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人工智能在石油工程领域应用及影响

刘伟;闫娜

【摘要】人工智能在石油工程领域的研究应用已有几十年历史,应用范围渗透到从

管理到勘探开发施工现场的各个环节.SPE专业数据库调查显示,从2000年开始,石

油工程领域对AI保持了较高的研究热情,2010年之后公开发表的研究文章数量大

幅增长.在管理领域,基于AI的智能工作流,形成了多学科、多环节协作的工作平台;

基于AI的专项管理工具已替代部分人类员工;基于AI的资产管理工具提供了更高

效准确的预测性维护.多种AI分析方法在地震资料分析中的应用,为更精确钻井提供

了坚实基础;在钻井设计和施工中的应用,促进了钻井自动化和更安全、更高效;在油

藏开发中的应用,促进油田在整个生命周期的产出最大化.通过剖析油公司、油服公

司的成功应用案例,分析AI对石油工程领域的工作效率、投资效益、公司组织结构

及流程、行业竞争态势的潜在影响,并针对AI大规模商业化应用所面临的可信任程

度、数据必威体育官网网址性等主要障碍,提出了及早谋划相关技术研发和储备、攻关可解释型

人工智能技术、推动行业数据标准化管理等应对措施.

【期刊名称】《石油科技论坛》

【年(卷),期】2018(037)004

【总页数】9页(P32-40)

【关键词】人工智能;石油工程;大数据;自动化;黑箱

【作者】刘伟;闫娜

【作者单位】中国石油集团工程技术研究院有限公司;中国石化石油工程技术研究

院

【正文语种】中文

【中图分类】F273.1;F416.2

Gartner公司在界定及分析颠覆性技术方面具有丰富经验，在其2017年发布的报

告中显示，人工智能(ArtificialIntelligence，简称AI)类新兴技术在成熟度曲线上

快速移动，正处于曲线的巅峰位置，与之相适应的数字化平台类技术在曲线上处于

上升期，与之相匹配的商业生态扩展类技术区块链等技术有望在未来5～10年产

生变革性影响。美国国会下属的政府问责局(GAO，前身是美国总审计局)对AI的

发展前景进行专题调研，认为即使人工智能技术停止前进，由今天的人工智能引发

的变革仍将产生广泛而深远的影响[1]。目前，AI还没有被广泛接受的严格定义，

笼统地说，是提高机器的计算力、感知力、认知力、推理能力等智能水平，使其具

有判断、推理、证明、识别、感知、理解、沟通、规划和学习等思维活动，让机器

能够自主判断和决策，完成原本要靠人类智能才能完成的工作。主要研究内容包括

逻辑推理与定理证明、专家系统、机器学习、自然语言理解、神经网络、模式识别、

智能控制等。

1AI在石油工程领域的研究应用概况

AI在石油工程领域的研究应用已有几十年的历史，最早于20世纪70年代出现在

国际石油工程师协会(SPE)论坛。2009年，SPE数字能源科技部门的部分会员成立

了“人工智能与预测分析”分会，定期组织相关研讨，推动AI技术在油气领域的

应用。

Onepetro(SPE文献资料平台)的文献调研表明，从2000年开始，石油工程领域

对AI保持了较高的研究热情，2010年之后公开发表研究文章的增长速度大幅提

升(图1)。从应用方法的选择上来看，人工神经网络、模糊逻辑和遗传算法是石油

工程应用中最常用的AI技术，其他如支持向量机、功能网络和基于案例的推理等

方法也有应用。2010年之后，关于机器学习的研究和应用超过了人工神经网络，

成为研究最多的领域(图2)。

图1SPE研究人工智能的文章数量

图2SPE研究神经网络和机器学习的文章数量

2014年国际油价断崖式下跌以来，石油工程领域的参与者为了提升竞争力和抗风

险能力，都希望通过数据分析、实时监测和自动化来寻求可持续性发展，人工智能

技术以软件、智能装备、作业平台及专项服务等多种形式在石油工程领域广泛应用，

应用的领域已渗透到从管理到勘探开发施工现场的各个环节，提升了石油工程领域

自动化和智能化水平。

2AI在石油工程中的主要应用领域

2.1基于AI的智能工作流，形成了多学科、多环节协作的工作平台

为了提高决策质量和管理水平，石油公司纷纷启动数字油田项目，如壳牌的智能油

田、BP的未来油田项目等，还有的公司起名为智慧油田、未来智能油田、e-油田、

一体化数字油田等，基本路径都是以数据采集和存储为基础，在数据应用层形成相

互支撑的协同研究平台、生产管理平台、经营管理平台和决策支持平台，以优化工

作流程、提高工作效率和决策质量。对各个环节实时监测数据的智