2023中游油氣行業(yè)數(shù)字化變革

中游油氣行業(yè)數(shù)字化變革中游油氣行業(yè)數(shù)字化變革中游油氣行業(yè)數(shù)字化變革PAGE11PAGE11勇拓新前沿勇拓新前沿PAGE10PAGE10目錄要| 2遇| 3路| 4圖| 6程| 來| 錄| 注| 內(nèi)容概要鑒于數(shù)字技術(shù)目前備受關(guān)注，不難想象這些技術(shù)將大大助力企業(yè)應對日新月異的商業(yè)挑戰(zhàn)。例如，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為廣泛數(shù)字化機遇的一部分，有望在2030年為全球經(jīng)濟增值15萬億美元。1然而，隨著頁巖推動油氣行業(yè)發(fā)生根本性轉(zhuǎn)變，美國的中游企業(yè)如何在運用數(shù)字化思維的基礎上，從傳統(tǒng)和新型資產(chǎn)的數(shù)字化進程中獲得實際價值呢？中游行業(yè)數(shù)字化程度很可能取決于企業(yè)對變化的接受程度—盡管有些企業(yè)已經(jīng)認識到連管道和閥門都可實現(xiàn)智能化”，中但事實上僅有50%的企業(yè)將當前的數(shù)據(jù)管理視為重要優(yōu)先事項。2隨著中游企業(yè)開始數(shù)字化轉(zhuǎn)型，理解數(shù)字化的價值尤為重要—數(shù)字化是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法，可將每年的停工時間削減70%，并將非計劃成本從總成本的50%降低至22%3。更為關(guān)鍵的是，長遠而言，數(shù)字化科技能降低油氣行業(yè)的資本密集程度。

本報告是德勤油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型系列報告的第二期，旨在描述行業(yè)中游各主要領域的數(shù)字化現(xiàn)狀，識別企業(yè)為實現(xiàn)長短期目標可采取的數(shù)字化舉措，并為企業(yè)范圍數(shù)字化轉(zhuǎn)型繪制全面路線圖（請見補充欄“德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型模型”，或參閱報告Frombytestobarrels:Thedigitaltrans-forma-tioninupstreamoilandgas）。借力數(shù)字技術(shù)，化挑戰(zhàn)為機遇美國中游油氣行業(yè)的商業(yè)前景預示著廣闊的增長機遇，而且對于各類型的燃料均如此。一方面，利于削減成本的技術(shù)創(chuàng)新不美斷加速，這將促進美國輕質(zhì)致密油（LTO）生產(chǎn)的強勁增長；另一方面，將天然氣作為替代燃料的長期趨勢也促進著頁巖油生產(chǎn)。此外，美國本土石油和液化天然氣（LNG）出口機遇增加—由于價格競爭力和建設國內(nèi)基礎設施的政策推動—讓行業(yè)前景更具吸引力。4最后，隨著近來盆地價格差異驟升，中游行業(yè)得到了重新定位—如今其基礎設施規(guī)劃能力對上游企業(yè)增強市場吸引力并爭取增長機遇至關(guān)重要。例如，2018年6月，由于受到基礎設施的掣肘，開發(fā)二疊紀盆地的單一業(yè)務公司的價值在短短兩周內(nèi)暴跌了156億美元。5盡管如此，這一趨勢也揭示了，企業(yè)在制定發(fā)展策略時，應克服一些戰(zhàn)略和戰(zhàn)術(shù)層面的挑戰(zhàn)。由于油氣產(chǎn)量增長將主要來自于較多產(chǎn)的重要盆地，大型中游乃至上游企業(yè)將對這些機遇展開激烈角逐—未來五年，美國油氣產(chǎn)量增長量的60%很可能將來自二疊紀盆地和阿帕拉契亞地區(qū)。6競爭效應還將有力吸引資本，特別是近來對采集及加工（G&P）資產(chǎn)表示感興趣的私募股權(quán)投資者。

