国际油服公司数字化转型和智能化发展策略分析

曾涛，袁园

(中国石油集团长城钻探工程有限公司）

近年来，以斯伦贝谢、贝克休斯和哈里伯顿为代表的国际石油工程技术服务公司（简称国际油服公司）紧跟技术发展趋势和客户需求，积极调整公司战略，率先将大数据、云计算、人工智能等数字化技术与石油工程技术进行融合，努力创建数据处理、应用程序和智能化设备三类关键产品和服务，为持续提升作业效率、降低勘探开发综合成本找到突破口，开启了油服行业数字化和智能化发展的新路。

1 油服行业数字化转型和智能化发展的主要方向

1.1 紧跟技术发展趋势和客户需求

数字化技术是新一轮科技革命的核心技术，数字化转型和智能化发展是近年来全球经济增长的重要引擎。从宏观层面来看，数字化转型和智能化发展是数字化信息技术与工业技术深度融合，推动生产组织方式和运行方式创新，从而引发大规模产业转型升级；从微观作用机制来说，数字化转型和智能化发展是指以数字化技术为基础、以数据为核心、以产品/服务转型以及流程优化重构为手段，实现企业绩效与竞争力根本性提升的一系列变革。

近年来，油气行业数字化转型和智能化发展集中在数字盆地、数字油田和数字化建井三个子方向（见图1）。数字盆地侧重于勘探领域，利用数字化技术从地质角度，以地质时间为轴，模拟地质构造和沉积特征，重构含油气盆地和油藏模型，通过各类分析工具为战略选区、地质工程一体化、勘探开发协同等工作提供决策参考，保障增储上产目标的实现。数字油田侧重于开发和生产领域，通过技术、人员技能和工作流程的集成，实现井筒、油藏和设施的持续优化管理，保障降本增效任务的完成。数字化建井则侧重于钻完井领域，利用数字化技术实现设备的广泛连接、高度自动化和智能化，持续优化钻完井工作规划、钻完井施工设计方案，努力提高现场作业自动化水平，旨在同时满足增储上产和降本增效的需要。

图1 数字化转型和智能化发展三个子方向

斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯等国际油服公司紧跟数字化技术发展趋势和客户需求，在数字化建井、数字油田和数字盆地三个子方向同时发力，各有侧重，接连推出一批产品和服务（见表1），在提升自身生产经营效率的同时，争取在客户的数字化业务投资中获取更多收益。国际油服公司充分认识到基础性数字化技术的研发难度，在审慎分析之后，扬长避短，采取合资合作的方式获取大数据、云计算、人工智能等数字化技术能力。

表1 油服行业数字化产品和服务

1.2 联合解决数据治理和数据集成问题

数据是数字化技术的基础，数据治理和数据集成问题是石油公司和油服公司在数字化转型和智能化发展过程中面临的最大挑战之一。因此，国际油服公司在基础设施架构和数据基础环境方面，坚持开放合作的态度，加入“开放地下数据空间”（OSDU），积极借助数字化技术公司的力量，采取“接入”和“拿来”的方式，迅速满足阶段性发展需要。

2019年3月正式启动的“开放地下数据空间”，会员包括石油公司、油服公司、数字化技术公司、学术机构和其他标准组织，旨在为油气行业提供一个开放的、基于标准的数据平台，实现对地下和井筒数据的安全性、可靠性、全球性及高效性的访问。“开放地下数据空间”的核心是将数据与应用程序分离，数据平台可以部署在Azure、AWS、GCP、IBM四大公有云上，为用户提供文件存储、对象存储和二进制存储等三种数据存储和服务方式，满足用户对数据的快速高效访问需求。国际油服公司积极参与“开放地下数据空间”建设，斯伦贝谢与壳牌、埃克森美孚等国际石油公司以及微软、IBM等数字技术行业巨头一起位列管理委员会，是管理委员会中唯一的油服公司；斯伦贝谢、哈里伯顿向专业委员会派遣代表，提供专业性意见；斯伦贝谢、哈里伯顿、贝克休斯分别承担具体项目建设，其中哈里伯顿为“开放地下数据空间”提供二进制存储服务。

1.3 探索大数据和人工智能的广泛应用

目前，油气行业数字化转型和智能化发展最前沿的方向是大数据和人工智能技术在勘探开发生产全业务链上各个工作流程中的广泛应用。大数据技术能够提高现场作业决策的成功率和可靠性；人工智能技术能够实现设备管理优化、工作流程优化、事故复杂预警等功能。这两项技术的推广应用，可以极大提高现场生产效率，降低综合成本。

