石油巨头争抢数字转型赛道

文/李文翎

据安永会计师事务所对全球75家大型油气公司的调研结果，近两年来，在数据分析领域投资超过1亿美元的公司有51家，占68%；近3/4的国际石油巨头计划将投资预算的6%-10%用于研发数字技术。在较长期的石油再平衡环境下，数字智能技术为油气产业转型提供了重要契机。

数字技术给石油巨头带来颠覆性改变

目前，油气业界在大数据技术应用方面，有关基础数据管理的挑战基本已得到解决，使用物联网、机器学习和云计算分析的软件工具正在逐步开发和完善。通过大数据，以前很多不敢想、不可能的事情都可以变成可能，例如油田的区块分析，压裂的效果、裂缝产生的长度和深度，以及流体流动的效果。同时，通过应用大数据的分析工具，实现开发生产现场状况录像监控，降低成本，提高生产效率。例如使用无人机进行管道检查，可利用大数据记录，从周边农作物的生长情况判断有无管道龟裂的情况。

可以预计的是，不久的将来，随着4G和即将到来的5G网络覆盖海上项目的智能、远程操控和运营；将大数据、计算能力、云端、通信（4G和5G），以及IT（信息技术）和OT（运营技术）技术全部整合到一起的重大突破；增强现实（AR）技术的发展，利用AR技术，处于阀门的地方，可以在终端得到上次维修时图纸和信息，可以同现状比较，帮助判断阀门是否需要更换。或把现场及相关信息发给没有在场的负责专家共同决定对策。利用AR技术培训员工，可以不用实物操作，降低了培训成本。

埃森哲公司预计，未来3至5年，油气产业关注的重点领域包括大数据分析技术、物联网和移动设备，而在此期间成长最快的领域则将是机器人和无人机、人工智能，以及可穿戴设备。但大数据技术应用及推广仍存在挑战，如数据挖掘、数据共享与保密、网络安全、探索新一代可跨地区使用的大数据分析，以及新技术的突破等。因此，油气业界需要借鉴其他行业的经验教训，向大型IT公司寻求帮助，制定更安全、更精简和更高效生产的数字化路线。

在低油价的环境下，油气公司需要迅速转向全新的运营模式。新的运营模式需要应对随机变动的市场环境，同时专注价值创造、利润率、生产力和利用率，将短期投资的重要性置于超长期投资之上。油气产业的业务转型未来将借助于对数字技术的持续投资。

据埃森哲的战略模型分析表明，从传统运营模式转向数字化主导的投资组合和运营模式，将给企业带来上万亿美元的发展机遇。2016—2025年间，数字化战略有望为整个油气行业带来1.58万亿美元的新增价值。

数字化一方面可以提升油气业的行业价值，如预测性维护、全渠道零售和互联业务现场、互联员工、远程作业中心、动态能源选择模式等；另一方面也能提升油气业的社会价值，如帮助客户实现节约、提升生产率、减少资源消耗、降低二氧化碳排放等。

因此，数字化技术不仅能够给油气企业带来全新的发展机遇，而且能够协助油气企业打造切实可行的全新运营模式，助力油气企业实施流程和竞争模式转型。一些油气公司利用数字技术使企业得到了迅速发展，如果这些公司的数字化革新继续进展顺利，行业其他公司也会随即跟上，整个油气上游业务流程必定会发生结构性调整，给企业带来颠覆性的改变，一些传统职业如钻井工人等会大幅减少甚至消失，当然新技术的应用也会产生新的岗位。

BP利用数字技术构建全球智能网络

BP是数字油田的先驱者之一，未来油田计划包括在墨西哥湾和北海安装2000千米长的光纤电缆，使陆上专家能够与近海工程师直接沟通；实时监控所有的主要资产；在挪威Valhall油田布局全球第一个油田地震生涯系统。连接上游是BP利用云计算、复杂的算法和可视化等数字技术建立的全球智能网络。目标是实现监控、预测和优化经营。

