【中國石化報】近日，數(shù)據(jù)分析公司GlobalData發(fā)布了《油氣行業(yè)的數(shù)字孿生技術》調研報告。根據(jù)GlobalData的數(shù)據(jù)，目前全球油氣行業(yè)相關領域有40多家公司從事數(shù)字孿生技術的開發(fā)和應用，包括老牌油氣公司、技術供應商，以及嶄露頭角的初創(chuàng)企業(yè)。預計到2025年，全球數(shù)字孿生技術市場的價值將突破400億美元。到2030年，該市場價值將增至1540億美元，其中大部分由服務組成，其余由軟件組成。

數(shù)字孿生技術備受關注

GlobalData的報告概述了數(shù)字孿生技術及其在油氣作業(yè)過程中的影響，分析了主要油氣公司在開發(fā)和利用數(shù)字孿生技術以實現(xiàn)業(yè)務目標方面的作用。

報告表示，在油氣項目從設計到調試的整個生命周期內，數(shù)字孿生技術均能提供支持，還可以在運營期間監(jiān)督資產(chǎn)性能，并輔助人員培訓。

GlobalData油氣分析師普拉尼克表示，“隨著油氣公司努力優(yōu)化資產(chǎn)性能，并最大限度減少意外停產(chǎn)現(xiàn)象，數(shù)字孿生技術逐漸成為油氣運營的支柱，旨在使油氣作業(yè)相對更安全，同時減少碳足跡，提高盈利能力。此外，油氣公司還將該技術用于遠程監(jiān)控和預測性維護等方面”。

普拉尼克指出，“數(shù)字孿生技術利用實時數(shù)據(jù)進行模擬和分析，可以為資產(chǎn)運營提供意見，幫助油氣公司簡化生產(chǎn)流程，預防故障，強化安全措施。此外，數(shù)字孿生技術還可以提供全面的作業(yè)視圖，有助于油氣公司制定更精確的決策，由此成為油氣作業(yè)過程中不可或缺的工具。該技術的最終目標是實現(xiàn)生產(chǎn)單元的自主操作，以提高安全性和生產(chǎn)效率”。

數(shù)字孿生技術在油氣行業(yè)的最初應用是在資本密集型的油氣生產(chǎn)設施上，以簡化流程、減少碳足跡和節(jié)省成本。之后，油氣公司陸續(xù)建立了管道系統(tǒng)、天然氣廠、液化天然氣（LNG）終端，以及煉廠和石化綜合體的數(shù)字孿生體。

普拉尼克表示，“油氣公司也熱衷于將數(shù)字孿生技術用于油氣以外的新項目，如碳捕集與封存（CCS）、可再生能源等。數(shù)字孿生技術在提高CCS項目的效率，以及預測風電場或光伏電廠的發(fā)電量方面有很大潛力。此外，在供應鏈和庫存管理方面，數(shù)字孿生技術能實時跟蹤產(chǎn)品，確保應用程序的及時可用性，有助于降低物流成本”。

石油巨頭對數(shù)字孿生技術的應用

bp對數(shù)字孿生技術的應用最早可追溯到2017年，當時其大規(guī)模部署了APEX模擬和監(jiān)測系統(tǒng)。2017年，APEX模擬和監(jiān)測系統(tǒng)在bp的全球投資組合中每日可增加約3萬桶油當量的油氣產(chǎn)量。2019年9月，bp宣布，已在墨西哥灣的4個生產(chǎn)平臺上部署了數(shù)字孿生技術。2020年10月，bp在阿塞拜疆的ACE平臺成為全球首座從概念、前端工程設計和詳細設計所有階段都采用數(shù)字孿生技術的平臺，總投資為60億美元，工程師能在基于云的數(shù)字孿生平臺上管理ACE項目的所有相關數(shù)據(jù)，團隊成員之間可遠程協(xié)作，不必前往海上平臺現(xiàn)場，在陸上就能對海上平臺進行維護和檢查。