贝克休斯和斯伦贝谢采取外部合作的方式发展人工智能技术。2019年6月，贝克休斯与C3.ai公司成立合资公司BHC3.ai，陆续推出BHC3 AI Suite系列产品，利用C3.ai公司独特的人工智能技术提高数字化解决方案的分析能力，同时增进与同为C3.ai公司合作伙伴的壳牌之间的关系。2019年12月，斯伦贝谢与人工智能技术最先进的公司之一Dataiku合作开发人工智能产品。2021年3月，斯伦贝谢推出创新工厂项目（INNOVATION FACTORI），以阿布扎比、北京、休斯敦、吉隆坡、奥斯陆、里约热内卢6个创新工场为基地，吸引各类公司利用斯伦贝谢的开源数字化技术和油气专业领域知识开发人工智能产品和服务。在仅仅一年多的时间里，斯伦贝谢已经与近5000名专家取得了联系并成功实施了200多个创新项目。

哈里伯顿采取独立开发的方式于2021年11月推出DS365.ai产品，通过人工智能和机器学习技术优化各类工作流程，提高准确性，减少不确定性。例如，哈里伯顿的地震反演深度学习解决方案（Deep Learning Seismic Inversion）能够改变地震数据的解释方式，将基于单井数据训练得出的解释方式应用于整个地震体，对数据集建立模式识别，从而取代传统的首先依据地震道建立模型的方式，使地震反演过程更加快捷高效。

2 国际油服公司积极调整公司战略

在认识到油气行业数字化转型和智能化发展的大趋势已经无可阻挡之后，国际油服公司快速果断调整公司战略，对数字化业务制定明确的发展目标，充分调动内部资源抢占行业发展先机。

2.1 斯伦贝谢将数字化业务作为公司中期发展的关键

斯伦贝谢是最早明确数字化智能化发展方向的油服公司，也是针对行业环境变化和科技发展步伐做出战略调整最为迅速的油服公司。斯伦贝谢数字化业务的雏形是诞生于20世纪80年代的软件开发业务。2014年，斯伦贝谢以当时四大业务板块之一——油藏描述业务集团下设的“软件一体化解决方案”业务链条作为主体，吸收数字化技术最新成果，建立了美国加利福尼亚州门罗公园斯伦贝谢软件技术创新中心、得克萨斯州舒格兰工业互联网中心等一批数字化智能化研究基地。

2020年，斯伦贝谢组建数字化与一体化业务集团，将数字化业务明确为四大业务板块之一，与油藏性能、建井、生产系统业务并列。数字化与一体化集团的战略目标是“通过数字化转型提高资产和企业表现”，下设数字化解决方案、多客户地震勘测与数据处理、资产绩效解决方案3个子集团，全面整合此前分散在传统业务集团中的数字化业务，增加整个公司对数字化技术的快速响应能力，为后续数字化智能化发展提供了更为有效的体系机制保障。数字化与一体化业务集团是斯伦贝谢利润率最高的业务板块，2021年，该板块收入为32.9亿美元，占公司总收入的14%；利润为11.41亿美元，占公司总利润的48%；税前利润率高达35%，是其他业务板块的2～3倍。

2021年6月，斯伦贝谢提出全新的公司战略，将自己定位为与客户合作共同获取能源的技术公司，将数字化业务与油气业务、新能源业务作为公司三大发展重点（见图2），分别明确发展目标。相比于注重短期收益的油气业务和注重长期收益的新能源业务，数字化业务注重中期收益，立足数字化技术平台引领创新，通过数字化转型提高行业运营效率。在公司治理层面，斯伦贝谢是三大国际油服公司中唯一在董事会中设立科学技术类委员会的公司，通过设立董事会“新能源与创新委员会”，帮助管理层发展和执行公司战略中与新能源和创新相关的内容，确保公司能够沿着既定的战略方向发展。在业务执行层面，斯伦贝谢采取平台策略，大规模开展数字化创新，积极参与“开放地下数据空间”建设，重点创建“DELFI勘探生产认知环境”（DELFI Cognitive E&P Environment，简称“DELFI环境”），构建数字化生态系统，促进工作流程、数据和现场作业的深度融合。

