□ 梁 慧

數(shù)字化技術(shù)不僅能夠給油氣企業(yè)帶來(lái)全新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)能夠協(xié)助油氣企業(yè)打造切實(shí)可行的全新運(yùn)營(yíng)模式，助力油氣企業(yè)實(shí)施流程和競(jìng)爭(zhēng)模式轉(zhuǎn)型。

越來(lái)越多的油氣公司將采用大數(shù)據(jù)技術(shù)作為應(yīng)對(duì)低油價(jià)的主要措施之一。李曉東 供圖

早在20世紀(jì)80年代，數(shù)字技術(shù)就已經(jīng)開(kāi)始在油田應(yīng)用，比如探明資源儲(chǔ)量、了解生產(chǎn)潛力、改善健康與安全、提升邊際運(yùn)營(yíng)效率等。20世紀(jì)90年代以后，數(shù)字化油田技術(shù)更是席卷了整個(gè)油氣行業(yè)，只是績(jī)效提升非常有限。近幾年隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件性能的提高、互聯(lián)網(wǎng)等通信環(huán)境的改進(jìn)、數(shù)據(jù)保存量的增大、云系統(tǒng)的發(fā)展等利用大規(guī)模數(shù)據(jù)的環(huán)境的完備，大數(shù)據(jù)技術(shù)在各種產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域開(kāi)始得到積極利用，同樣也在迅速改變著油氣業(yè)的全球經(jīng)營(yíng)方式。通過(guò)數(shù)字化技術(shù)識(shí)別發(fā)展機(jī)遇的大數(shù)據(jù)分析技術(shù)能夠整合勘探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)領(lǐng)域所有保存下來(lái)的信息，幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)最佳定位，有望給整個(gè)行業(yè)帶來(lái)長(zhǎng)足發(fā)展的機(jī)遇。

油氣公司紛紛投資大數(shù)據(jù)技術(shù)

在2014年下半年開(kāi)始的低油價(jià)時(shí)代，油氣行業(yè)的追求從大生產(chǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔麧?rùn)更高、效率更高。油氣公司賴(lài)以生存的是尖端技術(shù)的應(yīng)用，越來(lái)越多的油氣公司將采用大數(shù)據(jù)技術(shù)作為應(yīng)對(duì)低油價(jià)的主要措施之一，這些油氣公司紛紛投資于數(shù)據(jù)分析和大數(shù)據(jù)技術(shù)，加強(qiáng)與IT公司合作，以求降低更多的生產(chǎn)成本，提高效率，增加收益。

據(jù)安永會(huì)計(jì)師事務(wù)所2017年對(duì)全球75家大型油氣公司的調(diào)研結(jié)果顯示，近兩年來(lái)在數(shù)據(jù)分析領(lǐng)域投資超過(guò)1億美元的公司有51家，占68%；近四分之三的公司計(jì)劃將投資預(yù)算的6%～10%用于數(shù)字技術(shù)。數(shù)字技術(shù)為油氣上游產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型提供了重要的契機(jī)，適應(yīng)了較長(zhǎng)期的低油價(jià)。

Devon公司從2012年開(kāi)始投資大數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)以來(lái)，90天的井口初始產(chǎn)量日均提高了450%，而鉆井、完井和運(yùn)營(yíng)費(fèi)用比2014年下降了40%，總成本比2014年下降34%。除去油價(jià)下跌帶來(lái)的供應(yīng)商降價(jià)，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用也功不可沒(méi)。到目前為止，Devon公司開(kāi)發(fā)了9個(gè)應(yīng)用大數(shù)據(jù)的軟件并應(yīng)用于生產(chǎn)過(guò)程。Devon公司開(kāi)發(fā)了基于人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)時(shí)鉆頭跟蹤程序，對(duì)全公司所有約5000口井的數(shù)據(jù)進(jìn)行24小時(shí)365天的全年采集匯總，通過(guò)把開(kāi)發(fā)井和生產(chǎn)井的數(shù)據(jù)接入互聯(lián)網(wǎng)，可隨時(shí)確定水平鉆井的角度和鉆頭處壓力，從公司科技中心就能向現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)發(fā)出明確作業(yè)指示，有利于提高生產(chǎn)效率、削減成本和防止事故。