2023年，bp開始在墨西哥灣的Argos平臺生產(chǎn)石油，Argos平臺是其在墨西哥灣運營的最先進的數(shù)字平臺，采用了該公司專有的LoSal提高原油采收率技術和動態(tài)數(shù)字孿生技術，可將復雜數(shù)據(jù)和3D數(shù)字模型連接起來，允許遠程操作人員佩戴虛擬設備訪問實時數(shù)據(jù)，以提高決策效率和安全性。

殼牌在數(shù)字孿生技術應用領域也是動作頻頻，如攜手瑞士Akselos SA公司為其位于尼日利亞尼日爾河三角洲的浮式儲油卸油裝置（FPSO）“Bonga Main”號成功部署了結構化數(shù)字孿生技術。這是數(shù)字孿生技術首次在FPSO上部署。這項突破性的技術部署還可以借助對資產(chǎn)實際剩余壽命的準確評估，替代傳統(tǒng)模擬軟件所做的過于保守的估計，從而延長資產(chǎn)的安全壽命。這也被稱為當時世界上最大的結構數(shù)字孿生體。

殼牌在挪威的大型天然氣處理中心Nyhamna同樣引入了數(shù)字孿生技術，通過與Kongsberg Digital公司的合作，成功建立了數(shù)字孿生體，以優(yōu)化生產(chǎn)和能源使用流程。殼牌表示，數(shù)字孿生技術可以幫助Nyhamna工廠的操作員實時控制生產(chǎn)系統(tǒng)，使得一切設置更接近操作限制，從而降低能耗。

殼牌還在新加坡布科姆島的煉廠利用數(shù)字孿生技術建立了一個虛擬工廠。此外，殼牌已與Aveva公司簽署了合作協(xié)議，共同打造工程數(shù)據(jù)倉庫，以支持數(shù)字孿生技術在資產(chǎn)生命周期管理過程中的應用。2022年12月，殼牌與Kongsberg Digital公司達成了一項為期5年的協(xié)議，采用Kongsberg Digital的數(shù)字孿生技術對其全球資產(chǎn)進行數(shù)字化改造。

埃克森美孚對構建數(shù)字現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)的方法也持開放態(tài)度。該公司一直致力于建立開放的數(shù)據(jù)基礎設施、實現(xiàn)跨部門數(shù)據(jù)訪問，并推動數(shù)據(jù)驅動決策。?？松梨谠诠鐏喣墙５摹癓iza Unity”號和“Liza Destiny”號FPSO上部署了Aize數(shù)字孿生技術。該技術提高了處理工程和相關數(shù)據(jù)的能力，并將內部和外部來源的信息整合到一個界面中。

油服公司積極從事數(shù)字孿生技術服務工作

油服公司哈里伯頓已與科威特石油公司（KOC）簽訂合同，協(xié)助其對資產(chǎn)進行數(shù)字化轉型。通過運用數(shù)字孿生技術，科威特石油公司將實現(xiàn)油田設計和運營工作流程的自動化，從而縮短從數(shù)據(jù)到?jīng)Q策的時間。

近期，哈里伯頓還與巴西國家石油公司簽訂了重要合同，為巴西近海的巨型鹽下油田開發(fā)數(shù)字孿生系統(tǒng)。哈里伯頓表示，數(shù)字孿生技術將助力桑托斯盆地的梅羅油田減少資本支出，縮短生產(chǎn)周期，并通過實時數(shù)據(jù)分析提高原油回收率。為此，哈里伯頓將開發(fā)一個綜合的動態(tài)數(shù)字孿生生產(chǎn)系統(tǒng)，涵蓋儲層、油井和海底網(wǎng)絡。

知識鏈接：數(shù)字孿生技術

數(shù)字孿生是充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對應的實體裝備的全生命周期過程。作為一種超越現(xiàn)實的概念，數(shù)字孿生可以被視為一個或多個重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。簡而言之，數(shù)字孿生技術是通過數(shù)字化手段在虛擬空間構建一個與現(xiàn)實實體一致的虛擬實體的技術。

數(shù)字孿生是一種普遍適用的理論技術體系，適用于眾多領域，尤其是在產(chǎn)品設計、產(chǎn)品制造、醫(yī)學分析和工程建設等領域應用廣泛。在國內，該技術在工程建設領域的應用最深入，在智能制造領域的關注最高。