图2 斯伦贝谢三大业务发展重点

2.2 哈里伯顿将数字化自动化作为提高生产率的核心

1996年，哈里伯顿并购信息技术公司兰德马克（Landmark Graphics Corp.），以此为基础建设了一批行业领先的数字化产品和服务。20世纪90年代的项目数据库OpenWorks、2000年的工程数据库EDM和生产数据库PPDM、2010年的DecisionSpace一体化协同平台和近期的iEnergy勘探开发云解决方案，是哈里伯顿的历次技术变革和产品迭代，都代表了油服行业数字化技术发展的热点和方向。

2016年，哈里伯顿在公司战略层面提出全面数字化转型方案，将数字化和自动化技术作为实现传统油气工程技术服务业务升级换代的关键措施，认为其能够有效提高自身运营安全性、效率和生产率，并能够帮助客户降低油气资产全生命周期成本和业务风险。

2020年6月，哈里伯顿发布4.0数字化战略（Halliburton 4.0），围绕行业重心“降本增效和增储上产”目标，以兰德马克软件与服务（Landmark & Consulting）作为独立的数字化业务单元，以4.0系列数字化技术产品和服务为依托，带动钻井评价、完井生产两大业务板块，接入“开放地下数据空间”，采取开放、合作的模式与行业伙伴一道，在地质研究、建井、油藏开发和企业大数据4个业务领域全面推进软件、硬件、人工智能、机器学习、井下传感器等一系列数字化和自动化技术的部署和整合。经过2年的实施，哈里伯顿在智能化、远程控制、自动化以及环保方面取得长足进步，不断提升生产作业可视化、一体化协作水平，持续提高自身和客户的生产效率。

哈里伯顿4.0数字化战略重点建设了4组数字化产品和服务。一是勘探4.0（Subsurface 4.0），包括三维照明绘图服务（EarthStar™ Ultra-Deep Resistivity Service）等，目标是有效应对复杂的地质特征和开发风险。二是建井4.0（Well Construction 4.0），主要包括地质工程一体化设计解决方案、数字化建井设计（Digital Well Program, DWP）等，目标是优化工程设计，实现钻井自动化，简化供应链。三是开发4.0（Reservoir Recovery 4.0），包括360度全天候监测诊断服务（Well Surveillance and Monitoring Service）等，目标是提高采收率，实现产量最大化。四是企业平台4.0（Enterprise 4.0），包括数字化生态系统DecisionSpace365等，目标是为各类工作流程软件、数据存储分析工作提供连接和计算能力，并为数字化技术合作伙伴以及工程技术合作伙伴提供接口（见图3）。

图3 哈里伯顿数字化业务结构

2.3 贝克休斯将数字化业务作为四大主营业务之一

2017－2019年被通用电气集团短暂收购的经历对贝克休斯的数字化发展路径带来了巨大的影响，使贝克休斯在公司战略层面具有以下两个突出特点。

一是贝克休斯虽然拥有一个独立的、规模巨大的数字化业务板块，但是板块内的数字化业务与传统的油田服务业务关系并不紧密。与立足于油服行业，独立发展数字化业务的斯伦贝谢和哈里伯顿不同，贝克休斯规模巨大的数字化业务是公司并购的结果。21世纪初，通用电气集团以放射性测试公司Reuter-Stokes为基础，接连并购了一系列工业检测检验公司，并将其注入通用油气业务。2017年，通用油气与贝克休斯合并组建新贝克休斯，将数字化业务带到贝克休斯，成为与油田服务、油田设备、涡轮机械及过程解决方案并列的四大业务板块之一。贝克休斯数字化业务板块包括19个业务链条，拥有Bently Nevada、Waygate Technologies等6个独立品牌，业务范围集中于环境监测、传感系统、设备检测检验、自动化控制和网络安全等方面，客户遍及化学添加剂和工业制造、采矿钢铁及金属生产、造纸、制糖、航空、汽车、油气等20多个行业，其中油气行业的业务规模仅占45%。2021年，贝克休斯数字化业务板块收入为20.5亿美元，占公司总收入的10%；利润为1.26亿美元，占公司总利润的6%；税前利润率仅为6%，低于9.8%的公司总体利润率水平。

二是贝克休斯油田工程技术业务的数字化转型和智能化发展仍在油田服务业务板块内部开展。在贝克休斯油田服务业务板块内部，各个业务链条仍然是数字化技术的应用主体，各个业务链条分别应用数字化技术提升作业计划、地下建模、风险管理、工程分析、远程控制、边缘计算和自动化水平，独立开发相关软件应用程序和硬件智能化设备。

