中國石化石油勘探開發(fā)研究院和物探研究院為中國石化直屬上游綜合研究機構(gòu)，職責定位是中國石化上游 “三部一中心”，即：上游的發(fā)展戰(zhàn)略及油氣勘探開發(fā)參謀部、油氣勘探開發(fā)技術(shù)服務部、油氣勘探開發(fā)技術(shù)研發(fā)和集成部、上游地質(zhì)資料信息中心。圍繞西北、華北、東北、四川、海域、海外等勘探開發(fā)重點領(lǐng)域，持續(xù)提供技術(shù)支撐與服務，為中國石化上游穩(wěn)油增氣降本做出了積極貢獻。在縫洞型碳酸鹽巖油藏高效開發(fā)領(lǐng)域形成了自己的特色和優(yōu)勢。

石勘院和物探院依托國家“973”項目、國家重大專項、國家部委戰(zhàn)略選區(qū)、國家自然科學基金等一批項目。在縫洞型碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)、多波多分量地震技術(shù)等方面達到國內(nèi)領(lǐng)先或國內(nèi)先進水平，尤其是縫洞型碳酸鹽巖油藏開發(fā)技術(shù)整體達到國際領(lǐng)先水平。

場景組具有多年從事塔河油田開發(fā)的研究經(jīng)歷，掌握大量現(xiàn)場生產(chǎn)資料。2000 年完成塔河油田四區(qū)開發(fā)方案編制、2005 年與法國合作研究的塔河油田四區(qū)三維地質(zhì)建模，2006 年完成四區(qū)開發(fā)動態(tài)跟蹤研究，2012 年 《塔河油田 12 區(qū)奧陶系油藏油氣產(chǎn)能及能量分布特征研究》及 2006-2018 年承擔 “十一五”、“十二五”、“十三五”國家重大專項的相關(guān)課題研究，均為本場景建設(shè)提供堅實技術(shù)基礎(chǔ)。

塔河油田是我國已發(fā)現(xiàn)最大的碳酸鹽巖縫洞型油藏，含油面積達 700km2，探明石油地質(zhì)儲量超過 10 億噸。塔河油田縫洞油藏儲集體埋藏深大（>5700m）、類型多、非均質(zhì)性強，油田鉆井多（1870 口）。礦場常規(guī)“甜 點”預測需多種地震屬性聯(lián)合預測，對人員專業(yè)知識要求高，預測工作量大、工作效率低。上述面臨問題迫切需要引進人工智能，開發(fā)智能解釋軟件平臺，發(fā)揮甜點智能識別技術(shù)優(yōu)勢，提高油田現(xiàn)場甜點識別效率。

機器學習和計算機技術(shù)的不斷進步為“甜點”預測帶來了前所未有的機遇。人工智能算法也在“甜點”預測中展現(xiàn)出巨大的潛力。這些算法能夠處理非線性、高維和復雜的數(shù)據(jù)關(guān)系，提高預測的可靠性并能大幅提高預測效率。

針對超深層復雜碳酸鹽巖縫洞型油藏，引進人工智能技術(shù)，在地質(zhì)認識及地球物理理論指導下，以地震數(shù)據(jù)及其衍生屬性為研究對象，尋求能夠反映“甜點”最佳屬性組合，結(jié)合地震正演拓展，建立訓練樣本集。優(yōu)選最佳算法模型，通過參數(shù)的調(diào)整及迭代優(yōu)化，尋找地震屬性與縫洞儲集體“甜點”的潛在關(guān)聯(lián)性，建立縫洞儲集體甜點預測模型，實現(xiàn)碳酸鹽巖縫洞型油藏地球物理甜點快速、準確預測。

1)具體的工具或方法創(chuàng)新

按照“數(shù)據(jù)+平臺+應用”的模式，地球物理甜點識別子系統(tǒng)，包含首頁界面、數(shù)據(jù)管理、模型管理、儲集體識別、界面顯示、成果輸出等 6 個功能服務，引用地震基本數(shù)據(jù)服務、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)服務等 2 個數(shù)據(jù)服務。

a）地球物理甜點智能識別及解釋應用

為用戶提供碳酸鹽巖縫洞甜點預測人機交互界面共包含六大功能模塊。具體情況如下： 首頁界面：涵蓋流程展示及功能導航，展示系統(tǒng)主要操作流程，并對操作進行簡單描述；

數(shù)據(jù)管理：提供各類數(shù)據(jù)記載功能，提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理維護功能；智能建模：實現(xiàn)模型構(gòu)建及模型評估功能；

儲層識別：通過識別參數(shù)設(shè)置實現(xiàn)儲集體識別功能及識別結(jié)果管理；界面顯示：提供地震剖面顯示、成果剖面顯示功能；

成果輸出：提供識別結(jié)果輸出功能。

b）創(chuàng)新點

融合機理模型形成訓練數(shù)據(jù)集。將地質(zhì)特征和地球物理數(shù)據(jù)有機融合，明確縫洞甜點地震響應特征，優(yōu)選地震能量、頻譜等屬性，結(jié)合測井數(shù)據(jù)及生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)，構(gòu)建較為準確的訓練樣本集，提高模型的預測準確性和泛化能力。