7頁巖油的短周期特性將考驗中游企業(yè)的靈錯失重大機遇施在地理上較為分散技術(shù)老舊和系統(tǒng)自動化危害操作人員的健康和安全并造成環(huán)境破壞8以實際數(shù)據(jù)來看美國的油氣管道全長達270萬英里206009因此，企業(yè)管理者在規(guī)劃成長路徑時應考慮三大問題：如何確?？沙掷m(xù)發(fā)展，同時在紛繁多變、競爭激烈的商業(yè)環(huán)境中創(chuàng)造商業(yè)價值？如何在一個保有大量遺留資產(chǎn)的行業(yè)中優(yōu)化運營和商業(yè)模式？面對潛在風險，如何保障以上價值和增長？技術(shù)完善、業(yè)務卓越的運營雖然能幫助中游企業(yè)，但中游資產(chǎn)的多元化和復雜性意味著，所需的技術(shù)解決方案應當能夠挖掘迄今尚未發(fā)現(xiàn)的隱藏價值。我們認為，在一個動態(tài)商業(yè)環(huán)境中取得成功的關(guān)鍵在于擁抱數(shù)字化科技。砥礪前行，開辟數(shù)字化道路除了涉及的商業(yè)問題范圍越來越廣，實施數(shù)字化科技的成本也不斷下降，這意味著小中型中游企業(yè)也能在獲取這些技術(shù)上擁有除競爭力。然而，大規(guī)模實體資產(chǎn)和刻板的營運文化對企業(yè)大規(guī)模部署高端技術(shù)造成了限制。中游企業(yè)勞動力技能矩陣的演變似乎進一步印證了一個事實，即數(shù)字化“概念”尚未引發(fā)行業(yè)基層的改變—過去八年中，90%的中游行業(yè)新增崗位屬于施工、維修和物料運送等范疇，而數(shù)字化和運營專家領域僅出現(xiàn)了約兩百個新增就業(yè)機會。10艾默生（Emerson）的一位高管在近期的講話中也強調(diào)了這一觀點：“數(shù)字化轉(zhuǎn)型對中游企業(yè)極其重要—必須反思過時的商業(yè)模式，戰(zhàn)略性地運用科技來改變這些舊模式，而不是將目光囿于簡單的降低成本?！?1從投資角度來看，油氣行業(yè)中較為普遍的業(yè)主有限合伙（MLP）模式向來重視增長甚于維護，這制約了數(shù)字化升級—中游油氣行業(yè)屬于資產(chǎn)密集型行業(yè)，維護資本支出普遍在10%以下。12此外，有限的數(shù)字化投資應流向何處，以及哪種技術(shù)最有望滿足特定業(yè)務需求等問題仍待明確解答。

要開啟數(shù)字化進程，企業(yè)首先要借助一種全面的模型，對運營層面進行詳盡的數(shù)字化評估。德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型（DOT）模型可以幫助這一評估—該模型是一種以網(wǎng)絡安全和數(shù)字化文化為核心，跨越10個進化階段，描述數(shù)字化進程的框架（請參見補充欄“德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型模型”）。德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型（DOT）模型德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型（DOT）模型是一份路線圖這條數(shù)字化旅程中有10個里程碑，每一個都標志著企業(yè)完成了特定的業(yè)務目標，而網(wǎng)絡安全和數(shù)字化在路線圖中占據(jù)核心位置。盡管一個資產(chǎn)或任務的數(shù)字化旅程需歷經(jīng)10個階段才能宣告成功德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型（DOT）模型德勤數(shù)字化運營轉(zhuǎn)型（DOT）模型是一份路線圖這條數(shù)字化旅程中有10個里程碑，每一個都標志著企業(yè)完成了特定的業(yè)務目標，而網(wǎng)絡安全和數(shù)字化在路線圖中占據(jù)核心位置。