【中國石化報】近日，數據分析公司GlobalData發布了《油氣行業的數字孿生技術》調研報告。根據GlobalData的數據，目前全球油氣行業相關領域有40多家公司從事數字孿生技術的開發和應用，包括老牌油氣公司、技術供應商，以及嶄露頭角的初創企業。預計到2025年，全球數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。

數字孿生技術備受關注

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

報告表示，在油氣項目從設計到調試的整個生命周期內，數字孿生技術均能提供支持，還可以在運營期間監督資產性能，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化資產性能，并最大限度減少意外停產現象，數字孿生技術逐漸成為油氣運營的支柱，旨在使油氣作業相對更安全，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控和預測性維護等方面”。

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

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

普拉尼克表示，“油氣公司也熱衷于將數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電量方面有很大潛力。此外，在供應鏈和庫存管理方面，數字孿生技術能實時跟蹤產品，確保應用程序的及時可用性，有助于降低物流成本”。

石油巨頭對數字孿生技術的應用

bp對數字孿生技術的應用最早可追溯到2017年，當時其大規模部署了APEX模擬和監測系統。2017年，APEX模擬和監測系統在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量。2019年9月，bp宣布，已在墨西哥灣的4個生產平臺上部署了數字孿生技術。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字孿生平臺上管理ACE項目的所有相關數據，團隊成員之間可遠程協作，不必前往海上平臺現場，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平臺生產石油，Argos平臺是其在墨西哥灣運營的最先進的數字平臺，采用了該公司專有的LoSal提高原油采收率技術和動態數字孿生技術，可將復雜數據和3D數字模型連接起來，允許遠程操作人員佩戴虛擬設備訪問實時數據，以提高決策效率和安全性。

殼牌在數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字孿生技術。這是數字孿生技術首次在FPSO上部署。這項突破性的技術部署還可以借助對資產實際剩余壽命的準確評估，替代傳統模擬軟件所做的過于保守的估計，從而延長資產的安全壽命。這也被稱為當時世界上最大的結構數字孿生體。

殼牌在挪威的大型天然氣處理中心Nyhamna同樣引入了數字孿生技術，通過與Kongsberg Digital公司的合作，成功建立了數字孿生體，以優化生產和能源使用流程。殼牌表示，數字孿生技術可以幫助Nyhamna工廠的操作員實時控制生產系統，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公司簽署了合作協議，共同打造工程數據倉庫，以支持數字孿生技術在資產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年的協議，采用Kongsberg Digital的數字孿生技術對其全球資產進行數字化改造。

埃克森美孚對構建數字現實生態系統的方法也持開放態度。該公司一直致力于建立開放的數據基礎設施、實現跨部門數據訪問，并推動數據驅動決策。埃克森美孚在圭亞那近海的“Liza Unity”號和“Liza Destiny”號FPSO上部署了Aize數字孿生技術。該技術提高了處理工程和相關數據的能力，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，協助其對資產進行數字化轉型。通過運用數字孿生技術，科威特石油公司將實現油田設計和運營工作流程的自動化，從而縮短從數據到決策的時間。

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數字孿生系統。哈里伯頓表示，數字孿生技術將助力桑托斯盆地的梅羅油田減少資本支出，縮短生產周期，并通過實時數據分析提高原油回收率。為此，哈里伯頓將開發一個綜合的動態數字孿生生產系統，涵蓋儲層、油井和海底網絡。

知識鏈接：數字孿生技術

數字孿生是充分利用物理模型、傳感器、運行歷史等數據，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。作為一種超越現實的概念，數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的數字映射系統。簡而言之，數字孿生技術是通過數字化手段在虛擬空間構建一個與現實實體一致的虛擬實體的技術。

數字孿生是一種普遍適用的理論技術體系，適用于眾多領域，尤其是在產品設計、產品制造、醫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。

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

延伸閱讀：數字孿生技術在油氣領域的應用

數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，數字孿生技術有助于實現以下目標。

1.預測性維護：數字孿生技術在油氣行業最有益的應用之一是預測性維護（PdM）。數字孿生技術可以持續從物理資產中收集數據，并使用預測分析和機器學習（ML）算法來預測未來的性能。通過持續監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如何影響性能，并使用這些信息優化運營，提高效率和生產力。

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

4.安全和應急準備：數字孿生技術可以通過多種方式提高安全性，幫助油氣運營商優化操作程序并減少潛在風險。例如，在石油管道系統應用數字孿生技術可以預測潛在的泄漏或破裂，操作員能在故障發生前修復管道。數字孿生技術還可用于員工培訓，在無風險的環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.可持續發展：在減少對環境的影響方面，油氣行業面臨越來越大的壓力。數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境的影響，油氣企業可以制定減少碳排放、管理廢物和遵守環境法規的策略。數字孿生技術還可以模擬新法規或技術的影響，幫助油氣行業隨著技術的進步而不斷適應新狀況。

6.優化鉆井作業：鉆井作業復雜且成本高昂，數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，在鉆井作業過程中應用數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：油氣運營商利用數字孿生技術可以實現對油藏的可視化，優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.供應鏈優化：油氣供應鏈非常復雜，維護團隊可以利用數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.新系統設計和測試：設計和測試新系統是一個成本高昂、勞動密集型的過程，但借助數字孿生技術，工程師可在虛擬環境中設計、測試和完善新系統，然后再去構建，能顯著縮短開發周期，并提高最終產品的性能。

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