關(guān)于用于預(yù)測(cè)地下地質(zhì)特征的軟件的分析和介紹

在石油和天然氣勘探方面，地質(zhì)學(xué)家利用地震資料對(duì)地下地質(zhì)進(jìn)行成像，識(shí)別潛在的碳?xì)浠衔铩?通常這些圖像缺乏必要的分辨率來(lái)捕獲巖層和其他地層細(xì)節(jié)的復(fù)雜圖案。未解決的成像（under-resolved imaging）可導(dǎo)致鉆探非生產(chǎn)井 - 成本為1億美元或更多，或過度樂觀的生產(chǎn)預(yù)測(cè)。

殼牌地質(zhì)學(xué)家在MATLAB中開發(fā)了算法，使用已知地質(zhì)特征的測(cè)量結(jié)果來(lái)預(yù)測(cè)同一地區(qū)的其他特征。這些算法提供了油藏存在和特征的統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)，用于優(yōu)化油藏開發(fā)和改善生產(chǎn)預(yù)測(cè)。地質(zhì)學(xué)家與MathWorks咨詢服務(wù)部門合作，將算法打包并部署到網(wǎng)上供全球其他殼牌地質(zhì)學(xué)家使用。

殼牌地質(zhì)學(xué)家尼克·霍伊斯（Nick Howes）表示：“我們的專業(yè)知識(shí)與MathWorks顧問在MATLAB開發(fā)軟件框架方面的經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，使我們能夠開發(fā)高可用的界面和部署模式?！?/p>

左：通過3D震波數(shù)據(jù)立方體構(gòu)建的水平切片。一個(gè)大的通道帶（潛在的儲(chǔ)層目標(biāo)）以黑色勾勒出來(lái)。

右：預(yù)測(cè)油藏目標(biāo)內(nèi)部地質(zhì)學(xué)的一種可能的配置。2012年Armstrong修改的地震圖像。

挑戰(zhàn)

殼牌希望有一個(gè)應(yīng)用程序可以使用可用的震波測(cè)量結(jié)果結(jié)合一個(gè)已知的地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)推斷震波分辨率以下的新的類似特征。例如，為了指導(dǎo)渠道化地下儲(chǔ)層的井位布置，該軟件需要使用古河保留通道帶的已建立的幾何尺度關(guān)系和震波數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)該帶內(nèi)的特征。地質(zhì)學(xué)家希望應(yīng)用自己領(lǐng)域的專業(yè)知識(shí)來(lái)開發(fā)底層數(shù)據(jù)分析，預(yù)測(cè)和模擬識(shí)別算法，而無(wú)需將開發(fā)外包給單獨(dú)的程序員團(tuán)隊(duì)或第三方。

一旦開發(fā)和測(cè)試了算法，團(tuán)隊(duì)就需要協(xié)助以準(zhǔn)備將算法在生產(chǎn)IT環(huán)境中進(jìn)行部署。他們希望能夠在中央服務(wù)器上更新算法和附屬的數(shù)據(jù)庫(kù)，并使新版本立即可供世界各地的同事使用。

解決方案

殼牌地質(zhì)學(xué)家在MATLAB中開發(fā)了地層表征算法，并與MathWorks顧問合作，通過MATLAB Production Server在公司范圍內(nèi)部署其算法。

使用MATLAB，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了從3D震波數(shù)據(jù)定量描述提取特征的算法。通過使用曲線擬合工具箱中的加權(quán)三次樣條的曲率分析，這些特征描述了輸入數(shù)據(jù)的比例和模式。他們使用數(shù)據(jù)庫(kù)工具箱與MathWorks顧問建立的MongoDB的自定義連接器，以編程方式將其算法鏈接到地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)包含從衛(wèi)星圖像，地形、深度測(cè)量，核心數(shù)據(jù)和數(shù)值模型得出的規(guī)模、結(jié)構(gòu)和組成的指標(biāo)。

使用MATLAB和統(tǒng)計(jì)與機(jī)器學(xué)習(xí)工具箱，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種回歸模型和預(yù)測(cè)算法，它們將數(shù)據(jù)庫(kù)指標(biāo)、從震波數(shù)據(jù)中提取的特征以及已知的縮放關(guān)系相結(jié)合，以預(yù)測(cè)震波尺度下的厚度、寬度和其他地層特征。

作為地質(zhì)學(xué)家，MATLAB 使我們能夠使用我們?cè)陬A(yù)測(cè)框架，分析和模擬匹配方面的專業(yè)知識(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們行業(yè)獨(dú)一無(wú)二的算法。在 MathWorks 顧問的幫助下，我們將這些算法作為一個(gè)易于使用的應(yīng)用程序進(jìn)行了部署，供全球同仁使用。

—— Nick Howes

Shell

該團(tuán)隊(duì)采用了MATLAB Central File Exchange中分享的基于密度的空間聚類算法來(lái)識(shí)別地質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中的類似位置。然后他們與MathWorks顧問合作，改進(jìn)算法，開發(fā)用戶界面，并將算法部署為生產(chǎn)應(yīng)用程序。

首先，他們重寫了一些過程化的MATLAB代碼，應(yīng)用面向?qū)ο蟮脑瓌t，使代碼更容易擴(kuò)展和維護(hù)。他們添加了協(xié)同可視化功能，使用地圖工具箱創(chuàng)建已識(shí)別的模擬位置的網(wǎng)絡(luò)地圖顯示。該團(tuán)隊(duì)使用MATLAB Compiler SDK打包算法，并將其作為使用MATLAB Production Server 的生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)用程序進(jìn)行部署。殼牌地質(zhì)學(xué)家從使用MATLAB Compiler創(chuàng)建的獨(dú)立MATLAB客戶端應(yīng)用程序訪問有指導(dǎo)和無(wú)指導(dǎo)工作流程中的算法。

該應(yīng)用程序已經(jīng)試驗(yàn)推廣到一小群殼牌地質(zhì)學(xué)家和分層機(jī)構(gòu)，以準(zhǔn)備全公司發(fā)布。

結(jié)果

用簡(jiǎn)單的查詢?nèi)〈臅r(shí)上月的項(xiàng)目。Howes 說(shuō)：“使用我們?cè)?MATLAB 開發(fā)的應(yīng)用程序，地質(zhì)學(xué)家可以在幾分鐘內(nèi)獲得復(fù)雜問題的答案，在某些情況下，以前需要項(xiàng)目人員進(jìn)行大量的項(xiàng)目研究，數(shù)周至數(shù)月才能回答

鉆井預(yù)測(cè)精度大大提高。Howes 說(shuō)：“我們使用我們的 MATLAB 算法來(lái)預(yù)測(cè)基于震波圖像的預(yù)期位置的儲(chǔ)層容量。“在勘探時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)我們的預(yù)測(cè)精確到 12% 以內(nèi)。在整個(gè)行業(yè)中，特別是在新的、數(shù)據(jù)稀疏的地區(qū)，發(fā)現(xiàn)這樣的預(yù)測(cè)是一個(gè)數(shù)量級(jí)的提升（~1000％）。

即時(shí)部署軟件更新。Howes 說(shuō)：“對(duì)我們來(lái)說(shuō)，MATLAB Production Server 的一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)就是可以集中更新和更改它們，并將它們立即提供給所有用戶?！薄爱?dāng)我們?cè)鰪?qiáng)我們的算法并增加我們的數(shù)據(jù)庫(kù)，這些改進(jìn)立即反映在生產(chǎn)IT環(huán)境中。”