盡管一個資產(chǎn)或任務的數(shù)字化旅程需歷經(jīng)10個階段才能宣告成功，但轉(zhuǎn)型之路必須拓寬、重啟，才能將更多資產(chǎn)、業(yè)務板塊、整Protectingtheconnectedbarrels)的全面網(wǎng)絡風險管理程序以及企業(yè)促進轉(zhuǎn)型的能力在這一模型中仍具核心地位。欲了解關(guān)于這一模型的更多詳細信息，F(xiàn)rombytestobarrelsThedigitaltransformationinupstreamoilandgas.圖110虛擬化機械化1條件和故障預判開拓新的運營、資本及業(yè)務模式傳感器29工藝遠程控制運作改革供應鏈，提升材料設計思維機器人企業(yè)數(shù)字化DNA傳送38提升精準性、質(zhì)量、可靠性和 消除運營孤島商數(shù)增強7整合4打造新價值和競爭差異節(jié)約隱藏成本，實現(xiàn)生產(chǎn)力增益可視化分析6提升技術(shù)可用性和員工調(diào)度5數(shù)據(jù)來源:AnshuMittal,AndrewSlaughter,和VivekBansal,Frombytestobarrels:Thedigitaltransformationinupstreamoilandgas,德勤洞察,2017年9月15日。階段階段 業(yè)務目標 進化（資產(chǎn)、體系和生態(tài)）中游企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型路線圖要制定一個能吸引中游行業(yè)策略專家的數(shù)字化戰(zhàn)略，需要體現(xiàn)對資產(chǎn)或價值鏈的關(guān)注，令數(shù)字化科技滿足運營目標。同時，要還應認可業(yè)務部門間，以及各企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的執(zhí)行時間框架之間的差異，因此本報告在整體價值鏈層面描繪數(shù)字化轉(zhuǎn)型路徑，即以采集和加工為起點，以儲存為終點。雖然每個運作環(huán)節(jié)都至關(guān)重要，且需要以數(shù)字化為焦點，但本報告僅重點闡述價值鏈各方面的關(guān)鍵運作環(huán)節(jié)，從而詳述其方法論和意義?？v覽全局，儲存環(huán)節(jié)數(shù)字化似乎領先于行業(yè)中游其他環(huán)節(jié)。對安全和效率的注重很有可能推動了儲存環(huán)節(jié)運營的進步，而遺留資產(chǎn)基礎和上游行業(yè)波動普遍阻礙了其他環(huán)節(jié)受益于數(shù)字化技術(shù)。而這些環(huán)節(jié)中，一些在數(shù)字化上較為領先，另一些則略顯落后—例如，單是儲存這一領域，終端就比油罐管理體系的運作更為成熟。集油管線系統(tǒng)集油管線系統(tǒng)是最先接收烴類化合物的一環(huán)，其后才是加工和運輸，這個環(huán)節(jié)在DOT模型中屬于傳感器網(wǎng)絡的萌發(fā)階段。運營者通常僅記錄井區(qū)自動轉(zhuǎn)輸站（LACT）的壓力和體積數(shù)據(jù)，因為管線網(wǎng)絡規(guī)模龐大，會導致運營者不愿進行更全面的探測感知；即使通行權(quán)限制也可能成為安裝傳感器的障礙。集油網(wǎng)絡感知能力上的限制還體現(xiàn)在許多關(guān)鍵任務

