现有资源如何托起我们共同的明天?

智慧赋能

我们借助一流技术延长油藏寿命并不断提升自身环保和安全能力。

全球社会和经济不断发展,对能源的需求也持续增长。为满足这一需求,沙特阿美以开创性的模拟技术和计算机科学建立油藏模型,延长油藏的开采寿命。这些创新举措,再加上我们庞大的业务规模,有助于我们满足不断增长的能源需求,同时也展现出我们支持和推动实现全球气候目标的雄心。

我们的技术可以对油气储量进行微观物理学建模

数据为本

 

我们对油气藏及周边地区复杂的地质情况了解得越多,就越能够有效地布置油井,管理长期油气生产和发现新的油气资源。

最大的挑战之一,是将在不同时间段从多个地点收集到的海量数据整合到一个高分辨率的中央模型中。更为复杂的是,数据并非只有一种类型。我们的科学家开发出了极为复杂的算法,根据地质、3D地震、地球化学、流体、钻井和生产数据的分析结果,尽可能精确地构建出有关地下情况的图像。

我们的科学家开发出了复杂的计算和算法,利用在不同时间段从多个地点收集的多种类型数据对油藏进行模拟和建模。

每口油井内部和周围都安装了永久性传感器,从地下数千英尺的位置持续传输数据,报告最新情况。通过这些传感器和若干其他数据获取方式,我们能够取得足够数据,构建出高解析度的图片,不仅了解了油藏是如何形成的以及其目前的情况,还能预测未来几十年里可能发生的变化。

这些模型并非一成不变,会根据新的数据和见解或新钻探的油井进行更新,让我们的工程师掌握最全面的信息,以优化油田开发。


数据可视化

 

收集大量的数据只是第一步,接下来我们需要分析和解读这些数据,利用超级计算机来有效模拟油藏内及周围的流体流动情况。

一开始,我们将每个3D油藏模型分为许多独立“单元”。单元的数量越多,尺寸越小,模型的精确度和解析度就越高,但这也需要更强的计算能力。例如,一个油藏模型的数据包括油田过去几十年的历史,以及流体特性,目前的甲烷、二氧化碳、硫化氢和丙烷含量,实时温度和压力测量结果,等等。


审慎实施油藏管理和水管理

我们的技术不仅揭示了油藏在过去几亿年里的形成过程和现在的情况,还提供了高解析度的模拟,预测了今后几十年里不同流体会如何运动,以及结构会如何变化。我们的模型和模拟精细入微,帮助油藏管理者进行规划,通过对油田最健康的方式,以相对优化的成本,在很长一段时间里延长稳定生产期。

这一技术在开发新油田和优化已投产油藏的管理方面发挥重要作用。产油率的提升可通过改进油井本身的设计来实现——确定最佳钻井地点,每口油井应有多少分支井,以及所需控制装置的位置和类型。

根据需求建立的详细模拟和模型是油藏管理各方面的重要规划工具,确保我们以最负责任的方式成功开展油田的长期开发和生产。

详细了解油藏的变化也有助于决定每口油井的生产方式。为了维持压力并从岩石中开采石油,大多数油藏需要进行边缘注水。然而,如果水进入油井,就会干扰石油生产。我们在自主开发的模拟器GigaPOWERS上运行高保真油藏模型,可捕捉现行注水方案中详细的流体流动情况,帮助我们设计注采策略。这种模拟计算出每口油井应有的产油率,以便保持相同的水压,实现最佳石油采收率和最低产水量。

这一能力降低了油水分离成本,使得沙特阿美成为运营低含水率油田的领军企业之一。我们的模型也有助于为水分离厂等地面生产设施规划最优化和最具成本效益的位置——无论是当前还是预测未来需求方面。

分离成本和工厂产能下降,在油气田运行的相关设备数量的减少,降低了电力消耗,节约了能源,并因此实现了减排。

此外,这一技术是我们储量计算、评估和生产预测的重要推动力,助力我们保有应对全球需求变化的能力。


支撑预测的力量

沙特阿美早前面临的一项独特挑战是如何对我们巨大的油田进行完整建模。我们的油田规模在世界上首屈一指,因此我们不得不自主研发专门的技术。我们是行业内首个开发十亿单位油藏模拟能力的公司。

2010年,我们首次对世界上最大的两座油田进行了建模。一座是陆上的加瓦尔(Ghawar)油田,全长174英里,包括许多复杂的油层和油藏;另一座是海上的萨法尼亚(Safaniya)油田,全长31.1英里。

这一成就的达成离不开两股力量:我们优秀的科学家团队以及计算能力。我们借助复杂的算法开发技术和新型可视化工具,将数据转化为有意义的见解,帮助改善决策,优化我们的生产和运营。

再就是强大的计算能力。计算能力的进步持续拓展可能性。过去,运行一次模拟需要花费数天的时间,而模拟的只是一处油藏的一部分。有了现在的计算能力,我们在几个小时的时间里就可以完成对整个油田的模拟。很快,沙特阿美最新的加瓦尔一号(Ghawar One)超级计算机(全球25大超级计算机之一,每秒可进行20千万亿(1015)次计算)20千万亿次的处理能力将帮助我们实现更宏伟的目标。


减少温室气体的排放

这种大型的复杂模型离不开大量的计算机作业(需要电力),因此涉及到温室气体排放。几年前,沙特阿美开始采用新的计算技术,在将计算能力提高了几个数量级的同时,大大减少了温室气体排放。硬件方面的最新技术(即芯片、CPU之间的光纤连接、内部设计等)也得到应用,可节约高达一半的能耗。现在,我们不仅能更有效地实现同样的效果,消耗的电力也只有以前的一半。我们的加瓦尔一号超级计算机就是如此:计算速度更快,耗电量更少。

我们模拟建模技术的另一个重要环境效益是改进二氧化碳管理,进一步减少二氧化碳。除了减少与水分离有关的能耗,这一技术还帮助我们管理二氧化碳。

二氧化碳封存和二氧化碳EOR项目建模中一直用到高保真模型。这些模型也提供了宝贵的信息,展示二氧化碳在地下时可能发生的情况:在几十年的时间里,被注入枯竭油气藏的盐水层中。

有效的碳管理是沙特阿美的优先考虑事项。事实上,由斯坦福大学领军的国际科研团队在2018年的一项研究中发现,石油产量占全球总量0.1%以上的主要产油国中,沙特阿拉伯在开采、处理、运输原油到炼厂的全过程中的碳强度最低。


万亿单元里程碑

2016年,我们再次迈步向前,以更丰富的细节建立了世界首个万亿单元石油迁移模型,模拟阿拉伯半岛数百万年的历史。我们成功地模拟了沙特全境的石油迁移问题,速度较以往提高了2万倍,开启了只用一个高分辨率模型就模拟整个阿拉伯半岛的可能性。


未来发展

借助传感技术和数据采集的不断进步,我们能够收集到更丰富的数据,建立分辨率越来越高的模型。有了这些改进的数据,加上用来运行模型的计算能力的飞跃式发展,计算模拟和建模技术有望超越以往的限制。此外,增强现实和虚拟现实以及人工智能和其他创新的应用实现了对地下情况的高分辨率动态描绘,浏览和理解起来更容易、更直观。

我们继续以前所未有的准确度挖掘可能让我们预测未来几百年情况的新信息。在我们不断揭示沙特阿拉伯盆地复杂特征和特性的过程中,数据解读和油藏可视化方面的这种趋势显示出惊人潜力。

显示油藏和油井周围流动模式的流线图