数字孪生技术：油气行业的“新风口”？

[中国石化新闻网 2024-07-19] 近日，数据分析公司GlobalData发布了《油气行业的数字孪生技术》调研报告。根据GlobalData的数据，目前全球油气行业相关领域有40多家公司从事数字孪生技术的开发和应用，包括老牌油气公司、技术供应商，以及崭露头角的初创企业。预计到2025年，全球数字孪生技术市场的价值将突破400亿美元。到2030年，该市场价值将增至1540亿美元，其中大部分由服务组成，其余由软件组成。

数字孪生技术备受关注

GlobalData的报告概述了数字孪生技术及其在油气作业过程中的影响，分析了主要油气公司在开发和利用数字孪生技术以实现业务目标方面的作用。

报告表示，在油气项目从设计到调试的整个生命周期内，数字孪生技术均能提供支持，还可以在运营期间监督资产性能，并辅助人员培训。

GlobalData油气分析师普拉尼克表示，“随着油气公司努力优化资产性能，并最大限度减少意外停产现象，数字孪生技术逐渐成为油气运营的支柱，旨在使油气作业相对更安全，同时减少碳足迹，提高盈利能力。此外，油气公司还将该技术用于远程监控和预测性维护等方面”。

普拉尼克指出，“数字孪生技术利用实时数据进行模拟和分析，可以为资产运营提供意见，帮助油气公司简化生产流程，预防故障，强化安全措施。此外，数字孪生技术还可以提供全面的作业视图，有助于油气公司制定更精确的决策，由此成为油气作业过程中不可或缺的工具。该技术的最终目标是实现生产单元的自主操作，以提高安全性和生产效率”。

数字孪生技术在油气行业的最初应用是在资本密集型的油气生产设施上，以简化流程、减少碳足迹和节省成本。之后，油气公司陆续建立了管道系统、天然气厂、液化天然气（LNG）终端，以及炼厂和石化综合体的数字孪生体。

普拉尼克表示，“油气公司也热衷于将数字孪生技术用于油气以外的新项目，如碳捕集与封存（CCS）、可再生能源等。数字孪生技术在提高CCS项目的效率，以及预测风电场或光伏电厂的发电量方面有很大潜力。此外，在供应链和库存管理方面，数字孪生技术能实时跟踪产品，确保应用程序的及时可用性，有助于降低物流成本”。

石油巨头对数字孪生技术的应用

bp对数字孪生技术的应用最早可追溯到2017年，当时其大规模部署了APEX模拟和监测系统。2017年，APEX模拟和监测系统在bp的全球投资组合中每日可增加约3万桶油当量的油气产量。2019年9月，bp宣布，已在墨西哥湾的4个生产平台上部署了数字孪生技术。2020年10月，bp在阿塞拜疆的ACE平台成为全球首座从概念、前端工程设计和详细设计所有阶段都采用数字孪生技术的平台，总投资为60亿美元，工程师能在基于云的数字孪生平台上管理ACE项目的所有相关数据，团队成员之间可远程协作，不必前往海上平台现场，在陆上就能对海上平台进行维护和检查。

2023年，bp开始在墨西哥湾的Argos平台生产石油，Argos平台是其在墨西哥湾运营的最先进的数字平台，采用了该公司专有的LoSal提高原油采收率技术和动态数字孪生技术，可将复杂数据和3D数字模型连接起来，允许远程操作人员佩戴虚拟设备访问实时数据，以提高决策效率和安全性。

壳牌在数字孪生技术应用领域也是动作频频，如携手瑞士Akselos SA公司为其位于尼日利亚尼日尔河三角洲的浮式储油卸油装置（FPSO）“Bonga Main”号成功部署了结构化数字孪生技术。这是数字孪生技术首次在FPSO上部署。这项突破性的技术部署还可以借助对资产实际剩余寿命的准确评估，替代传统模拟软件所做的过于保守的估计，从而延长资产的安全寿命。这也被称为当时世界上最大的结构数字孪生体。

壳牌在挪威的大型天然气处理中心Nyhamna同样引入了数字孪生技术，通过与Kongsberg Digital公司的合作，成功建立了数字孪生体，以优化生产和能源使用流程。壳牌表示，数字孪生技术可以帮助Nyhamna工厂的操作员实时控制生产系统，使得一切设置更接近操作限制，从而降低能耗。

壳牌还在新加坡布科姆岛的炼厂利用数字孪生技术建立了一个虚拟工厂。此外，壳牌已与Aveva公司签署了合作协议，共同打造工程数据仓库，以支持数字孪生技术在资产生命周期管理过程中的应用。2022年12月，壳牌与Kongsberg Digital公司达成了一项为期5年的协议，采用Kongsberg Digital的数字孪生技术对其全球资产进行数字化改造。

埃克森美孚对构建数字现实生态系统的方法也持开放态度。该公司一直致力于建立开放的数据基础设施、实现跨部门数据访问，并推动数据驱动决策。埃克森美孚在圭亚那近海的“Liza Unity”号和“Liza Destiny”号FPSO上部署了Aize数字孪生技术。该技术提高了处理工程和相关数据的能力，并将内部和外部来源的信息整合到一个界面中。

油服公司积极从事数字孪生技术服务工作

油服公司哈里伯顿已与科威特石油公司（KOC）签订合同，协助其对资产进行数字化转型。通过运用数字孪生技术，科威特石油公司将实现油田设计和运营工作流程的自动化，从而缩短从数据到决策的时间。

近期，哈里伯顿还与巴西国家石油公司签订了重要合同，为巴西近海的巨型盐下油田开发数字孪生系统。哈里伯顿表示，数字孪生技术将助力桑托斯盆地的梅罗油田减少资本支出，缩短生产周期，并通过实时数据分析提高原油回收率。为此，哈里伯顿将开发一个综合的动态数字孪生生产系统，涵盖储层、油井和海底网络。