向數據要石油人工智能和機器學習有多大幫助？

SABRINA
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2021-12-13
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熱話

譯者/何黎

在鬱鬱蔥蔥的美國加州門洛帕克市(Menlo Park)，就在距離Facebook總部不遠的地方，坐落着斯倫貝謝(Schlumberger)的軟件技術創新中心(Software Technology Innovation Center)，這裏給人的感覺就像又一家夢想改變世界的矽谷企業。

牆上貼滿了便簽紙，上面寫着關於產品特點和設計原則的想法，食堂放着水果盤，每周五的午餐時間有共享的外賣披薩。一些工程師在工作時使用站立式辦公桌和平衡板來鍛煉身體。他們來自不同國家和各種各樣的行業背景：其中一位之前在美國國家航空航天局(NASA)工作，另一位之前為HBO電視頻道工作。

像北加州許多成功的工程師一樣，斯倫貝謝負責技術的執行副總裁、該中心的靈魂人物阿肖克貝拉尼(Ashok Belani)駕駛一輛特斯拉(Tesla)上班。

然而，斯倫貝謝從事的業務與矽谷的典型企業相去甚遠：該公司正致力於為一項處於舊經濟核心的活動——石油和天然氣生產——提高產出，降低成本。

這家油田服務集團創建的技術中心，體現了石油和天然氣領域正在發生的巨大變化，目前，該行業正開始應用信息技術領域的最新創新。谷歌(Google)、Facebook、亞馬遜(Amazon)等公司使用的、旨在顛覆面向消費者的企業的先進數據分析等方法，正越來越多地被應用於能源行業。石油業許多高管認為，其結果可能同樣戲劇性。

向數據要石油人工智能和機器學習有多大幫助？

正被開闢的新機會包括：岩層分析，以便在油區更精確地鑽井；油層模型，使相關油田在整個生命周期的產出最大化；自動化，使開採作業更安全、更高效率、成本更低。

這些創新帶來的產出增加，將給油價帶來下行壓力，給電動車之類的競爭性技術帶來阻力，潛在還會給其他國家無法以同樣方式削減成本的生產商帶來困難。這種局面還意味着給石油行業的許多參與者帶來劇變，導致失業以及工作模式和文化的變化。

諮詢公司麥肯錫(McKinsey)的馬特羅傑斯(Matt Rogers)表示，預測者未能充分把握即將到來的變化的規模。「我認為我們並未在供應側模型中計入這將帶來多少額外的石油產量，」他說，「10年後的世界將讓人感覺有很大的不同……與現在的局面相比，那時將讓人感覺身處《星球大戰》(Star Wars)時代。」

大數據|大石油

100萬

在雪佛龍(Chevron)哈薩克斯坦油田採集數據的傳感器數量

10%-20%

國際能源署(IEA)估算的數碼技術可帶來的石油生產成本降幅

幾十年來，石油行業一直處於信息技術進步的前沿。英國石油公司(BP)前行政總裁約翰布朗(John Browne)上世紀60年代末開始他的職業生涯時，使用一台當時極為先進的電腦在阿拉斯加繪製油層。在當今世界上最強大的超級計算機500強名單中，主要私營部門所有者包括法國石油集團道達爾(Total)、意大利埃尼石油(ENI)以及油藏成像公司Petroleum Geo Services。

現在的不同之處在於，雲計算服務的發展使得以相對較低的成本存儲和分析數據成為可能，從而為更大範圍的企業打開了新應用的大門。石油行業產生大量數據（包括溫度、壓力讀數等結構化的數據，以及視頻等非結構化的數據），且數量一直在增加。用於採集更多數據的傳感器的成本正在下降，而技術含量不斷提升，使監測鑽井等作業的更多方面成為可能。

美國石油集團雪佛龍首席信息官比爾布勞恩(Bill Braun)表示，該公司處理的數據量每12至18個月就翻一番。該集團在哈薩克斯坦Tengiz油田的擴建項目（計劃於2022年投產）將包含約100萬個傳感器。

然而，石油業的很多數據都從未被使用過。「大量數據被採集，但其中有很多是孤立的，」通用電氣(GE)持有多數股的油田服務集團貝克休斯(Baker Hughes)的數字產品管理主管比努馬修(Binu Mathew)表示，「實際上只有一小部分得到了分析。」

美國獨立石油企業阿納達科石油公司(Anadarko Petroleum)行政總裁阿爾沃克(Al Walker)去年在休斯頓舉行的劍橋能源周(CERAWeek)會議上表示，儘管該公司記錄了大量數據，但「我們並沒怎麼利用」。他補充說：「我有TB級的海量地震勘測數據，而我或許用了其中的5%。」

現在這種局面正在改變。以往由工程師在現場記錄在筆記本電腦或者手寫在本子上、有時隨後用手工謄寫的數據，現在可以自動傳送回辦公室。可以追溯至幾十年前的舊記錄正被轉換為一致的數據集。諮詢公司埃森哲(Accenture)去年對石油業高管進行的一項調查發現，70%的受訪者預期將加大對數碼技術的投資，重點是數據存儲和服務。「數據就是新石油」的說法已成為老生常談，許多公司正在尋找將數據轉化為石油的方法。