Devon公司還開(kāi)發(fā)出了提前15秒警告支撐劑堵塞即將發(fā)生的人工智能程序，該程序在使用中逐步改進(jìn)，目前已經(jīng)成為可以基于多項(xiàng)因素做出決定性判斷的程序，大大降低了公司支撐劑堵塞發(fā)生率。Devon公司研究出全美頁(yè)巖區(qū)塊剩余油氣可視化—交互式地圖程序。該程序包括了全美陸地48個(gè)州過(guò)去10年10萬(wàn)口水平井的數(shù)據(jù)。每計(jì)算一遍當(dāng)前所剩余油氣量并以交互式地圖的方式呈現(xiàn)出來(lái)，只需短短10分鐘時(shí)間。工程師可以使用該交互式地圖快速做出至少兩類(lèi)重要的決策：快速找出理想的再次壓裂井和快速找出理想的礦權(quán)租賃區(qū)塊。基于設(shè)備故障的大量歷史數(shù)據(jù)，以及每次故障相關(guān)聯(lián)的各種因素，Devon公司開(kāi)發(fā)出了可以預(yù)測(cè)哪些井的人工舉升設(shè)備更有可能出現(xiàn)故障，從而不再使用周期性的設(shè)備檢查方式，由數(shù)據(jù)分析程序每天自動(dòng)地告訴現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員需要巡視和檢查的設(shè)備。這種方式大大降低了設(shè)備故障率，并且節(jié)省了大量開(kāi)支。

Apache公司利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，開(kāi)發(fā)了可替代人工預(yù)測(cè)的生產(chǎn)預(yù)測(cè)方法，現(xiàn)應(yīng)用于巴肯、二疊盆地等非常規(guī)油田的生產(chǎn)。該公司還開(kāi)發(fā)了分析產(chǎn)量遞減曲線(xiàn)的軟件，用于評(píng)價(jià)在產(chǎn)井。如從至少有5年生產(chǎn)歷史的巴肯層的生產(chǎn)井群的分析中抽取連續(xù)生產(chǎn)的136口井中，挑選出可進(jìn)行重復(fù)壓裂的井。

2017年5月，挪威國(guó)家石油公司（Statoil）專(zhuān)注于大數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)研發(fā)。Statoil希望充分利用數(shù)字技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)狀，抓住一切機(jī)遇努力發(fā)展自身技術(shù)水平，完成包括數(shù)字化安全、可靠與可持續(xù)性，數(shù)字化進(jìn)程，油藏鉆井?dāng)?shù)據(jù)分析，下一代井口交付，未來(lái)油田，數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)操作和商業(yè)化等七個(gè)數(shù)字化方案的路線(xiàn)。目前，該公司主要在鉆井作業(yè)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程作業(yè)操作方面取得了一些進(jìn)展。為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化鉆井，使鉆井的操作效率更高、可預(yù)測(cè)性更強(qiáng)、成本更低且更加安全，Statoil對(duì)從事石油鉆井自動(dòng)化研究的公司進(jìn)行了投資。此外，挪威機(jī)器人鉆井系統(tǒng)公司獲投資4500萬(wàn)美元用于開(kāi)發(fā)鉆井機(jī)器人。該公司的鉆井機(jī)器系統(tǒng)2017年已應(yīng)用在半潛式鉆井平臺(tái)上，有望1年縮短30～40日的作業(yè)時(shí)間。