油氣行業(yè)可以利用數(shù)字孿生技術對油田現(xiàn)場進行分析、預測、診斷，從而優(yōu)化生產(chǎn)決策，不僅能最大限度減少現(xiàn)場所需的人員數(shù)量，而且能提前識別設備故障，提高生產(chǎn)安全性，并降低運營成本。

延伸閱讀：數(shù)字孿生技術在油氣領域的應用

數(shù)字孿生技術最初被美國宇航局用于準備太空任務，隨著各行各業(yè)對技術的迫切需求，其應用范圍逐漸擴大。對于油氣運營商而言，數(shù)字孿生技術有助于實現(xiàn)以下目標。

1.預測性維護：數(shù)字孿生技術在油氣行業(yè)最有益的應用之一是預測性維護（PdM）。數(shù)字孿生技術可以持續(xù)從物理資產(chǎn)中收集數(shù)據(jù)，并使用預測分析和機器學習（ML）算法來預測未來的性能。通過持續(xù)監(jiān)控設備性能并將其與虛擬設備進行比較，操作員可以預測潛在的故障。

2.高效安全的操作：數(shù)字孿生技術可以顯著提高運營效率，通過模擬各種操作場景，幫助團隊了解不同的操作參數(shù)如何影響性能，并使用這些信息優(yōu)化運營，提高效率和生產(chǎn)力。

3.優(yōu)化資產(chǎn)：數(shù)字孿生技術使得油氣運營商能充分利用關鍵的油氣資產(chǎn)，如幫助油氣運營商更好地了解油藏情況，并有效規(guī)劃開采策略。

4.安全和應急準備：數(shù)字孿生技術可以通過多種方式提高安全性，幫助油氣運營商優(yōu)化操作程序并減少潛在風險。例如，在石油管道系統(tǒng)應用數(shù)字孿生技術可以預測潛在的泄漏或破裂，操作員能在故障發(fā)生前修復管道。數(shù)字孿生技術還可用于員工培訓，在無風險的環(huán)境中真實模擬危險情況，以便員工學習新技能，并了解如何應對緊急情況。

5.可持續(xù)發(fā)展：在減少對環(huán)境的影響方面，油氣行業(yè)面臨越來越大的壓力。數(shù)字孿生技術正是解決這一難題的寶貴工具。通過模擬運營及其對環(huán)境的影響，油氣企業(yè)可以制定減少碳排放、管理廢物和遵守環(huán)境法規(guī)的策略。數(shù)字孿生技術還可以模擬新法規(guī)或技術的影響，幫助油氣行業(yè)隨著技術的進步而不斷適應新狀況。

6.優(yōu)化鉆井作業(yè)：鉆井作業(yè)復雜且成本高昂，數(shù)字孿生技術可以通過模擬各種鉆井場景，并提供最佳策略來簡化操作流程。例如，在鉆井作業(yè)過程中應用數(shù)字孿生技術可以確定最佳鉆井速度和方向，從而提高整體鉆井精度。

7.油藏管理：油氣運營商利用數(shù)字孿生技術可以實現(xiàn)對油藏的可視化，優(yōu)化鉆井策略并最大限度提高原油采收率，而且有助于延長儲層的生命周期。

8.供應鏈優(yōu)化：油氣供應鏈非常復雜，維護團隊可以利用數(shù)字孿生技術模擬整個供應鏈，深入了解運營和物流流程，并識別潛在的瓶頸。

9.新系統(tǒng)設計和測試：設計和測試新系統(tǒng)是一個成本高昂、勞動密集型的過程，但借助數(shù)字孿生技術，工程師可在虛擬環(huán)境中設計、測試和完善新系統(tǒng)，然后再去構建，能顯著縮短開發(fā)周期，并提高最終產(chǎn)品的性能。

10.技能培訓：數(shù)字孿生技術可以作為培訓工具。例如，煉廠的數(shù)字孿生技術與VR技術集成后可為員工提供一個真實的環(huán)境來培訓技能，從而提高安全性和產(chǎn)品整體質量。