左右，可以有效識別5米左右的砂體。在埕島208井區(qū)館陶組上段上報石油探明儲量1114.68萬噸、石油經(jīng)濟可采儲量220.86萬噸；在埕北斜601塊東營組一段上報石油探明儲量130.1萬噸、石油經(jīng)濟可采儲量24.24萬噸。

頻相智能反演技術(shù)在濟陽坳陷惠民凹陷的大蘆家-田家、江家店瓦屋等地區(qū)，以及勝利灘海地區(qū)埕島油田進行了廣泛應(yīng)用。2021~2022年，在大蘆家-田家等地區(qū)，協(xié)助部署井位5口，智能反演結(jié)果和測井曲線的吻合度達到85%。在埕島油田館上段進行了相位分解與頻相智能波阻抗反演，解決了準確刻畫河道砂體橫向疊置、縱向互層的難題，在埕島油田的埕北48區(qū)塊上報探明儲量712.16萬噸。

問：未來，該領(lǐng)域還有哪些值得探索的方向或潛在的技術(shù)突破點？

答：該領(lǐng)域的研究還可以在基于現(xiàn)代信號處理方法，進一步挖掘地震數(shù)據(jù)相位信息的潛力，實現(xiàn)對儲層邊界、厚度的精細描述，以及采用更先進的人工智能網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，提高頻相智能反演對于巖性和物性描述的準確度和分辨率等方向進一步探索，通過深入研究形成國際領(lǐng)先、具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的相位域儲層預(yù)測技術(shù)系列。

項目管理 “一碼到底”

技術(shù)介紹

BIM模型結(jié)合二維碼的項目全生命周期質(zhì)量追溯系統(tǒng)，是采用二維碼技術(shù)賦予設(shè)備、材料等工程實體對象唯一二維碼，并以此為載體，完成從設(shè)計、生產(chǎn)、檢驗、運輸、入庫出庫、安裝調(diào)試、運行、維修、報廢等全過程的信息記錄，做到質(zhì)量實時可追溯，同時與工廠BIM模型建立關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)工廠對象二維數(shù)據(jù)三維可視化。

□李 慧

在數(shù)字化浪潮的推動下，二維碼技術(shù)以其便捷性、高效性和廣泛的適用性，正深刻改變著人們的生活方式與各行各業(yè)的工作模式。工程建設(shè)領(lǐng)域也不例外。石油工程建設(shè)中原設(shè)計公司憑借前瞻性的視野與技術(shù)創(chuàng)新，成功研發(fā)并應(yīng)用了BIM模型（建筑信息模型）結(jié)合二維碼的項目全生命周期質(zhì)量追溯系統(tǒng)（簡稱：二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)），為工程項目管理帶來了革命性的變革。

長期以來，傳統(tǒng)工程項目管理面臨著信息封閉、管理任務(wù)繁重、資料易丟失損壞等諸多挑戰(zhàn)，特別是在全生命周期質(zhì)量追溯方面，更是困難重重。而靜態(tài)二維碼只能用于短暫存檔，一旦信息更新，二維碼也需要更換。如何才能在保持二維碼不變的情況，實現(xiàn)項目信息持續(xù)更新、全程留痕、永久可查呢？

“可以在固定的二維碼背后建立一間‘倉庫’，讓項目相關(guān)流程的負責人員分門別類地往里面放置自己的‘物品’，并保證其不受時間和空間限制。”經(jīng)過多次研究討論，中原設(shè)計公司信息化技術(shù)人員提出了自己的想法。沿著這條思路，2021年，中原設(shè)計公司正式啟動二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)的研發(fā)工作。

把理想變?yōu)楝F(xiàn)實，需要從零起步，一點點摸索向前。技術(shù)人員在解決多類型數(shù)據(jù)統(tǒng)一、信息擴容等技術(shù)問題的同時，還要和各參建單位反復(fù)協(xié)調(diào)、溝通需求，不斷修改完善，以確保系統(tǒng)在操作過程中能滿足項目各階段實際需求，各權(quán)限分配范圍得當、各工序關(guān)聯(lián)順暢，技術(shù)層面沒有漏洞。最終，他們攻克了全流程協(xié)同信息擴容、分類分級分工細化權(quán)限設(shè)置、數(shù)字標簽與實物標簽溯源一致性、多類型數(shù)據(jù)統(tǒng)一存儲等多個難題，成功研發(fā)出二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的核心在于為設(shè)備、鋼管、焊縫等工程對象生成唯一對應(yīng)的二維碼，并以此為數(shù)據(jù)入口，實現(xiàn)了項目從設(shè)計、采購、施工到運維等全生命周期各階段的數(shù)據(jù)錄入與質(zhì)量溯源?！皞鹘y(tǒng)靜態(tài)二維碼只能存儲有字符數(shù)量限制的字母、文字，而新系統(tǒng)的二維碼雖然是固定不變的，但里面需要存儲的各種數(shù)字、代碼、圖片、圖表、文檔等可實時更新，存儲量和數(shù)據(jù)類型都大幅增加。”該公司信息化技術(shù)人員秦躍雁介紹，“這個二維碼系統(tǒng)雖然是共享的，但充分考慮到了各環(huán)節(jié)的需求，以及不同單位不同級別的權(quán)限。假設(shè)A和B都有掃碼權(quán)限，但他們能且只能分別進入自己的‘隔間’，確保信息準確送達?！?/p>

