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人工智能“头雁”领航 推进油气生产绿色可持续发展
时间: 2025-04-20 06:46:40 |   作者: 能源转换

  加快发展新一代AI是我们赢得全球科学技术竞争主动权的重要战略抓手,是推动我们国家科技跨越发展、产业优化升级、生产力整体跃升的重要战略资源。当前,我们国家的人工智能步入全新发展阶段,正加速与实体经济深层次地融合,为高水平质量的发展注入强劲动能。作为同时承载千年历史文脉与国家级能源战略的陕西,依托人工智能技术开启了一场深刻的产业变革——尤其在传统油田基地转型升级中,“头雁”效应凸显:通过构建覆盖勘探开发、生产运维等全链条的19个工业智能体,大模型技术驱动油气生产全流程智能化重构,实现生产效率跃升与成本结构优化,推动老油田突破传统粗放模式桎梏,向智能高效的新型能源产业范式转型。这场融合历史底蕴与科学技术创新的实践,不仅重塑了能源生产的空间逻辑,更验证了人工智能赋能传统产业升级的可行路径,为资源型地区高水平质量的发展提供了鲜活样本。

  以大模型为核心的人工智能技术构建了油田数字神经系统,通过融合地质勘探数据、设备正常运行参数、生产动态信息等多元数据源,形成了覆盖“地下-井筒-地面”的全域认知能力。基于深度神经网络的特征提取能力,系统可构建三维可视化油藏模型,实现油井产能衰减预测精度提升40%,管道泄漏识别响应时间缩短至15分钟以内。这种技术突破不仅解决了传统人工经验判断的滞后性,更通过持续自学习的算法演进,使油田系统具备动态优化能力。

  在勘探开发领域,AI算法通过处理TB级地震数据,可将储层识别准确率提升至92%,支撑开发方案优化决策,使采收率平均提升5-8个百分点。生产运维方面,基于数字孪生技术构建的设备健康管理系统,实现了30类关键设备的预测性维护,维修响应效率提升60%,非计划停机减少35%。特别在复杂工况处理中,智能控制管理系统通过实时调整抽油机冲次、注水压力等300余项参数,使单井能效提升18%。

  人工智能的应用产生了显著的复合效益:通过智能配产系统优化生产节奏,单井经营成本下降12%;基于机器视觉的油品质量检验系统将质检效率提升5倍,误检率降至0.3‰;物流调度算法使运输车辆利用率提升25%,管线%。更深远的影响在于推动油田组织形态变革,传统“经验驱动”模式向“数据+算法”驱动转型,促使全员数字素养提升,孵化出智能决策支持中心、远程运维专家系统等新型生产组织方式,为传统能源企业数字化转型提供了可复制的实施路径。

  这种三维赋能体系使油田基地实现了从单点智能到系统智能的跃迁,形成“技术突破-场景落地-价值创造”的良性循环。据试点项目多个方面数据显示,智能化改造使综合经营成本降低18%,安全生产事故率下降72%,勘探开发周期压缩40%,验证了人工智能作为新型生产力在传统能源领域的革新价值。

  陕西老油田面临的核心矛盾在于数据质量与智能化需求的不匹配。根据SY/T 7427-2018《油气田开发工程经济评价规范》,日均产生的15TB勘探数据实际解析利用率仅40%。西安石油大学实测数据显示,榆林区块三维地震数据仍依赖2010年前的采集成果,建模误差最高达28米。《鄂尔多斯盆地开发效率评估》指出,人工调节注水压力误差常达±15%,而现有AI算法因缺乏高质量标注样本,难以实现精准预测。中国石油装备研究院2023年报告数据显示,AI驱动的预测性维护系统覆盖率不足35%,远低于国际先进水平。

  陕西省统计局2023年能源报告证实,深层开采(4500米以上)单井成本激增380%。长庆油田设备效能报告数据显示,老旧游梁式抽油机单台年维修费达12万元,但其数字化改造需一次性投入30万元。根据陕西省能源人才发展蓝皮书,复合型人才缺口超2000人,导致AI系统运维成本占比攀升至31%。安控科技等企业的实践表明,缺乏针对鄂尔多斯盆地裂缝发育特征的定制化算法,AI节能效率仅达预期值的60%-70%。

  国际能源署(IEA)2023年报告数据显示,页岩油盈亏平衡点降至48美元/桶,而陕西老油田完全成本(含生态修复)达62美元。国家能源局2023年行业对标多个方面数据显示,新疆玛湖油田通过AI优化将采收率提升至45%,而陕西老油田仍停留在32%,单桶利润差距扩大至8美元。BP能源统计年鉴证实,新能源装机量年均增速21%,导致传统油气在陕能源消费占比五年下降14%。陕西省工信厅产业监测报告说明,2023年延长石油集团在陕原油产量同比下降3.7%。

