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文 | 潘瀟雨

編輯 | 彭孝秋

今年的原油市場(chǎng)，可謂是遇到行業(yè)大年。普通人感知最明顯的就是，油價(jià)漲得太夸張。

以至于連美國(guó)總統(tǒng)拜登都說(shuō)，“埃克森美孚賺得比上帝還多?！备鶕?jù)埃克森美孚(XOM.US)財(cái)報(bào)，其Q2營(yíng)業(yè)利潤(rùn)較前一季度翻倍，即增長(zhǎng)約74億美元，達(dá)到160億美元以上。要知道，Q1的88億美元營(yíng)業(yè)利潤(rùn)，已經(jīng)是過(guò)去七年來(lái)的最高季度利潤(rùn)表現(xiàn)。

與此同時(shí)，巴菲特旗下的伯克希爾哈撒韋(BRK.A.US)，也多次加倉(cāng)買(mǎi)入西方石油(OXY.US)194萬(wàn)股股份，使其持股比例升至19.4%，總價(jià)值約109億美元。

在俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)、新冠疫情等多種因素下，今年能源價(jià)格大幅上漲，美油一度升至超過(guò)每桶105美元，美國(guó)汽油價(jià)格達(dá)到約每加侖5美元。作為堪比黃金的稀缺能源，油氣一直以來(lái)都是兵家必爭(zhēng)之地。在油氣整個(gè)全產(chǎn)業(yè)鏈中，油氣勘探開(kāi)發(fā)是極重投入的一環(huán)，所以重要性不言而喻。

不過(guò)鮮有人知的是，盡管石油開(kāi)采已有百余年歷史，但其勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程仍極具挑戰(zhàn)。特別遇上深水、深層和非常規(guī)油氣田等，勘探、鉆井和開(kāi)采所需的成本、人員投入更是巨大。除了成本高昂，傳統(tǒng)的地質(zhì)資料送檢方法也耗材量大，且檢測(cè)周期漫長(zhǎng)，一定程度影響了勘探開(kāi)發(fā)決策的效率。

如果可以只通過(guò)從地層中獲取少量巖石碎屑，送入掃描儀器中快速檢測(cè)，在現(xiàn)場(chǎng)就能準(zhǔn)確判斷此處的油氣儲(chǔ)量及產(chǎn)量狀況。并且將原有按天計(jì)算的分析時(shí)間，縮減至30分鐘以內(nèi)。就不僅大幅縮減了開(kāi)發(fā)成本，還極大降低了決策周期長(zhǎng)所帶來(lái)的市場(chǎng)不確定性。

一個(gè)可以直觀遷移的例子是人體的健康檢測(cè)——在傳統(tǒng)的體檢手法中，每一種檢測(cè)項(xiàng)目都需要單獨(dú)的血樣專門(mén)檢測(cè)，而當(dāng)技術(shù)革新后，只需要一滴血液就能檢測(cè)多種項(xiàng)目。

更具想象力的是，當(dāng)這種掃描檢測(cè)與特性識(shí)別的功能，能夠運(yùn)用于更多物質(zhì)時(shí)，人們就能快速建立起一個(gè)物質(zhì)世界的基因庫(kù)。而在日常生產(chǎn)生活所涉及的材料開(kāi)發(fā)與使用過(guò)程中，人們也能根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)與性能快速?zèng)Q策，甚至進(jìn)行問(wèn)題溯源等。

36氪近日就發(fā)現(xiàn)，一家來(lái)自深圳清華大學(xué)研究院孵化的公司——清能艾科，正在通過(guò)自研便攜CT裝備+仿真模擬技術(shù)，打造一個(gè)巖土數(shù)字化定量分析平臺(tái)。2017年，創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)回國(guó)后，根據(jù)國(guó)內(nèi)能源行業(yè)地質(zhì)和區(qū)域需求，自主開(kāi)發(fā)了適應(yīng)我國(guó)水文地質(zhì)的仿真技術(shù)解決方案，這一方案適用于所有多孔介質(zhì)材料。