3 国际油服公司围绕三个维度推进业务升级

在调整公司战略之后，国际油服公司围绕数字化生态系统、工作流程和边缘环境三个维度研发产品服务，推进业务升级。基于数据平台等基础设施之上的油气行业数字化生态系统是第一个维度，能够实现大规模数据快速交互传递。工作流程是第二个维度，通过软件应用程序串联起来的“设备/资产－数据－分析－解决方案”链条能够最大限度地消除专业限制和数据流动障碍，帮助专业人员和作业队伍无缝分享信息，转化业务工作流程。油田现场网络边缘环境是数字化转型的第三个维度，能够在硬件和软件系统之间形成闭环，为设备自动化创造条件。

3.1 通过生态系统争夺标准制定权

国际油服公司积极利用“开放地下数据空间”数据平台建设特色数字化生态系统，既为公司内部提供数字化技术支持，又为参与项目的甲乙方全体管理人员、作业队伍提供安全入口，为各类专业操作系统和程序提供接口，全力争夺油气行业数字化技术的标准制定权。

2017年9月，斯伦贝谢推出“平台即服务”（PaaS）类产品DELFI环境，整合并支持各类软件应用程序，存储全部历史数据资料，将全部业务实现数字化转换。2020年9月，斯伦贝谢与IBM旗下的红帽软件（Red Hat）合作开发混合云计算技术，为DELFI环境提供全球访问途径，大幅扩展客户访问范围；2020年底，斯伦贝谢将DELFI环境接入“开放地下数据空间”，并将其核心组成部分进行开源处理，使DELFI环境能够在四大公有云上使用，成为第一个能够无障碍接入的油气行业数字化生态系统。艾奎诺（Equinor，原挪威国家石油公司）、康菲、伍德赛德能源（Woodside Energy）、奥地利国家石油公司（OMV）已经将DELFI环境应用于整个公司或上游业务，使其成为目前用户最多的生态系统。与其类似，哈里伯顿将DecisionSpace365接入“开放地下数据空间”，辅以iEnergy勘探开发混合云解决方案，成功建设了自己的油气行业数字化生态系统，在马来西亚国家石油公司完成部署。

相比之下，贝克休斯在生态系统建设方面处于劣势。由于Predix工业互联网平台在与通用电气集团的分手过程中被剥离，贝克休斯目前没有开发独立的“平台即服务”类产品。

3.2 整合或设立特色工作流程，巩固细分行业优势

自动化建井是国际油服公司最重视的课题之一。斯伦贝谢将硬件设备、软件应用程序和专业领域知识整合成为特色工作流程，向着完全自动化作业的目标逐步推进。一是与美国国民油井华高（NOV）、意大利Drillmec、中国宏华集团及宝鸡石油机械公司等钻机制造公司合作，生产内置大量传感器的钻机、井下工具等硬件设备；二是在DELFI环境推出ExplorePlan快捷勘探计划解决方案、FDPlan敏捷油田开发计划解决方案、DrillPlan数字化建井计划解决方案、DrillOps钻井自动化解决方案、DrillPilot设备定序解决方案、ProdOps协调生产作业解决方案等一系列应用程序。斯伦贝谢软硬件一体化的工作流程帮助石油公司减少制定单井或者油田计划的时间和资源投入，提高作业过程中的自动化水平，缩短各项作业之间的时间间隔，从而降低项目综合成本。2022年初，斯伦贝谢和埃克森美孚在加拿大海上项目完成了第一段全自动钻井作业试验，迈出了新技术商业化的第一步。

哈里伯顿的自动化建井特色主要在应用程序方面。数字建井4.0包括设计、作业优化和自动钻井控制3个解决方案。一是DWP数字化建井设计是钻井工程和地质设计解决方案，能够实现项目组多专业团队在一个平台上协同共享完成设计过程，设计流程可以按照用户的实际问题和工作习惯予以定制。二是DWO数字化建井作业优化可以在实际钻井作业过程中，自动检测钻机状态获取实时数据，根据设计模型结合工程模型、实时数据和大数据模型对现场作业进行实时监测、分析并优化作业参数，从而促进有效的操作决策，提高钻井效率，帮助实现作业持续优化。三是DWA自动钻井可以提高设备自动化和远程控制水平。目前，哈里伯顿的DWP数字化建井设计程序最受石油公司青睐，已经在bp、壳牌、泰国国家石油公司、马来西亚国家石油公司获得广泛应用。