IT公司和石油公司之間已經結成了大量聯盟。微軟(Microsoft)去年與大型油田服務集團哈利伯頓(Halliburton)以及雪佛龍簽署了戰略合作夥伴關係。製造用於視頻遊戲的高性能晶片的英偉達(Nvidia)，一直在與斯倫貝謝、哈利伯頓等公司合作，以便將該公司的技術用於查看和解讀地震勘測信息。一年前，英偉達宣佈與貝克休斯合作，利用人工智能幫助開採和加工石油和天然氣。

新技術正在帶來種種商業機會。如今是全球最大上市油田服務集團的斯倫貝謝，由兩名法國兄弟在1926年創立，他們利用電阻率測井法來測繪地下岩層。探測地下油氣層狀況仍是該公司的核心競爭力，但該公司正在擴大服務範圍。去年，該公司推出了一款名為Delfi的新軟件系統，可用於整合和協調油井設計、鑽井和完井的方式，以最大限度提高整個油田的產出。

貝拉尼希望，到今年底，石油公司將在美國乃至世界各地「常態化地」使用這項技術。他表示，在美國的頁岩油田，這一新系統有望在未來10年內使生產成本降低40%。

其他人對數碼技術帶來的影響的估計更為保守。作為政府支持的監督機構，國際能源署向來比較謹慎，該機構去年提出，數碼技術有望使油氣生產成本降低10%至20%。

但貝拉尼表示，數字化代表了行業經濟性的一大「巨變」，就像水平鑽井和水力壓裂技術的進步在大約15年前首次使頁岩氣生產具備商業可行性那樣。

他說：「這或許有助於使油價保持在合理水平，也就是在每桶60至70美元之間，讓每家企業都能以經濟上可行的方式生產。」

和斯倫貝謝一樣，通用電氣也選擇把一部分數字業務放在三藩市灣區，以便與當地IT公司和史丹福大學(Stanford University)建立聯繫，並利用該地區的人才資源。

在與矽谷隔着一道海灣的聖拉蒙市(San Ramon)，貝克休斯數碼技術中心與母公司通用電氣的軟件業務合用一棟大樓。它還共享通用電氣的軟件平台Predix，將其用於油氣領域的應用。

最快採取行動抓住新技術潛力的行業參與者是北美的頁岩產業。北美每年鑽鑿好幾千口井，使得企業可以從過去的努力吸取經驗，然後迅速將其應用於實踐。近年來，在有時被稱為「頁岩2.0」的各種技術革新的推動下，生產率出現了大幅提升。但迄今的進展在很大程度上是一個試錯的過程：用一種新方法進行實驗，如果看起來管用，就繼續進行下去。

數據分析提供了一個機會，讓實驗更加科學，並為生產率注入新的活力。一些初步成果顯示出光明前景：英國石油(BP)行政總裁戴德立(Bob Dudley)最近表示，該公司與矽谷一家初創企業合作開發了一種優化模型，已將試點項目中的180口油井的產量提高了20%。

潛在收益巨大。在美國頁岩油行業，目前企業僅能採收約8%至10%的石油地質儲量，因此，如果新系統能將採收率提高哪怕幾個百分點，結果都將是戲劇性的。

頁岩行業還有很大的自動化空間。貝拉尼表示，現在一個鑽井平台上可能有26名工作人員，而5年後可能5人就夠了。

布勞恩表示，如今，「人力主要的作用是操縱鑽頭。但我們相信，這種操作將日益自動化，並轉交由電腦處理，就像飛機上的自動駕駛儀一樣。」

自動化程度已開始上升。斯倫貝謝已開始將其水平鑽井專家從現場轉移到其休斯頓辦公室。在那裏，專家們可以一次監視6口、而非僅僅1口油井的作業。

就像被最新一輪創新浪潮顛覆的其他行業一樣，石油業面臨着巨大的變化，包括失業和用工模式轉變。「這種不舒服會持續一段時期，」麥肯錫的羅傑斯說。

實現新技術的全部潛力，將意味着引進更多具備軟件和數據科學技能的人才，還將意味着徹底改革公司結構。「還有很多問題有待解決，」埃森哲的考薩爾卡齊爾巴什(Kausar Qazilbash)說，「這並不簡單：這是重大的管理轉型，需要技術變革和運營變革。」

如果這種轉型能夠成功完成，採用新的數碼技術將幫助石油和天然氣抵禦可再生能源、蓄電池儲能和電動車日益增長的威脅。新能源技術正在迅速提高效率和降低成本，但它們在化石燃料領域的老對手並沒有止步不前。

「在人工智能可以做到什麼的問題上，我們只是觸及了表面，」貝克休斯的馬修說，「這是那些將改變世界的用途之一。」