在智能监控方面，BP拥有2000多千米的光纤系统，将近海业务与陆上监测中心联系起来，通过不断地评估设备性能来检测潜在的故障隐患，避免停工维修等造成的巨大维护费用。例如可探测出沙子进入井的准确位置，并在出现问题前进行补救。在预测方面，BP在全球99.5%的油井（近2500口）都采用了应用云托管技术的Argus井数据平台，过去每个月要用1-2人来做井评估的材料准备，现在完全数字化。BP的所有数字技术都是由不断完善的数字基础支撑的，它的专有数据库经营数据超过1千万亿个字节，每天都从操作中获取10亿条的数据记录。

数据及将这些数据转化为洞察力和智慧的能力，是改变企业业绩和从根本上改变工作方式的关键。2013年，BP在美国休斯敦建立了全球最大研究计算机中心之一的高性能计算中心（CHPC），拥有全球最大的商用研究超级计算机。目前该中心的计算能力为6000万亿次/秒的计算，将逐步提至10000万亿次/秒。该中心的TDRM油藏模拟软件可以帮助地震成像团队模拟、处理、预测储层的情况，确定复杂储层的最佳钻井位置，显著减少分析地震数据所需的时间，加快油田开发决策过程。BP在一周内分析解锁了潜在的10亿桶储量，而在1999年这种计算需要近一年时间。这些成果确保了BP在地震资料处理领域的领先地位，在进行重大区块投资时体现了重要参考价值，使BP在里海、特立尼达和多巴哥、北海、墨西哥湾和印度尼西亚的业务都受益匪浅。

BP还大力发展数字化与自动化相结合的技术，特别是对偏远或操作环境恶劣地区。由于这些地区条件艰苦，资产监控和检查既耗时又昂贵，自动化技术就变得尤为重要。于是，BP正在部署无人机来检查阿拉斯加州偏远地区的管道，而无人机的费用仅为人工驾驶直升机的一小部分。无人机将数字信息和与管道完整性相关的实时数据发送给地面工程师，使他们能够通过平板电脑进行关键任务决策。

壳牌多领域开发智能技术

壳牌与IT公司、咨询公司和研究型大学一起合作研究数字技术，还通过公司的风险投资部门壳牌科技风险投资公司（STV）投资于创新科技公司和初创企业。目前，壳牌正在开发以下几个领域的新数字技术。

一是3D打印。3D打印技术为工程设计提供了快速的原型设计，节省了研发成本。壳牌成功借助3D打印开发，在美国墨西哥湾的Stones深水项目，开发了一套深水漂浮式生产储存卸货油气平台（FPSO）。由于FPSO的结构非常复杂，在实际制造之前通过3D打印技术，只用了4周就造出了所需的全部组件，做出缩小版的模拟原型，相比传统方法能够节省几个月的时间，人力成本也大大降低。

二是机器人。远程控制或机器人可以在需要冒险的地方安全执行任务，比如深海。壳牌与美国卡耐基梅隆大学的国家机器人工程中心一起，开发了能够在最具挑战性的环境中监控设备和执行安全检查任务的机器人Sensabot。Sensabot是一台半自动化的探测车，配备有传感器、摄像头和无线通信系统，一名操作员只需通过WiFi或移动网络，就可远程指示Sensabot作业，作业过程实时传回控制台的高清屏幕。它是首台在油气行业被许可用于爆炸性环境的机器人，可在不需要检修的情况下连续工作6个月，防水防尘，还可以在碎石地、泥地、污水和雪地里行走，甚至可以通过轨道垂直攀爬建筑物，可搜集温度、噪声和振动的信息，并且探测可能存在的有毒和易燃气体。

三是计算机技术。壳牌GeoSigns软件套件和广角方位工具包等专有技术，可以将地震数据转换成详细的地图。这项技术可以比以往更快、更有效地帮助地质学家找到油气资源。如在美国墨西哥湾的Deimos油田获超过1.5亿桶的石油发现，这一地区位于复杂的地下盐结构。

