編譯 ｜ 覃樂(lè)

DNA技術(shù)幫你尋找下一個(gè)油氣藏

編譯 ｜ 覃樂(lè)

根據(jù)地表微生物種群數(shù)量的不同，利用DNA分析和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，為油氣行業(yè)開(kāi)創(chuàng)新的勘探工具。

DNA技術(shù)起源于醫(yī)學(xué)，但是不止于醫(yī)學(xué)，隨著DNA技術(shù)的發(fā)展以及跨學(xué)科交叉應(yīng)用思路的拓寬，荷蘭一家創(chuàng)業(yè)公司，旨在利用微生物DNA技術(shù)幫助油氣勘探公司尋找油氣藏。該技術(shù)借鑒了一種興起中的醫(yī)學(xué)突破，即使用唾液測(cè)試腫瘤，而不是進(jìn)行更多的侵入性活檢。在擴(kuò)展此方法用途的過(guò)程中，人們注意到基于氣體分子微滲透引起的微生物反應(yīng)可以用來(lái)預(yù)測(cè)油藏。

通過(guò)氧化反應(yīng)，某些微生物將在氣體滲透的環(huán)境中茁壯成長(zhǎng)，而其他微生物將會(huì)因?yàn)樯仙龤怏w的毒性而死亡。以上任一結(jié)果都可以提供可用信號(hào)，而機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化成易于解釋的預(yù)測(cè)圖。

據(jù)該公司技術(shù)和運(yùn)營(yíng)總監(jiān)表示：“許多人覺(jué)得這種方法太過(guò)完美而難以置信，質(zhì)問(wèn)地表和地下之間能有什么聯(lián)系呢？聯(lián)系就是一個(gè)油氣藏甜點(diǎn)或一個(gè)高速流動(dòng)的區(qū)域，很可能預(yù)示著一個(gè)較好的天然裂縫網(wǎng)絡(luò)?！彼€說(shuō)，一個(gè)單一的樣本可能包含多達(dá)30萬(wàn)個(gè)微生物物種，但是它們中只有50到200種能作為關(guān)鍵的正、負(fù)信號(hào)指標(biāo)。

這些來(lái)自盲驗(yàn)證研究的圖像，包含了路易斯安那州的Haynesville頁(yè)巖生產(chǎn)井井位圖（左），其中用于DNA分析（中間）的泥土樣品約有360個(gè)。右圖是通過(guò)DNA分析產(chǎn)生的結(jié)果，其右上角為高產(chǎn)區(qū)，能與該公司產(chǎn)出歷史相匹配，而右下方的兩個(gè)區(qū)域預(yù)測(cè)錯(cuò)誤，該圖的準(zhǔn)確率為72%。

在獲取上百個(gè)樣品以后，便可形成一張地圖以幫助勘探公司在潛在的井位中排除風(fēng)險(xiǎn)。該公司表示，其分析方法準(zhǔn)確率為70-90%，如果可以從目標(biāo)區(qū)域的現(xiàn)有井中收集信息，準(zhǔn)確率會(huì)更高。

驗(yàn)證性研究接近目標(biāo)

盡管成績(jī)有限，該公司卻對(duì)其技術(shù)的準(zhǔn)確率很有信心，部分原因在于其與非常規(guī)能源運(yùn)營(yíng)商在Haynesville頁(yè)巖生產(chǎn)區(qū)塊開(kāi)展的盲法研究，油氣藏預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率達(dá)到72%。

當(dāng)實(shí)際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)被應(yīng)用到最后的模擬測(cè)試時(shí)，準(zhǔn)確率躍升到了86%，在實(shí)際打有27口高產(chǎn)井的油氣藏上，共識(shí)別了31個(gè)“虛擬”井位。

一種新的可能性

這個(gè)概念在十年前是不敢想象的。一方面，大批DNA測(cè)試對(duì)于單個(gè)項(xiàng)目來(lái)說(shuō)太昂貴。 但最近的技術(shù)進(jìn)步使DNA分析成本急速下降，只相當(dāng)于現(xiàn)在鉆新井或進(jìn)行地震勘測(cè)的一小部分費(fèi)用。另一方面，DNA分析技術(shù)本身在分辨率方面也有所改善，它可以揭示微生物生態(tài)系統(tǒng)中豐富的多樣性信號(hào)。當(dāng)微生物群落的差異越大時(shí)，這個(gè)信號(hào)也變得越清晰。通過(guò)新的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，可以在數(shù)T B的樣本數(shù)據(jù)中找到非常小的差異。

該公司表示，對(duì)于一個(gè)250平方英里的地區(qū)，兩名現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員需要3.5天的時(shí)間來(lái)搜集360個(gè)樣品，每個(gè)樣品大約相差一英里。樣品大小為1立方毫米，這些樣品被連夜送到荷蘭的公司進(jìn)行分析，然后再將DNA分析結(jié)果輸入該公司已經(jīng)培訓(xùn)了超過(guò)2年的機(jī)器學(xué)習(xí)程序。

實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目影響真正的決策

在荷蘭近海50米深的海底，該公司為一個(gè)中型油公司做的實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目為早期驗(yàn)證性研究提供了幫助。

油公司在前期已經(jīng)完成了一個(gè)鹽丘區(qū)域的三維調(diào)查，但在鉆了幾口昂貴的干井之后，轉(zhuǎn)而使用新的DNA技術(shù)。在第二年恢復(fù)鉆井時(shí)，勘探方表示會(huì)選擇基于DNA技術(shù)得出的概率最大的井位。

在荷蘭的一個(gè)單獨(dú)的陸地項(xiàng)目中，該公司幫助另一個(gè)油公司排除了一個(gè)頁(yè)巖鉆探項(xiàng)目。DNA分析顯示，一個(gè)地方含油氣藏幾率很高，而另一個(gè)區(qū)域沒(méi)有油氣。由于成熟條件差，所以懷疑論者是對(duì)的，該地區(qū)是否能形成氣藏值得商榷。

該公司認(rèn)為，實(shí)驗(yàn)性項(xiàng)目只是個(gè)開(kāi)始，他們渴望在北美非常規(guī)市場(chǎng)上拿到更多的工作任務(wù)。不過(guò)當(dāng)該公司著眼于包括東南亞和非洲在內(nèi)的世界其他技術(shù)可用區(qū)域時(shí)，此技術(shù)是否能用于深水仍然是一個(gè)未知數(shù)。采集樣本成本并不是問(wèn)題，因?yàn)橥ǔ６家獮橄挡存湶杉寥罉颖尽Ｔ谶@種情況下，公司面臨的未知問(wèn)題是：沒(méi)有人確切地知道在海浪下一兩英里處的泥土里有多少微生物存在。

該單孔板包含96個(gè)土壤樣品，使用涉及珠粒和搖動(dòng)的專利方法提取DNA。此孔板還有助于有序保持大量樣品。