這套方案可以簡(jiǎn)單概括為：通過(guò)微納米CT無(wú)損掃描材料后，根據(jù)圖像智能識(shí)別技術(shù)三維重建其空間結(jié)構(gòu)，并直接算取材料特征屬性。從而為油氣勘探開(kāi)發(fā)、基建施工與運(yùn)維、礦產(chǎn)開(kāi)采與塌陷治理、土壤污染溯源與修復(fù)以及CO2地質(zhì)封存等工程活動(dòng)，提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)與決策支持。目前，清能艾科也在全球首次實(shí)現(xiàn)海上現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字工程服務(wù)、開(kāi)發(fā)數(shù)字基因指紋云平臺(tái)等。

事實(shí)上，這一探索石油巨頭BP公司早在2007年就已開(kāi)始，并逐步解決了美國(guó)、西哥灣能源行業(yè)時(shí)效和高昂成本的短板。不過(guò)，清能艾科的突破更在于通過(guò)自研便攜CT裝備，將檢測(cè)場(chǎng)景搬到了現(xiàn)場(chǎng)；并將分析時(shí)間縮短至30分鐘內(nèi)，且成像精度可達(dá)三維無(wú)損畫(huà)質(zhì)，還能一次性獲取多維度材料參數(shù)，同時(shí)再度縮減了成本。

重構(gòu)材料空間結(jié)構(gòu)

隨時(shí)隨地檢測(cè)材料基因

試想一下，從傳統(tǒng)的材料實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)方式，到一種極度輕便靈活的方式——將材料碎屑放入身邊掃描設(shè)備中，數(shù)分鐘后就能將材料解構(gòu)，再通過(guò)三維數(shù)字孿生，準(zhǔn)確解碼多種性能與特征。在無(wú)損樣本的情況下，還能溯源診斷材料問(wèn)題，這聽(tīng)起來(lái)像是科幻電影才有的效果。

清能艾科通過(guò)自研的硬件設(shè)備+軟件算法，正在將這一科幻場(chǎng)景逐步落地。就拿油氣勘探舉例，原本勘探需要鉆井后，取出長(zhǎng)達(dá)數(shù)十米、重達(dá)數(shù)噸的樣本，用于檢測(cè)孔隙度、滲透率和力學(xué)特性等不同項(xiàng)目。而現(xiàn)在只需要鉆井產(chǎn)生的克級(jí)巖屑，就可以在半小時(shí)內(nèi)完成全部性能檢測(cè)。

不同于以往的化驗(yàn)手法，清能艾科采用的方法，更多是通過(guò)解析材料的宏觀與微觀空間結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成，給材料進(jìn)行基因檢測(cè)，從而直接計(jì)算獲取材料特性。

所以這套技術(shù)的第一步，是能隨時(shí)隨地打開(kāi)材料的微觀結(jié)構(gòu)。首先要獲得微米精度的三維圖像，就需要掃描設(shè)備具備較高精密程度，而當(dāng)精密設(shè)備離開(kāi)實(shí)驗(yàn)室直接踏入條件復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，就成了一道需要邁過(guò)的高門(mén)檻?！跋朐诤Ｉ嫌蜌馄脚_(tái)上掃描出微米級(jí)的分辨率，就必須克服晃動(dòng)和震動(dòng)挑戰(zhàn)。”清能艾科聯(lián)合創(chuàng)始人昝成告訴36氪。

為此，清能艾科選擇自研小型微米CT掃描軟硬件系統(tǒng)，可用于油田現(xiàn)場(chǎng)等場(chǎng)景。目前，該小型化微米CT裝備已應(yīng)用于中海油、中石油等多個(gè)項(xiàng)目。同時(shí)，其自研的應(yīng)用于微觀動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的微米CT驅(qū)替掃描系統(tǒng)，以及用于連續(xù)掃描大尺寸樣本的現(xiàn)場(chǎng)CT掃描系統(tǒng)也已投入商業(yè)化應(yīng)用。