“二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)的應(yīng)用不僅極大地方便了信息的編輯、整理、調(diào)閱與歸檔，而且打破了傳統(tǒng)紙質(zhì)文檔和靜態(tài)二維碼的局限，實現(xiàn)了信息的動態(tài)更新與全程留痕?！敝性O(shè)計公司信息與數(shù)字化中心經(jīng)理王力介紹，目前該系統(tǒng)已在華北油氣大牛地氣田天然氣乙烷回收工程、中原油田文24儲氣庫工程等多個集團公司重點工程中成功應(yīng)用，并取得了顯著成效。

以文24儲氣庫工程為例，該系統(tǒng)實現(xiàn)了對項目物資全生命周期的全方位覆蓋，二維碼應(yīng)用覆蓋率高達98.5%，為工程建設(shè)提供了強有力的數(shù)據(jù)支持與質(zhì)量保障。各參建單位通過掃描動態(tài)二維碼，可快速獲取各階段質(zhì)量信息，了解施工動態(tài)和流程，對作業(yè)和運維等環(huán)節(jié)進行監(jiān)督和檢查。

同時，為解決二維碼可能損壞或隨管道深埋地下等問題，技術(shù)人員打通動態(tài)二維碼技術(shù)與數(shù)字化交付平臺的數(shù)據(jù)壁壘，將二維碼作為模型屬性增加到BIM三維模型中。也就是說，在電子三維模型中掃描其中的電子二維碼，可快速確定該二維碼的準確位置，并獲取工程實體全生命周期各階段質(zhì)量信息，不僅極大地提高了項目管理的便捷性與透明度，而且為后續(xù)運維與檢修工作提供了強有力的數(shù)據(jù)支撐。

專家點評

華北油氣高級專家 陳俊亮：

BIM模型結(jié)合二維碼的質(zhì)量追溯系統(tǒng)以數(shù)字賦能項目質(zhì)量管控為目標，依托二維碼、BIM等新一代信息技術(shù)，通過將二維碼作為質(zhì)量管理對象的唯一標識，實現(xiàn)了對工程對象全生命周期工序交接與質(zhì)量查驗信息的實時提報、高效流轉(zhuǎn)、全程留痕、永久追溯。該系統(tǒng)在華北油氣大牛地氣田天然氣乙烷回收工程等中國石化重點工程的落地應(yīng)用，有效提高了項目質(zhì)量管控水平，充分體現(xiàn)了企業(yè)“質(zhì)量為要”的管理理念，是華北油氣發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的生動實踐。

新聞會客廳

石油工程建設(shè)中原設(shè)計公司執(zhí)行董事、總經(jīng)理 鄭 焯

問：BIM模型結(jié)合二維碼的質(zhì)量追溯系統(tǒng)是如何在油氣工程項目中實現(xiàn)全生命周期管理的？

答：BIM模型結(jié)合二維碼的質(zhì)量追溯系統(tǒng)可為每個工程實體生成“身份證”，即唯一的二維碼，同時與BIM模型相互關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)全程留痕、永久追溯。項目管理或建設(shè)人員通過移動端掃描二維碼，就可以錄入和追蹤工程實體在生產(chǎn)、采購、施工、運維等全生命周期各階段的數(shù)據(jù)，包括物料參數(shù)、應(yīng)用數(shù)據(jù)、檢驗記錄、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等，可以是文字、字符，也可以是圖片、文件等多種形式，實現(xiàn)了質(zhì)量溯源、效率提升、成本降低等多重目標。

問：在二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)的應(yīng)用過程中，如何確保數(shù)據(jù)的準確性和實時性？

答：在確保數(shù)據(jù)的準確性和實時性方面，技術(shù)人員對各環(huán)節(jié)錄入的信息會定期進行檢查，將不合格的信息進行統(tǒng)計，并及時整改。每月也會對各單位錄入信息的質(zhì)量進行考核，對考核不合格的進行通報。同時，我們還制定了數(shù)據(jù)標準和管理規(guī)范，建立了嚴格的審核機制，在數(shù)據(jù)實時采集和同步、BIM模型與二維碼數(shù)據(jù)動態(tài)同步更新、用戶權(quán)限管理等方面采取從嚴措施，進一步保障數(shù)據(jù)的準確性和安全性。

為保障系統(tǒng)穩(wěn)定運行，技術(shù)人員采用了高可用性、可擴展性和可維護性的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，包括合理的負載均衡、數(shù)據(jù)備份和恢復(fù)策略，以及完善的錯誤處理和異常監(jiān)控機制，并選擇性能穩(wěn)定、可靠的軟硬件設(shè)備，進行了充分的測試和驗證，以確保系統(tǒng)在高負載和復(fù)雜環(huán)境下仍能穩(wěn)定運行。另外，在網(wǎng)絡(luò)安全防護、系統(tǒng)維護與升級、應(yīng)急響應(yīng)計劃等方面也做了周密保障。

問：二維碼質(zhì)量追溯系統(tǒng)對于提升油氣工程項目的管理水平和質(zhì)量控制有何重要意義？

答：這項創(chuàng)新解決了石油化工項目質(zhì)量管理紙質(zhì)資料繁多、數(shù)字化交付成果現(xiàn)場數(shù)據(jù)收錄不及時等問題，是對高質(zhì)量建設(shè)智能工廠的有效補充，可有效避免傳統(tǒng)模式下設(shè)計、采辦、施工、運維等各環(huán)節(jié)脫節(jié)及質(zhì)量安全監(jiān)管不到位導(dǎo)致的“低老壞”問題，有助于進一步提升施工安全、質(zhì)量和進度?；谠撓到y(tǒng)在實際應(yīng)用中展現(xiàn)出的顯著優(yōu)勢，未來我們期待將其推廣至建筑、交通、電力等更廣泛的領(lǐng)域，通過不斷地技術(shù)優(yōu)化和模式創(chuàng)新，為工程項目管理水平的提升和質(zhì)量控制的加強提供有力支持。