中，例如泄露事故檢測是通過負壓力波、實時瞬態(tài)模型和校正體積平衡等線性平衡等式完成的。13有限的數(shù)據(jù)能力在頁巖油早期增長期尚可以接受，因為運作和基礎設施規(guī)劃更為線性、可預測。但是，隨著頁巖油開發(fā)變得更多樣、動態(tài)化，更大的不確定性也隨之而生，業(yè)內(nèi)關(guān)注重點也從增長轉(zhuǎn)向了對產(chǎn)品差異顯著的復雜運營加以管理，以及如何從現(xiàn)存基礎設施中為所有利益攸關(guān)方提取最大價值。這一點或?qū)⒊蔀殛P(guān)鍵，因為不同油井的產(chǎn)品組成不同，而且數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）通常無法獲得各油井的密度數(shù)據(jù)。14此外，受經(jīng)濟因素和市場條件引起的頁巖盆地產(chǎn)量波動正導致著資產(chǎn)擱淺或產(chǎn)能不足—在石油產(chǎn)量下降的低谷期，巴肯（Bakken）油田產(chǎn)量較之前的高點下降了25%，而二疊紀盆地仍持續(xù)創(chuàng)下高產(chǎn)記錄。15通過突破數(shù)據(jù)生成和整合瓶頸，完成邁向數(shù)據(jù)分析的數(shù)字化飛躍或許將幫助企業(yè)應對這些挑戰(zhàn)。干線傳感器領域技術(shù)創(chuàng)新必定將指導集油管線運營人員應對數(shù)據(jù)生成方面的挑戰(zhàn)—其關(guān)鍵或許在于厘清數(shù)據(jù)關(guān)系并提取有意義的洞察。一家美國本土服務提供商就在推動這一轉(zhuǎn)變，其方法是首先在虛擬服務器上同化各類數(shù)據(jù)組，再允許用戶基于實體資產(chǎn)確定數(shù)據(jù)關(guān)系或計算方法，最終運行自動調(diào)諧算法，用非實體概念改進數(shù)據(jù)。除了泄露事故檢測和批量優(yōu)化等基本功能以外，這一模型還能預測最優(yōu)運作參數(shù)，模擬產(chǎn)品特性，描述具有潛在問題區(qū)域的特征。16圖2當前行業(yè)中游運營的數(shù)字成熟度和短期數(shù)字化目標采集和加工管線儲存階段集油管線系統(tǒng)加工設備采集和加工管線儲存階段集油管線系統(tǒng)加工設備干線儀表/泵送單元終端運營油罐管理步驟機械化傳感器傳送整合分析可視化增強機器人工藝虛擬化2-3年）數(shù)字化飛躍（當前成熟度數(shù)字化到實體數(shù)字化實體到數(shù)字化除了卓越運營，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)網(wǎng)絡優(yōu)化還能強化產(chǎn)能利用率，通過為勘探生產(chǎn)（E&P）企業(yè)獲取最大化凈回值，為管線運營者提供競爭優(yōu)勢。除了卓越運營，通過數(shù)據(jù)分析實現(xiàn)網(wǎng)絡優(yōu)化還能強化產(chǎn)能利用率，通過為勘探與生產(chǎn)企業(yè)獲取最大凈回值，為管線運營商提供競爭優(yōu)勢。為實現(xiàn)這一目的，有四家北美運營商正在使用一種基于通用電氣公司Predix平臺的解決方案，該平臺能將生產(chǎn)、運輸、儲存、合約的運營和經(jīng)濟因素結(jié)合，用戶可以在虛擬協(xié)同環(huán)境中進行情景演練。這樣，管線網(wǎng)絡規(guī)劃數(shù)字化實體到數(shù)字化

者就可以在現(xiàn)有圖紙上添加/編輯網(wǎng)絡管線或樞紐，然后預測對盆地油氣產(chǎn)量和集油管線的最終經(jīng)濟影響。17此外，借助更多數(shù)據(jù)和行為分析，我們還可以增強以上功能，尋找以下問題的答案：物流樞紐選址是否合理？新增生產(chǎn)管線應當布局在哪里？應采用何種多模式解決方案？在承擔額外運營成本和投資基礎設施之間如何最優(yōu)抉擇干線傳感器和通訊網(wǎng)絡的部署是干線管道必不可少的干線運營中，經(jīng)常需要通過PVT（壓力、體積和溫度）進行計算機監(jiān)控、通過數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)進行控制器監(jiān)控以及定期測算管線平衡。18最近，這一領域快速發(fā)展，達到了DOT模型中傳感器網(wǎng)絡應用的高級階段，其背后是企業(yè)對強化事故反應策略的求索。