Geoscan全直徑巖心CT掃描設(shè)備

掃描之后的第二步，是重構(gòu)圖像。可以簡(jiǎn)單理解為用數(shù)字孿生的方式，將材料的空間結(jié)構(gòu)特征再現(xiàn)，包括這一材料的骨架構(gòu)成、孔隙分布以及物質(zhì)分布等。第三步是根據(jù)材料的結(jié)構(gòu)特征，應(yīng)用多尺度下的微流動(dòng)和應(yīng)力數(shù)字仿真技術(shù)，翻譯出該材料對(duì)應(yīng)的性能與特點(diǎn)，并投入實(shí)踐。

不論是重構(gòu)空間結(jié)構(gòu)，還是數(shù)字仿真技術(shù)，核心在算法層面。一方面需要配合多尺度圖像掃描進(jìn)行機(jī)器識(shí)別，真實(shí)還原出一個(gè)多孔介質(zhì)材料的空間結(jié)構(gòu)；另一方面需與材料的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比對(duì)，基于原理翻譯出物質(zhì)的特征參數(shù)。目前，清能艾科根據(jù)材料的應(yīng)用場(chǎng)景需求，將提取的材料特征，按照結(jié)構(gòu)特性、輸運(yùn)特性、組分特性以及強(qiáng)度特性四個(gè)維度進(jìn)行劃分。

“材料基因檢測(cè)結(jié)果的質(zhì)量，關(guān)鍵在于多尺度掃描、智能化識(shí)別與高精度仿真三個(gè)環(huán)節(jié)的一體化操作。在檢測(cè)精度的提升方面，要求我們基于對(duì)被測(cè)材料及其特征屬性的理解，在不同尺度上提取有效信息并加以融合，摒棄掉無(wú)效或雜亂的干擾。”昝成說(shuō)。

值得想象的是，作為指導(dǎo)生產(chǎn)活動(dòng)的剛需，獲取物質(zhì)屬性這一操作，在從繁冗的實(shí)驗(yàn)室操作中解脫之后，一個(gè)關(guān)于多孔介質(zhì)材料的數(shù)字基因庫(kù)也隨之形成。基于此，清能艾科也推出了巖土基因庫(kù)云平臺(tái)與智能應(yīng)用系統(tǒng)，即通過(guò)將掃描獲取到的材料結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)上傳至云端，讓用戶直接在線提取材料的序列、片段，并根據(jù)需要在線計(jì)算材料特征和性能。

當(dāng)數(shù)字化滲透?jìng)鹘y(tǒng)行業(yè)

事實(shí)上，在像油氣這樣一個(gè)傳統(tǒng)的支柱性行業(yè)，數(shù)字化滲透率實(shí)則并不高。不論是勘探還是檢測(cè)，現(xiàn)代社會(huì)的大數(shù)據(jù)和智能化，在過(guò)去似乎仍舊很難鉆透這樣一層厚重的壁壘。也因此，即便是高利潤(rùn)的情況下，以往采用的物質(zhì)檢測(cè)技術(shù)手法依舊傳統(tǒng)。

而當(dāng)數(shù)智化想要打破壁壘、滲透其中之時(shí)，這必然是一個(gè)雙方不斷磨合的過(guò)程。一方面，靠資源吃飯的傳統(tǒng)行業(yè)需要有敢于試新的勇氣；另一方面創(chuàng)新性的技術(shù)也需要在行業(yè)中反復(fù)錘煉、修正技術(shù)，并在行業(yè)中不斷建立、積累起自身的know-how。不過(guò)，隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為油氣行業(yè)的共識(shí)，中石油、中石化、中海油等石油公司也紛紛開(kāi)始加入探索。

