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集成AI 训练功能的相态模拟软件COMPASS-PVT发布

集成AI 训练功能的相态模拟软件COMPASS-PVT发布

集成AI 训练功能的相态模拟软件COMPASS-PVT发布,数模算力迎来新跃升

在油气藏数值模拟领域,相态计算始终是决定组分模型计算效率的核心环节,也长期是被国外商业软件垄断的“卡脖子” 技术。近日,中国石化石油勘探开发研究院数智实验室研发的集成人工智能训练功能的相态模拟软件COMPASS-PVT正式完成技术攻关与验证,配套形成的基于AI 的相态计算智能加速技术实现了油气藏数值模拟算力的跨越式提升,彻底打破国外软件在该领域的长期垄断格局。

行业之痛:相态计算,困住油气数模的“效率天花板”

在挥发油、凝析气、页岩油气等复杂油藏的开发数值模拟中,必须通过相态计算精准预测流体相态变化,这一环节直接决定了油藏开发模拟的准确性与效率。

传统相态计算基于状态方程和迭代求解,计算复杂度高、耗时长,是制约数值模拟效率的第一大瓶颈。而传统相态提速方法历经近 40 年发展已陷入技术瓶颈,不仅加速效果有限,更无法彻底避免计算崩溃问题。

近年来,人工智能技术为相态计算革新提供了新路径,但全球范围内的探索性研究始终面临三大核心难题:

  • 物理一致度不足:纯数据驱动的模型易出现非物理预测结果,与油藏实际流体规律相悖;
  • 模型普适度不足:流体组分数量可变导致输入维度不固定,单一模型无法实现普适化应用;
  • 应用成熟度不足:相关成果多停留在高校学术研究阶段,从未在商业化数值模拟软件中实现规模化集成应用。

与此同时,国内油田相态分析工作长期完全依赖国外商业软件,核心技术自主可控迫在眉睫。COMPASS-PVT 软件的诞生,正是对这一系列行业痛点的精准破局。

国产破局:COMPASS-PVT,全功能自研相态模拟软件的全面超越

作为完全自主研发、且深度集成AI训练功能的相态模拟软件,COMPASS-PVT全面对标国际主流商业软件,不仅实现了相态模拟全流程功能的全覆盖,更针对我国油气藏开发特点开发了多项独家核心功能,实现了从“跟跑”到“并跑”甚至“领跑”的跨越。

全流程相态模拟能力,功能全面对标国际顶尖水平

COMPASS-PVT构建了完整的油气藏流体相态模拟技术体系,核心功能覆盖油气藏开发全场景相态计算需求:

  • 基础物性计算:整合多种油气藏工程方法,可快速完成油、气、水物性预测;
  • 组分精细化处理:支持常见组分一键导入,具备组分劈分、合并、重组分特征化等核心功能;
  • 实验模拟与拟合:支持恒质膨胀(CCE)、定容衰竭(CVD)、差异脱气(DL)等常规实验室相态实验模拟,采用改进的Levenberg-Marquardt算法实现高精度实验数据拟合;
  • 专业相态分析能力:支持曲线追踪法与平面扫描法双模式相图绘制,可同步完成泡点、高露点、低露点计算,同时实现重力作用下的等温/非等温垂向组分梯度计算。

独家技术突破,填补页岩油气相态模拟空白

针对我国页岩油气开发的核心需求,COMPASS-PVT独家开发了纳米孔隙限域效应修正模块,可根据纳米孔径分布精准计算流体临界参数变化,完整还原页岩纳米孔隙中流体的特殊相行为。

AI 赋能:首创集成式代理模型训练模块,重新定义相态计算效率

COMPASS-PVT在国内首次将人工智能框架深度嵌入相态模拟软件,开发了全流程自动化相态代理模型训练模块,实现了相态计算与人工智能技术的深度融合,彻底打通了AI相态模型从数据生成、模型训练到工程化应用的全链条。

一键式自动化模型生成,零门槛实现AI 落地

构建了完整的AI模型训练闭环,用户仅需设置压力、温度、组分分数等参数范围与取样点数,软件即可自动完成相态判断数据集、闪蒸计算数据集的生成,支持可视化设置神经网络层数、节点数、激活函数等训练参数,同步完成模型训练、准确性评价与模型导出,真正实现了 “一键式” 相态代理模型生成,无需借助任何第三方AI工具,大幅降低了AI技术在油田现场的应用门槛。

融合物理约束的智能算法,破解纯数据驱动行业痛点

针对传统AI模型 “非物理预测” 的核心缺陷,研发团队构建了融合物理信息的相态计算智能预测算法:在神经网络输入层融入物理信息,在损失函数中加入物理约束,让AI模型的学习过程始终遵循油气藏流体热力学规律。经测试,融合物理约束后,模型收敛速度显著提升,收敛后预测误差降低40%以上,彻底解决了纯数据驱动模型的“黑箱”缺陷。

算力跃升:COMPASS 数值模拟软件实现相态计算智能加速

基于COMPASS-PVT生成的高精度相态代理模型,研发团队在国产COMPASS油气藏数值模拟软件中完成了技术集成,形成了组分数值模拟相态计算智能加速技术,在不损失任何计算精度的前提下,实现了数值模拟全流程的效率跃升。

相稳定性智能Bypass判断,稳定性计算迭代次数减半

经典Bypass算法根据稳定性方程特征值建立阈值判断主变量变化大小,从而判断是否跳过稳定性计算,具有一定经验性;代理模型通过学习更复杂的实际物理规律,可以提高原算法的稳健性并提高计算效率。实际验证显示,应用该技术后,相稳定性计算总迭代数降低50% 以上,大幅减少了数值模拟过程中的重复性计算损耗。

闪蒸计算智能提速,计算时间降低70%

针对数值模拟中最核心的闪蒸计算环节,采用代理模型为闪蒸计算提供相分数与相平衡系数高精度初始值,替代传统偏差较大的Wilson公式预估方法,助力闪蒸迭代快速收敛。测试结果显示,该方案可让闪蒸计算迭代次数降低72%,有效加速闪蒸计算过程。

前景展望:国产自研技术,赋能油气勘探开发智能化转型

作为集成AI训练功能的相态模拟软件,COMPASS-PVT的研发成功,不仅填补了国内相关领域的技术空白,打破了国外软件的长期垄断,更构建了 “相态模拟 – 模型训练 – 数模集成 – 现场应用” 的全链条国产化技术体系。

目前,该成果已在深层凝析油气藏、页岩油气藏、二氧化碳驱油藏数值模拟等领域展现出极佳的推广应用前景。后续研发团队将持续加大技术攻关力度,加快 COMPASS-PVT 软件在国内各大油田的推广应用,持续打磨国产自研核心软件,为我国油气勘探开发的数字化、智能化转型提供坚实的技术支撑。