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国产软件让深地油气“无处遁形”

来源:闪电新闻

作者:刘继顺

2024-06-07 15:59:06

如何在未知的地球深部寻找油气资源?

首先得锁定油气在地下“躲藏”的位置。国际石油界曾有一个著名的观点,“首先找到石油的地方是在人们的脑海里”。这说的是油气地质学家、勘探家在找油过程中,主要结合经验和已知资料,推测埋藏在地下深部的油气位置、储集量的一种定性的“哲学观念”。因为地球内部人类无法到达,也无法透视,只能运用这种方式“透视”地球,了解地下的地层结构和空间展布。

但随着我国油气勘探事业向深层超深层进军,新领域未知多、经验少,深层超深层勘探前缘地区地震资料差、钻井数量少。

这种背景下,如何提高深层油气探明率、精准预测深部资源位置,这既是保障国家能源安全的战略问题,也是亟待破解的科技难题。

2023年9月,中央电视台、山东新闻联播关注报道了中国石油大学(华东)刘可禹教授团队研发的UPC-Sedfill3D沉积正演数值模拟软件发布会。该软件具有完全自主知识产权,能够定量化、直观化、即时化、可视化地还原盆地沉积地层空间展布,直接助力油气勘探潜力区预测,打破了欧美公司的技术垄断,填补了国内沉积正演模拟工业软件领域的空白。

近年来,我国原油和天然气对外依存度持续攀升,2亿吨国内年产量“底线”面临挑战,油气供应受制于人,国家能源保障压力和安全风险日益加大。2016年5月,习近平总书记在全国科技创新大会上指出,向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题。

“奔着最紧急、最紧迫的问题去。”殷殷嘱托,声声句句敲在刘可禹教授的心坎上。

向深地进军寻油气,这是一个非常重要也极具挑战性的、战略的、前沿的科学和工程难题。当前我国在深空、深海领域已经取得突破性进展,如我国对38万公里外的月球探测和11034米马里亚纳海沟的深海探测均已成功,但我国地球深部探测领域相对国际先进水平存在“代差”,在探测技术、资源利用深度等方面上均存在明显的差距。在地球深部地层沉积相三维定量表征和预测的大型工业模拟软件方面,目前,世界上仅有法国石油研究院(IFP)的DionisosFlow软件、斯伦贝谢公司的GPM软件、澳大利亚CSIRO的SedsimX软件能够实现,而部分同类软件单机版定价就高达数百万人民币。

实现高水平科技自立自强,科学家既要有与时俱进的精神、革故鼎新的勇气,更要有坚忍不拔的定力、善于攻关的智慧。

揭榜挂帅、抢阵夺旗。刘可禹教授带领团队结合国家重大需求导向,直面这项“卡脖子”难题。

团队于2017年承担中国科学院A类先导项目“深层油气勘探盆地评价方法研究”,2019年承担国家重点研发计划“塔里木盐下超深层大型油气田形成机理与分布预测”,2020年承担国家自然科学基金委重大研究计划重点项目“特提斯域典型前陆盆地形成演化机制与油气富集效应”,2021年承担崂山实验室“海洋深水深层油气资源高效探测与智能评价技术”……

从定性推演到定量模拟,从中浅层到深层超深层、非常规,既需要高性能计算机和数值算法,也需要基于地球系统科学理念;既要转变传统地球科学研究思维,也要求多学科协同作用。

刘可禹教授前瞻性思考,抓住方法和技术两个牵引进行“破题”,联合深层油气全国重点实验室、青岛软件学院、澳大利亚悉尼大学等多个科研机构的团队协同作战。一方面,结合地球科学的传统分支学科不断交叉融合与现代信息技术、观测技术的快速发展,运用地球系统科学的思想从正演角度出发,让软件研发综合考虑古气候、海(湖)平面变化、物源供给、水动力、碳酸盐岩生长速率等条件,遵循质量守恒与能量守恒原理,使之模拟更加科学精准还原古地理情况;另一方面,搭乘大数据、云计算时代的“快车”,借助计算能力和算法的显著提升让大规模的、复杂的数值模拟成为可能,让地质学与流体力学、物理学、数学和计算机科学等多学科协同作用,也让检验假说、检验数据一致性和数据保存等性能成为可能。

如今,UPC-Sedfill3D沉积正演数值模拟软件已成功应用于塔里木、四川、鄂尔多斯、渤海湾、珠江口等含油气盆地以及黄河口、胶州湾、印度河三角洲等现代沉积环境的模拟,为深层油气勘探提供了有力指导和支撑,模拟效果达到国际领先水平。

这项自主研发的沉积正演数值模拟技术在国际上也有较高的影响力。2021年,团队响应“把论文写在祖国大地上”的号召,撰写在《中国科学:地球科学》的文章引起了美国科学促进会(AAAS)等国内外学术媒体关注。2022年,刘可禹教授团队受美国斯坦福大学和斯伦贝谢公司科研人员邀请,为该领域权威教科书专门撰写一章相关成果内容。2023年,刘可禹教授入选能源领域全球前2%顶尖科学家榜单,并在多个国际会议作特邀报告。

“2013年加入团队后,我一直跟着刘老师从事这方面工作,应该说见证和参与了4000多个日日夜夜,团队从倾力攻关到打破国外垄断推广至油田应用的整个过程。”2022年,该团队刘建良副教授在沉积数值模拟方面的部分研究成果,登上了地球科学领域国际顶级期刊《地球科学评论》(Earth-Science Reviews)。审稿专家对该研究成果给予高度评价,认为成果将促进沉积正演模拟技术在地球科学领域的更广泛应用。

未来,中国石油大学(华东)刘可禹教授团队将结合中国独特的深层超深层地质特征,继续优化升级该款大型工业软件,搭上人工智能发展的快车,为生成式大模型提供海量“沉积相”训练知识图谱,勇闯科技创新“无人区”。


[责任编辑:刘继顺 庄红 佟国强 郭常宏]

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