也因此，源于團(tuán)隊(duì)在石油行業(yè)十多年的積累，清能艾科最先選擇以油氣行業(yè)為應(yīng)用切入。清能艾科創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)出自清華大學(xué)，獲廣東省珠江團(tuán)隊(duì)、深圳市孔雀團(tuán)隊(duì)以及南山領(lǐng)航團(tuán)隊(duì)稱號(hào)。其中創(chuàng)始人龍威是國(guó)家創(chuàng)業(yè)領(lǐng)軍人才，曾在英國(guó)BP石油公司任數(shù)字智能技術(shù)帶頭人；聯(lián)合創(chuàng)始人昝成是深圳智慧海洋油氣精準(zhǔn)探采工程實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人，曾任提高石油采收率國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任，美國(guó)加州能源與環(huán)境研究院中心高級(jí)科學(xué)家。

此前積累的行業(yè)know-how與數(shù)據(jù)，讓清能艾科得以先落地石油行業(yè)，從而達(dá)到反復(fù)訓(xùn)練數(shù)字模型的效果。目前，清能艾科的產(chǎn)品已服務(wù)于中海油深圳、天津、湛江和?？陧?xiàng)目，中石油塔里木、西南、新疆、大慶和南海項(xiàng)目，以及海外康菲石油、馬來(lái)西亞/ROC石油、和Surge Oil等。并與中石油和中海油建立聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，在數(shù)字檢測(cè)高端裝備開(kāi)發(fā)以及智能化應(yīng)用方面開(kāi)展合作與市場(chǎng)化推廣。

除了油氣勘探之外，更大的想象仍在于多孔介質(zhì)這種覆蓋至人們生產(chǎn)生活方方面面的材料，比如腳下的土壤、鋪路的瀝青、建筑的混凝土等，都屬于多孔介質(zhì)材料。應(yīng)用的空間也隨之拓展：比如通過(guò)在施工端開(kāi)展高通量基因檢測(cè)分析，讓瀝青鋪路變得更牢固、不容易開(kāi)裂；在設(shè)計(jì)端開(kāi)展高通量材料基因檢測(cè)，能夠大幅縮短新材料開(kāi)發(fā)周期并降低成本；通過(guò)測(cè)取地下儲(chǔ)層指紋圖譜，能精準(zhǔn)鎖定二氧化碳封存點(diǎn)并進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)等。

物質(zhì)材料基因庫(kù)

隨著環(huán)保問(wèn)題日漸顯著，環(huán)境污染的溯源與治理在當(dāng)下尤為重要。對(duì)此，清能艾科也提出了“指紋溯源”方案，根據(jù)被污染地點(diǎn)的土壤特征指紋追溯污染源。

這一方案的核心優(yōu)勢(shì)在于，采用的高通量基因指紋檢測(cè)技術(shù)，僅需通過(guò)掃描分析物質(zhì)的結(jié)構(gòu)參數(shù)與組成成分，就能一次獲得包含多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)的土壤指紋。而不用對(duì)其進(jìn)行復(fù)雜的物理、化學(xué)處理，從而在綠色操作下提升溯源效率、降低檢測(cè)成本。

不止步于此，清能艾科的產(chǎn)品同樣可以應(yīng)用在基礎(chǔ)設(shè)施智慧運(yùn)維、礦山塌陷治理、海洋風(fēng)電和地?zé)衢_(kāi)發(fā)以及CO2地質(zhì)封存等新興市場(chǎng)。當(dāng)通過(guò)技術(shù)革新，將物質(zhì)材料的微米級(jí)尺度認(rèn)知工程化，并與地震技術(shù)結(jié)合，意味著人們孿生出一個(gè)數(shù)字地球的想象成了可能。

目前，清能艾科已經(jīng)與華為、聯(lián)通簽署海外油氣數(shù)字化業(yè)務(wù)合作協(xié)議，并與中海油、中石油、華能、中節(jié)能、中煤科工和招商局等開(kāi)展合作。在環(huán)保部、深圳市生態(tài)局資助下開(kāi)展土壤基因指紋庫(kù)與污染溯源示范。由深圳清華大學(xué)研究院牽頭建議的海洋巖土基因庫(kù)與智能決策平臺(tái)，已被列為深圳市十四五海洋規(guī)劃重點(diǎn)工程之一，清能艾科也與中海油合作，在深圳部署了首套油氣基因指紋庫(kù)云平臺(tái)。