能源转型是国际油服公司近期关注的热点，它们将一批油气工程技术应用程序用于碳捕集和封存领域，还相继开发了多款特色应用程序抢占行业先机。斯伦贝谢推出端到端排放解决方案SEES，哈里伯顿将矿藏分析程序Neftex PROSPECT进行优化，使其能够精确挑选、评估二氧化碳封存区域。

3.3 强化边缘计算能力，提升自动化水平

油田作业现场能够产生大量的数据，边缘计算和物联网解决方案能够帮助石油公司和油服公司有效利用这些数据，提高现场自动化水平和远程控制水平。利用设备运行数据，应用程序能够向操作者提供设备故障预警，节省此前现场设备检查的人力和物力；操作者也能够远程控制设备进行一系列作业，极大地减少了现场人员数量，降低了安全风险和环境影响。

斯伦贝谢与英国剑维软件（AVEVA）合作研究边缘人工智能和物联网技术，与美国罗克韦尔自动化公司（Rockwell Automation）合资组建Sensia公司，业务涵盖测量、人工举升、数据管理、过程自动化控制软件和分析工具等。斯伦贝谢的Agora边缘人工智能和物联网解决方案，可应用于各个制造公司生产的设备，能够安全地将各类设备产生的全部数据传输至DELFI环境或其他数字化生态系统。2022年初，利比亚苏尔特（Sirte）石油公司将Agora解决方案应用于现场生产设备和电潜泵，不仅提高了生产效率和现场安全性，还使现场巡检工作次数减少了90%以上，极大地降低了人工成本。

贝克休斯的边缘智能化人工举升自动化解决方案ProductionLink是一个安装在井场的智能工业物联网控制器，能够在现场收集、分析数据并控制人工举升自动化作业。

4 对中国油服企业的启示

国际油服公司在数字化转型和智能化发展方面的经验对中国企业至关重要，值得各级管理人员和专业技术人员借鉴。

4.1 强化数据治理顶层设计

中央全面深化改革委员会第二十六次会议审议通过的《关于构建数据基础制度更好发挥数据要素作用的意见》为中国数据基础制度建设指明了方向。中国油服企业应深入领会政策，明确数据作为企业核心资产的定位，对数据生产、流通、分配和治理进行系统性思考，强化顶层设计，及时调整公司战略，结合自身实际情况制定中长期发展规划，找准数字化转型和智能化发展的方向。中国油服企业应及时了解企业数据、个人数据分类分级确权授权使用的相关法律法规，建立合规高效的企业内部数据要素流动机制和外部流通机制，搭建集成、统一的数据（管理）平台，实现数据的资产化、集中化、平台化管理，有效治理“数据孤岛”，确保数据的及时性、准确性和完整性，提高数据集成共享能力，充分挖掘数据资产价值，夯实数字化转型和智能化发展的基础。

4.2 结合客户需求，提供和升级产品

目前，石油公司及其他能源公司正在快速实施数字化转型和智能化发展，为油服公司创造了巨大的商业机会。中国油服企业应针对各类客户制定差异化服务策略，全面细致地了解客户需求，通过数字化业务使自己与客户进一步加深合作。对于转型早、数字化完成好的客户，中国油服企业应加快将数字化技术融入到产品、服务和工作流程中，跟上客户的技术升级要求。对于规模小、刚起步的客户，中国油服企业应引导客户需求，主动承担客户相关项目，在新领域与客户共同成长的同时为自己创造新的商业机会。

4.3 主动寻求外部合作伙伴

借鉴经验最直接、最有效的方式之一是与领先者建立合作关系，在共同工作中学习乃至赶超。中国油服企业应“引进来、接进去”，邀请国际油服公司参与数字化建设项目，并主动接入斯伦贝谢DELFI环境、哈里伯顿DecisionSpace365的数字化生态系统，从一个应用程序、一项服务做起，尽快获得行业认可，避免被排斥在外。同时，中国油服企业应扬长避短，借力发展，积极参加数字化、智能化技术联盟，在物联网、人工智能、云计算、边缘计算等技术方面主动与华为、昆仑数智等一流数字化技术公司——特别是那些与国际油服公司合作过的数字化技术公司——加强合作，促进自身油气专业领域知识与应用软件和设备硬件的结合，实现数字化转型和智能化发展的新突破。