Noble公司加強(qiáng)數(shù)字化業(yè)務(wù)，保持競(jìng)爭(zhēng)力。2017年3月，Noble與通用電氣公司進(jìn)行數(shù)字鉆機(jī)解決方案合作，通過(guò)數(shù)據(jù)分析進(jìn)行數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)鉆進(jìn)作業(yè)，提高鉆井效率，削減了約20%的海上鉆井費(fèi)用。Noble公司在4個(gè)海上鉆井項(xiàng)目中使用通用電氣公司開(kāi)發(fā)的海上資產(chǎn)性能管理和運(yùn)營(yíng)優(yōu)化服務(wù)軟件。通過(guò)維修預(yù)測(cè)軟件和在線(xiàn)監(jiān)視，檢測(cè)出鉆井設(shè)備中處于非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的設(shè)備，進(jìn)行早期預(yù)報(bào)。對(duì)設(shè)備進(jìn)行預(yù)測(cè)性維護(hù)，優(yōu)化運(yùn)營(yíng)，避免無(wú)計(jì)劃的停機(jī)現(xiàn)象，控制全部鉆井船的成本，提高鉆井效率，減少第三方服務(wù)的費(fèi)用。

BP也意識(shí)到大數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)發(fā)展的機(jī)會(huì)所在，有助于更好地了解儲(chǔ)層活動(dòng)、提升煉廠效率、提高生物燃料產(chǎn)量，并做出更好的交易選擇。BP公司是數(shù)字油田的先驅(qū)者之一，制定的未來(lái)油田計(jì)劃包括：在墨西哥灣和北海安裝2000公里長(zhǎng)的光纖電纜，使陸上專(zhuān)家能夠與近海工程師直接溝通。實(shí)時(shí)監(jiān)控所有的主要資產(chǎn)。在挪威的valhall油田布局全球第一個(gè)油田地震生涯系統(tǒng)。2016年11月，BP和GE公司聯(lián)合推出了油氣生產(chǎn)數(shù)字化解決方案，應(yīng)用于BP在墨西哥灣的海上平臺(tái)，管理油氣生產(chǎn)，提高了墨西哥灣煉油廠的效率。

2013年，BP在休斯敦建立了全球最大的研究計(jì)算機(jī)中心之一的高性能計(jì)算中心，擁有全球最大的商用研究超級(jí)計(jì)算機(jī)。中心的TDRM油藏模擬軟件，可以幫助地震成像團(tuán)隊(duì)模擬、處理、預(yù)測(cè)儲(chǔ)層的情況，更清楚地看到地球表面下的結(jié)構(gòu)，并確定復(fù)雜儲(chǔ)層最佳的鉆井位置，顯著減少了分析地震數(shù)據(jù)所需的時(shí)間，加快油田開(kāi)發(fā)決策過(guò)程。這些成果確保了BP在地震資料處理領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，在進(jìn)行重大區(qū)塊投資時(shí)體現(xiàn)了重要參考價(jià)值，在里海、特立尼達(dá)和多巴哥、北海、墨西哥灣和印度尼西亞的業(yè)務(wù)都受益匪淺。為了繼續(xù)鞏固在大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析方面的技術(shù)，BP于2014年建立了新的專(zhuān)業(yè)數(shù)字中心DCoE，開(kāi)啟了石油專(zhuān)業(yè)大數(shù)據(jù)序幕。DCoE由BP上游業(yè)務(wù)部門(mén)管理，專(zhuān)注于行業(yè)分析，將在過(guò)去成績(jī)的基礎(chǔ)上，加快BP在石油生產(chǎn)領(lǐng)域數(shù)字化的步伐。這個(gè)中心計(jì)劃成為整個(gè)BP公司的專(zhuān)業(yè)資源庫(kù)。

道達(dá)爾公司專(zhuān)注機(jī)器人研發(fā)。2013年12月，道達(dá)爾公司與法國(guó)國(guó)家科研署（ANR）共同啟動(dòng)油氣作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)自主機(jī)器人挑戰(zhàn)賽項(xiàng)目。在2020年前，ARGONAUTS將會(huì)被投入道達(dá)爾的勘探基地進(jìn)行作業(yè)。此外，道達(dá)爾公司為北海的作業(yè)設(shè)備開(kāi)發(fā)了檢查機(jī)器人。