四是智能连接系统。利用了数字检测系统的智能油田技术，可使油田的石油采收率增加10%、天然气增加5%。壳牌的智能连接技术从安装在化工厂、炼油厂、海上平台和水下泵的传感器上收集数据，可以预测零件需要维护的时间，避免意外停机和生产力下降。壳牌在全球有5000台传感器连接在该系统，每年避免了上百万桶的生产损失。

五是物联网。壳牌风险投资部门壳牌科技公司已经投资Sense Labs，开发家庭用电监控器Sense，主要功能是追踪和分析家中各种家用电器的耗电情况，帮助客户使他们的家电更节能、成本更低。

戴文大数据软件提高井口日均初始产量

戴文公司从2012年开始投资大数据相关技术以来，90天的井口日均初始产量提高了450%，而钻井、完井和运营费用比2014年下降了40%，总成本比2014年下降34%。截至目前，戴文公司开发了9个应用大数据的软件并应用于生产过程。

在定向钻井方面，戴文公司的技术中心应用物联网技术，开发了基于人工智能和机器学习的实时钻头跟踪程序，对全公司所有约5000口井的数据进行24小时365天的全年采集汇总，通过把开发井和生产井的数据接入互联网，可随时确定水平钻井的角度和钻头处压力，从公司科技中心就能向现场及时发出明确作业指示，有利于提高生产效率、削减成本和防止事故。在预测压裂中的支撑剂堵塞方面，戴文公司开发出了提前15秒警告支撑剂堵塞即将发生的人工智能程序，该程序在使用中逐步改进，目前已经成为可以基于多种因素（压裂液类型、地层特征和油田开发历史等）做出决定性判断的程序，大大降低了公司支撑剂堵塞发生率。在人工举升设备维护方面，基于设备故障的大量历史数据及每次故障相关联的各种因素，戴文公司开发出了可以预测哪些井的人工举升设备更有可能出现故障，从而不再使用周期性的设备检查方式，由数据分析程序每天自动地告诉现场技术员需要巡视和检查的设备。这种方式大大降低了设备故障率，并且节省了大量开支。

挪威国油投资开发钻井机器人

2017年5月挪威国家石油成立了数字化中心，负责协调和管理公司的数字化业务。该中心与外部专家和数字化项目负责人共同合作，专注于大数据分析、机器学习、人工智能等数字化技术研发。计划到2020年投入2.4亿美元，挪威国家石油希望充分利用数字技术快速发展的现状，抓住一切机遇努力发展自身技术水平，完成包括数字化安全、可靠与可持续性，数字化进程，油藏钻井数据分析，下一代井口交付，未来油田，数据驱动操作和商业化在内的7个数字化方案路线。目前，该公司主要在钻井作业自动化和远程作业操作取得了一些进展。

在钻井作业自动化方面，为了实现自动化钻井，使钻井的操作效率更高、可预测性更强、成本更低且更加安全，挪威国家石油对从事石油钻井自动化研究的公司进行了投资，如Sekal、Raptor Oil、Intelligent Mud Solutions公司等。目前该公司在伯尔根平台实现了无需现场员工介入，就可连续控制现场的远程操作。对海底及海上运营安全实现全方位监控，不仅实现了无人海上平台的目标，而且降低了投资及实现该目标所需要的设备及工程投资。此外，挪威机器人钻井系统公司（RDS）11年共投资4500万美元用于开发钻井机器人。该公司的钻井机器系统2017年已应用在挪威国家石油Johan Sverdrup油田的Deepsea Atlantic号半潜式钻井平台上。这个系统由4种电动机器人组成，有望1年缩短30—40日的作业时间。

挪威国家石油曾预测，随着钻井自动化技术的发展，海上石油开发所需的人力将至少减半，同时工作效率将至少提高25%。