  生态环境部2023年督查报告数据显示,陕西老油田碳排放强度超国标38%,但AI驱动的减排技术应用面临多重障碍:一是数据采集瓶颈。现有传感器网络覆盖率不足,含油污泥浓度等关键环保参数仍依赖人工抽检。二是技术经济性矛盾。西安交通大学技术经济评估证实,CCUS技术应用成本高达80元/吨CO₂,而碳配额交易收益仅覆盖成本的30%。三是跨领域协同不足。环保数据与生产系统未打通,废水回用率仅65%的现状暴露出全流程的优化缺失。

  一是构建全生命周期数据治理体系。通过制定油田勘探开发、设备运维等场景的标准化数据采集规范,部署边缘计算设备实现井场数据自动校核;引入基于深度学习的多模态数据清洗算法,针对性解决地质构造图、测井曲线等复杂数据的噪声干扰问题。二是强化数据存储与计算基础设施。建设分布式云存储中心,实现多油田数据异地灾备;搭建高性能计算集群,满足大模型训练所需的PB级数据处理需求,通过数据分级存储策略提升热数据调用效率。三是构建智能安全防护体系。采用量子加密技术保障核心地质数据安全传输,部署区块链存证系统实现数据操作全程溯源;建立动态风险评估模型,通过AI驱动的威胁狩猎系统实时识别APT攻击,打造“监测-响应-恢复”一体化安全闭环。

  一是构建产教融合培养体系。与西安交大、西北大学等共建“智能油气开发”特色专业,开发数字孪生油田实训平台,设立定向培养计划;在长庆、延长油田设立院士工作站,联合开展井下机器人、智能压裂等课题攻关。二是实施分层级人才提升工程。针对技术骨干开展大模型微调、多模态融合等专项培训,组织赴中东数字油田考察学习;面向操作人员开发AR巡检培训系统,建立“AI助理工程师”认证体系。三是打造西部AI人才集聚高地。在西安高新区建设油气大模型创新中心,提供千万级科研启动资金;推出“秦风学者”计划,对引进的领军人才给予项目分红权、技术入股等激励,配套建设智慧化人才社区。

  一是重构勘探开发知识体系。建立覆盖鄂尔多斯盆地的地质知识图谱,研发具备多任务学习能力的勘探大模型,实现测井解释准确率提升;开发智能布井系统,综合地质力学、经济效益等多目标优化井网布局。二是构建智能生产管控新模式。部署基于数字孪生的油田运营中心,通过大模型实现注采参数自动优化;建立设备健康度预测模型,提升抽油机故障预警时间。三是创新组织协同机制。设立“AI+业务”双组长制项目团队,建立技术中台与业务前台的需求直连通道;开发跨部门知识共享平台,利用大模型自动生成钻井方案、设备检修报告等标准化文档。

  (4) 以AI为核心与上下游企业合作,打造智能化油气产业生态并拓展新业务

  一是共建智能装备产业链。与宝石机械合作研发自适应地层变化的智能钻头,与陕鼓集团开发基于强化学习的压缩机优化控制管理系统,形成“AI+高端装备”产业集群。二是打造能源数字服务新业态。联合延长石油集团建设西北能源大数据中心,开发油气产量预测、碳资产管理等产品;搭建AI辅助决策平台,为中小油服公司可以提供地质建模、压裂方案设计等云服务。三是探索多能互补新模式。在陕北地区建设“风光油储”一体化示范基地,利用大模型优化新能源微电网调度;开发CCUS智能监测系统,实现CO₂驱油与封存过程的实时优化。

  一是构建智慧节能体系。研发能耗数字孪生系统,建立注水、集输等环节的能耗基线模型;部署基于计算机视觉的放空火炬监测系统,减少天然气放空燃烧。二是创新环保治理技术。开发井下作业污染扩散预测模型,智能规划压裂返排液处理路径;应用迁移学习技术,构建适应黄土高原地质特性的土壤修复模型。三是打造循环经济新模式。建设AI驱动的伴生气资源化利用平台,将低浓度煤层气转化为合成材料原料;开发油泥热解智能控制管理系统,实现危废转化效率提升,形成“采油-治理-再生”的绿色闭环。

  (作者:田惠敏,研究员,经济学博士;徐蕴峰,国声智库执行主任、中央财经大学中外经济比较研究中心副主任。该项成果仅代表个人自己的观点,与所在机构无关。)

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