雪佛龍不斷推進(jìn)數(shù)字化。雪佛龍開(kāi)發(fā)了用于檢查內(nèi)部壓力容器的機(jī)械蛇臂系統(tǒng)P100蛇臂機(jī)器人檢查系統(tǒng)。該系統(tǒng)在陸上的作業(yè)能力已經(jīng)得到認(rèn)可，近海石油和天然氣壓力容器的檢查試驗(yàn)將在雪佛龍的北海油氣項(xiàng)目中進(jìn)行。蛇臂機(jī)器人由鋼絲繩驅(qū)動(dòng)，公司專(zhuān)有軟件控制。這些系統(tǒng)特別適合在狹窄和危險(xiǎn)的空間工作，因?yàn)樗鼈兛梢栽诨靵y的環(huán)境中導(dǎo)航和移動(dòng)，只有手臂本身被部署在工作空間中，作為主要的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，電子和控制系統(tǒng)遠(yuǎn)離檢查區(qū)。雪佛龍2017年10月30日宣布與微軟公司建立為期7年的合作伙伴關(guān)系。與微軟的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系是雪佛龍數(shù)字化轉(zhuǎn)型計(jì)劃的一部分，也是雪佛龍為簡(jiǎn)化IT操作的一項(xiàng)努力。采用微軟的Azure平臺(tái)將使雪佛龍的IT從基礎(chǔ)設(shè)施支持演變?yōu)榭墒褂酶嘞冗M(jìn)技術(shù)，以及優(yōu)化勘探、油藏管理、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、中游物流和營(yíng)銷(xiāo)業(yè)務(wù)。

康菲公司借助大數(shù)據(jù)技術(shù)提高鉆井作業(yè)效率。該公司利用TIBCO軟件公司的Spotfire可視化數(shù)據(jù)包對(duì)散布在井中的傳感器所收集的信息進(jìn)行對(duì)比分析，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)鉆頭馬力和鉆速的自動(dòng)調(diào)整，將伊格爾福特頁(yè)巖區(qū)的鉆井時(shí)間縮短了一半。如果公司未來(lái)在該頁(yè)巖區(qū)的3000多口井都采用該方法，則可節(jié)省數(shù)十億美元的費(fèi)用。

?？松梨谥铝τ诤Ｑ罂碧綕撍畽C(jī)器人研發(fā)。麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的布萊恩·威廉姆斯教授及其團(tuán)隊(duì)正在與?？松梨诘目茖W(xué)家和工程師合作，設(shè)計(jì)具有自學(xué)能力的海洋勘探潛水機(jī)器人。這項(xiàng)技術(shù)的直接應(yīng)用是海洋觀測(cè)，可繪制深海地圖，同時(shí)可分析未來(lái)變化，評(píng)估其境況。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在油氣領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)

目前，油氣業(yè)界在大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用方面的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理的挑戰(zhàn)基本已得到解決，使用物聯(lián)網(wǎng)、機(jī)器學(xué)習(xí)和云計(jì)算分析的軟件工具正在逐步開(kāi)發(fā)和完善。通過(guò)大數(shù)據(jù)，以前很多不可能的事情都可以變成可能，如油田的區(qū)塊分析，壓裂的效果、裂縫產(chǎn)生的長(zhǎng)度和深度，以及流體流動(dòng)的效果。通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)的分析工具，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀況錄像監(jiān)控，降低成本，提高生產(chǎn)效率。如使用無(wú)人機(jī)進(jìn)行管道檢查，可利用大數(shù)據(jù)記錄的周邊農(nóng)作物的生長(zhǎng)情況來(lái)判斷有無(wú)管道龜裂的情況。