例如，一些企業(yè)正部署無人機，利用熱力、遠紅外、光線、測距和多譜傳感器讀取管線上敏感區(qū)域的參數(shù)。19盡管新設管線通常配有此類科技，仍有許多遺留基礎設施亟待升級，甚至可以將傳感器部署從關(guān)鍵接合點擴大至整個管線網(wǎng)絡。：造成重大傷害的事故減少了20%20毋庸置疑這些進步振奮人心大量要強化資產(chǎn)完整性還要優(yōu)化核心運營在當前的市這點尤其重要因為企業(yè)既要確保有足夠據(jù)近期估300億美元的成本到203050%21此外，老舊的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)、整合能力有限的遺留工具和技術(shù)，以及從管線管理工具向線上平臺轉(zhuǎn)移的態(tài)勢正將整個油氣行業(yè)暴露于網(wǎng)絡攻擊風險之下。222018年，許多美國中游企業(yè)用于加密、解密、翻譯和跟蹤關(guān)鍵能源交易的電子數(shù)據(jù)交換系

統(tǒng)（EDI）遭受了一次網(wǎng)絡襲擊。23此類事件曾多次被低調(diào)定性為黑客所為，但網(wǎng)絡襲擊的嚴峻性不容小覷美國國土安全部上報的一次該類事件中黑客所掌握的運營數(shù)據(jù)足以同時摧毀23條管線的壓縮機組。24要解決這些問題企業(yè)可以考慮借助數(shù)字化飛躍實現(xiàn)高級數(shù)據(jù)分析和可視化這樣工程師就可以更好地識別管線網(wǎng)絡中的潛在危機恩橋天然氣（Enbridge）與一家領先的科技公司和FingerFoodStudios壓力傳感器和激光雷達遠程傳感器等并融入地形信息通過實時處理大量數(shù)據(jù)創(chuàng)造3D管線網(wǎng)絡效果圖這令他們能夠預見破還能追蹤可能危及管線參數(shù)25這類創(chuàng)新看上去必不可少，但由于企業(yè)往往面臨多項要務對資金的爭奪，不妨對那些利用高級算法從已有數(shù)據(jù)中創(chuàng)造價值的解決方案進行投資。例如，一家服務提供商正在幫助企業(yè)實施警覺性高、復原力強的網(wǎng)絡戰(zhàn)略，其方法是從現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中拷貝數(shù)據(jù)，運用連續(xù)算法處理，設定基準線并實時監(jiān)測異常情況。26類似地，某管線公司聯(lián)盟正與一家供應商合作開發(fā)一類新平臺，幫助各企業(yè)共享全部歷史管線數(shù)據(jù)，并利用專有算法預測管線各區(qū)段出現(xiàn)故障的時間及故障類型。27這類解決方案不會增加延遲，所需資本性支出較少，而且更重要的是，易于擴展。終端運營終端運營是一種持續(xù)的流程控制和運營程序系統(tǒng)，用于輔助產(chǎn)品的儲存和交付，在DOT模型中位于數(shù)據(jù)整合的中層階段。在滿足大量訂單的同時不斷追求質(zhì)量、安全和效率，這一直促使企業(yè)詳盡地記錄所有數(shù)據(jù)點并傳輸至控制中心—一種典型的中型終端，每天處理1,500多項運作以及無數(shù)個亞運作。28在企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)工具的輔助下，企業(yè)可以整合相關(guān)數(shù)據(jù)組，有效地將租賃合約、庫存和貨物管理、維護等諸多方面自動化。然而，孤立的實施策略造成了自動化孤島，因此也需要經(jīng)過更艱巨的整合才能消除零散的解決方案所導致的風險。29隨著終端愈加復雜加之產(chǎn)品供給和需求速度不相匹配運營挑戰(zhàn)重重疊加因此多種系統(tǒng)的整合或?qū)\營商有至關(guān)重要的意義30終端企業(yè)需要為自身創(chuàng)造新的商業(yè)價值并構(gòu)建競爭優(yōu)勢在這數(shù)字化尤為重要液化天然氣現(xiàn)貨采購增多種種機遇應時而生而終端與我們從一家美國服務提供商通過對終端核心數(shù)據(jù)的初級分析將運營3%31