地震正演訓練樣本制作。設(shè)計了符合縫洞地質(zhì)特征的地震正演模型來豐富和拓展訓練樣本集，有效解決了樣本不均衡和樣本數(shù)量不足問題。

基于集成學習的分步訓練策略，有效提高甜點預測精度。為捕捉縫洞甜點的地震信號細節(jié)，設(shè)計了一個基于集成學習的分步訓練策略。通過多階段、多模型的協(xié)同作用，顯著提升預測的精確度和魯棒性，同時有效控制過擬合的風險。①將 FCN 卷積神經(jīng)網(wǎng)絡作為初步篩選工具。利用FCN 通過深度卷積層的層層抽象，學習縫洞體的 結(jié)構(gòu)信息，高效地識別出潛在甜點區(qū)域。②基于集成學習的深化預測。在FCN 初步篩選基礎(chǔ)上，有機融合Boosting 和隨機森林等先進的集成學習方法，提高縫洞甜點預測精度。

基于遺傳算法的自適應 AI 超參數(shù)調(diào)優(yōu)技術(shù)提升訓練效率。通過模擬生物進化過程來高效優(yōu)化神經(jīng)網(wǎng)絡模型的參數(shù)配置，縮短訓練時間，降低算力消耗，最終提升優(yōu)質(zhì)模型的訓練效率。

2)具體應用模式和應用流程

應用功能建設(shè)按照客戶端（C/S）模式進行設(shè)計和后續(xù)研發(fā)，客戶端軟件負責對地震原始數(shù)據(jù)及其屬性數(shù)據(jù)進行管理并提供樣本標注工具，標注后生成的訓練樣本數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞�化智云�?zhí)行具體的模型訓練，訓練后的模型回傳本地工作站，由本地工作站客戶端軟件進行推理和結(jié)果展示。

a）訓練流程。鑒于地震數(shù)據(jù)量的海量規(guī)模，場景樣本標注在本地進行。依據(jù)專家經(jīng)驗優(yōu)選地震屬性，多資料、多數(shù)據(jù)聯(lián)合開展專家樣本標注。同時輔以地震正演制作訓練樣本，來克服樣本的不均衡和數(shù)量不足問題。另外依托總部云，采用云邊部署架構(gòu)，借助平臺算力資源進行模型訓練。并輔以超參調(diào)優(yōu)技術(shù)，指示“進化路徑“，提高優(yōu)質(zhì)模型訓練效率，具體流程見下圖。

b）預測流程。應用石化智云的建模與訓練成果，針對不同類型的地震數(shù)據(jù)域，提供靈活的預測數(shù)據(jù)體選擇機制，輕松管理待預測地震數(shù)據(jù)。其次可設(shè)置預測范圍參數(shù)，允許用戶精確設(shè)定 Inline、CDP（Common Depth Point，即公共深度點）以及 Time（時間）范圍，實現(xiàn)對預測范圍的精準控制，具體流程見下圖。

經(jīng)濟效益�？s短縫洞型碳酸鹽巖油藏科研生產(chǎn)運行周期，降低人工成本。通過場景建設(shè)，減少科研生產(chǎn)環(huán)節(jié)，有效降低用人成本（降本 60%以上），縮短科研生產(chǎn)運行周期，提升勘探開發(fā)決策效率。

管理效益。重塑業(yè)務流程，減少科研運轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)。通過對碳酸鹽巖縫洞體甜點識別全業(yè)務功能智能化，實現(xiàn)了該類型科研工作的模式轉(zhuǎn)變，重塑業(yè)務流程，減少科研運轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，降低管理成本，加快勘探開發(fā)進程。

社會效益。促進了地球物理技術(shù)的不斷發(fā)展。通過地球物理甜點智能識別及解釋場景建設(shè)，將為中石化國內(nèi)上游企業(yè)在地球物理與新一代人工智能技術(shù)的有機融合，探索，實施，推廣積累經(jīng)驗。

經(jīng)驗總結(jié)。首先，地球物理領(lǐng)域以其海量數(shù)據(jù)著稱，但數(shù)據(jù)的豐富性并未直接轉(zhuǎn)化為確定性樣本的充足性，高質(zhì)量訓練樣本數(shù)據(jù)更是稀缺資源。這一現(xiàn)狀對我們提出了新的挑戰(zhàn)，也為我們指明了下一步的研究方向。

其次，機理模型在地球物理人工智能領(lǐng)域的應用大多仍處于理論探討以及數(shù)據(jù)端處理的初級階段，尚未能深入融合到算法模型的核心之中。將機理模型嵌入到網(wǎng)絡端，重塑我們的算法框架，是我們下一步亟待攻克的技術(shù)難題。這一挑戰(zhàn)不僅要求我們在理論上有所突破，更需要在實踐中不斷探索和創(chuàng)新。

最后，要實現(xiàn)高效模型的落地應用，持續(xù)的資金投入與攻關(guān)是不可或缺的。只有不斷資源投入，推動模型的迭代更新與優(yōu)化，才能確保模型在實際應用中展現(xiàn)出卓越的性能與效果。