可以預(yù)計(jì)的是，油氣行業(yè)不久的將來(lái)還會(huì)實(shí)現(xiàn)：4G及即將到來(lái)的5G網(wǎng)絡(luò)覆蓋海上項(xiàng)目的智能、遠(yuǎn)程操控和運(yùn)營(yíng)；將大數(shù)據(jù)、計(jì)算能力、云端、通信（4G和5G）及IT（信息技術(shù)）和OT（運(yùn)營(yíng)技術(shù)）技術(shù)全部整合到一起的重大突破；增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)的發(fā)展，利用AR技術(shù)，處于閥門(mén)的地方，可以在終端得到上次維修時(shí)的圖紙和信息，可以同現(xiàn)狀比較，幫助判斷閥門(mén)是否需要更換，或把現(xiàn)場(chǎng)及相關(guān)信息發(fā)給沒(méi)有在場(chǎng)的負(fù)責(zé)專(zhuān)家共同決定對(duì)策。利用AR技術(shù)培訓(xùn)員工，可以不用實(shí)物操作，降低了培訓(xùn)成本。埃森哲公司預(yù)計(jì)，未來(lái)3至5年，油氣產(chǎn)業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域包括大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)設(shè)備，而在此期間成長(zhǎng)最快的領(lǐng)域則將是機(jī)器人和無(wú)人機(jī)、人工智能，以及可穿戴設(shè)備。

但大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用及推廣仍存在挑戰(zhàn)，如數(shù)據(jù)挖掘、數(shù)據(jù)共享與保密、網(wǎng)絡(luò)安全、探索新一代可跨地區(qū)使用的大數(shù)據(jù)分析，以及新技術(shù)的突破等。因此，油氣業(yè)界需要借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，向大型IT公司尋求幫助，制定更安全、更精簡(jiǎn)和更高效生產(chǎn)的數(shù)字化路線(xiàn)。

數(shù)字技術(shù)助油氣公司打造全新運(yùn)營(yíng)模式

在數(shù)字化時(shí)代，油氣公司需要改變運(yùn)營(yíng)模式，以應(yīng)對(duì)隨機(jī)變動(dòng)的市場(chǎng)環(huán)境，同時(shí)專(zhuān)注價(jià)值創(chuàng)造、利潤(rùn)率、生產(chǎn)力和利用率，而且將短期投資的重要性置于超長(zhǎng)期投資之上。

油氣產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型未來(lái)將借助于在數(shù)字技術(shù)的持續(xù)投資。據(jù)埃森哲公司的戰(zhàn)略模型分析表明，從傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式轉(zhuǎn)向數(shù)字化主導(dǎo)的投資組合和運(yùn)營(yíng)模式將給企業(yè)帶來(lái)上萬(wàn)億美元的發(fā)展機(jī)遇。2016～2025年，數(shù)字化戰(zhàn)略有望為整個(gè)油氣行業(yè)帶來(lái)1.58萬(wàn)億美元的新增價(jià)值。數(shù)字化一方面可以提升油氣業(yè)的行業(yè)價(jià)值，如預(yù)測(cè)性維護(hù)、全渠道零售和互聯(lián)業(yè)務(wù)現(xiàn)場(chǎng)、互聯(lián)員工、遠(yuǎn)程作業(yè)中心、動(dòng)態(tài)能源選擇模式等；另一方面也能提升油氣業(yè)的社會(huì)價(jià)值，如幫助客戶(hù)實(shí)現(xiàn)節(jié)約、提升生產(chǎn)率、減少資源消耗、降低二氧化碳排放等。因此，數(shù)字化技術(shù)不僅能夠給油氣企業(yè)帶來(lái)全新的發(fā)展機(jī)遇，同時(shí)能夠協(xié)助油氣企業(yè)打造切實(shí)可行的全新運(yùn)營(yíng)模式，助力油氣企業(yè)實(shí)施流程和競(jìng)爭(zhēng)模式轉(zhuǎn)型。

一些油氣公司利用數(shù)字技術(shù)使企業(yè)得到迅速發(fā)展，如果這些公司的數(shù)字化革新繼續(xù)進(jìn)展順利，行業(yè)內(nèi)其他公司也會(huì)隨機(jī)跟上，整個(gè)油氣上游業(yè)務(wù)流程必定會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性調(diào)整，給企業(yè)帶來(lái)顛覆性的改變，一些傳統(tǒng)崗位比如鉆井工人等將大幅減少甚至消失，新技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生新的崗位。

（作者單位：石勘院）