為實現(xiàn)此商業(yè)價值，企業(yè)首先應當通過有效整合，實現(xiàn)連貫的內(nèi)部運營，之后迅速晉級至DOT模型的“增強”階段。一家全球航空燃油供應商與美國領先科技和制造公司聯(lián)手通過整合批量控制器、訪問控制單元和SAP/ERP等所有關(guān)鍵系統(tǒng)，應對產(chǎn)品流量管理、體積測量模糊和非計劃的日程變更等挑戰(zhàn)。此外，該企業(yè)還通過增加需求波動、交易信息對賬、產(chǎn)品轉(zhuǎn)移及交換合約等方面增強了該系統(tǒng)，從而提升靈活應對市場波動的能力并擴大運營規(guī)模。32這類解決方案可以幫助企業(yè)從特定情境中獲取最大價值，但如果運用自主學習算法處理大規(guī)模數(shù)據(jù)組，創(chuàng)造出增強該行為的數(shù)字方案，則能更進一步。一些液化天然氣公司以及一家歐洲供應商正力圖用現(xiàn)貨價格、貨船、計劃送抵碼頭、潮汐、天氣、契約責任、運營和維護成本、開放購買/銷售合約等相關(guān)數(shù)據(jù)同化終端運營，然后用專有供應鏈優(yōu)化算法尋找在任何潛在情形下盈利最大化的措施，從而挖掘新的商業(yè)價值。33此類認知數(shù)據(jù)分析能幫助終端和船隊運營者將資產(chǎn)閑置的時間轉(zhuǎn)化為機遇，管理由市場制約帶來的日程變化，爭取現(xiàn)貨機遇，以及理解日常業(yè)務決策對財務的最終影響。立足長遠，引航數(shù)字化征程當憑借數(shù)據(jù)驅(qū)動的洞察用于強化中游運營，中游企業(yè)將顯著獲益，而在管線規(guī)劃和建設階段采用數(shù)字化解決方案實際上將減少當油氣行業(yè)的資本密集度。截至2018年年中，處于規(guī)劃/建設階段的管線總共達到 約48,310英里，價值3,100億美元。據(jù)估計，有效的項目執(zhí)行能將這些項目的建造成本降低逾20%。34事實上，企業(yè)的獲益或許不止于此，因為數(shù)字化技術(shù)將減少推高成本的諸多因素，包括勞動力、監(jiān)測、工程、日常營運等。35為實現(xiàn)這些增益，企業(yè)可以考慮探索DOT模型中的“數(shù)字化到實體”環(huán)線，從而在實體資產(chǎn)方面有所作為。該部分數(shù)字化路線圖將需要企業(yè)利用增強機器人技術(shù)，高效地布設管線；在管線零件上采用先進工藝技巧，優(yōu)化物流成本；并將資產(chǎn)虛擬化，以此提高規(guī)劃和執(zhí)行的有效性。油氣行業(yè)的數(shù)字化成熟度仍處于早期階段，從數(shù)字化到實體的跨越似乎有些野心勃勃。但是，近年來一些小型案例說明，油氣行業(yè)正向這一方向邁進。例如，一款名為RyonicArmadillo的機器人具有先進的感應和成像能力，能夠幫助監(jiān)測任何起伏不平的地形或探測地下地形。36類似地，一家中國添加劑制造商

為中國石油集團探索用于大型管線及其零部件的電子束的商業(yè)化制造。除了具備3D打印已受認可的優(yōu)勢之外，該項目還力求確保制作出的零件不受殘余應力的影響。37此外，一些歐洲企業(yè)和研究機構(gòu)已結(jié)合3D打印和機器人技術(shù)，開發(fā)一款名為BADGER的原始模型，該模型可以開挖/鑿通路徑，同時用3D打印制造并布設管線。38目前，這一舉措主要用于天然氣和水管線，但商業(yè)化之后可以復制到油氣采集管線。除了高效地建設資產(chǎn)以外，標準化的規(guī)劃和設計以及運營決策制定還能顯著增創(chuàng)資本。為此，企業(yè)可以首先開發(fā)數(shù)字線（digitalthread），然后利用圖紙、材料、工程分析、維度分析、制造數(shù)據(jù)和運營記錄等信息開發(fā)整個系統(tǒng)的數(shù)字孿生（digitaltwin）。孿生模型能確保供應商依照設定好的基線進行設計；在項目完成后提供高端建議性分析