數(shù)字孿生油氣數(shù)字化創(chuàng)新

中東石油智庫數(shù)字孿生助力油氣產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型歐美最新油氣田數(shù)字化應用從陸上到海上，從上游到下游UPP數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)可行性研究與挪威國家石油公司的聯(lián)合項目生產(chǎn)平臺無人值守，位于挪威海相關(guān)資產(chǎn)見附件:

OsebergH數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)JohanSverdrup第一/二階段(研究)與Johan

Sverdrup機構(gòu)的聯(lián)合項目事實證明具有擴展至極大資產(chǎn)的能力數(shù)據(jù)流、業(yè)務API、

2D/3D可視化降低技術(shù)風險證實了Omnia集成模式Peon早期數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)(研發(fā)項目)與挪威國家石油公司R&T的聯(lián)合項目早期重心、概念管理一鍵式啟動改進

UPP概念NYHAMNA天然氣設施的動態(tài)數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)從2019年第四季度開始結(jié)出碩果，并且不斷迭代改進初期重心集中在協(xié)作、

生產(chǎn)優(yōu)化和能效等可能在殼牌全球各公司大規(guī)模推廣無人值守/遠程操控大規(guī)模海上資產(chǎn)重點關(guān)注運維早期邊際油田大規(guī)模陸上資產(chǎn).初期重心集中在跨學科協(xié)作、生產(chǎn)和能效優(yōu)化2數(shù)字孿生，是針對物理世界中的物體，通過數(shù)字化的手段在數(shù)字世界中構(gòu)建一模一樣的虛擬體，借此實現(xiàn)對物理實體的了解、分析和優(yōu)化數(shù)字孿生是設施及其在相關(guān)環(huán)境中動態(tài)變化的完全虛擬復制品利用數(shù)字孿生實現(xiàn)無人化少人化的技術(shù)方案是數(shù)字化智能化最具潛力的技術(shù)措施，其技術(shù)特性可有效的進行遠程控制以及平臺的高度自治運營，因此，數(shù)字孿生技術(shù)成為數(shù)字化的必然選擇歐美油氣田數(shù)字化趨勢：井口平臺無人化，中心平臺少人化；遠程決策支持中心覆蓋所有油氣田數(shù)字孿生及其必然性3成立于1814年，200多年技術(shù)與創(chuàng)新與注于從深海至外空間，從能源至軍工的高尖端技術(shù)服務不方案4

北海某油氣公司作業(yè)模式演化1AssetX2AssetXAssetY3AssetXAssetY綜合作業(yè)中心（IOC）作業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化工況監(jiān)測專家中心定期檢修和修復性維護計劃維護區(qū)域作業(yè)隊伍作業(yè)中心（OPS）生產(chǎn)優(yōu)化組（POG）技術(shù)完整性（TI）區(qū)域A區(qū)域B區(qū)域C巡游維護隊伍海上作業(yè)后勤維護和規(guī)劃應急

7通向智能化運營的旅程數(shù)字化是手段遠程作業(yè)現(xiàn)在人直接控制。生產(chǎn)效率取決于控制系統(tǒng)的質(zhì)量和過程操作員的能力水平自勱化系統(tǒng)現(xiàn)場作業(yè)丌久人仍然控制，但是“數(shù)字孿生”給出的指導（和操作限制）提高了生產(chǎn)效率自勱化系統(tǒng)“數(shù)字孿生”未來“數(shù)字孿生”確保了在所有運行條件下的最高生產(chǎn)效率。啟用自主操作自勱化系統(tǒng)“數(shù)字孿生”高度自動化和自主作業(yè)自勱化系統(tǒng)自勱化系統(tǒng)ARY-SeeStatementofProprietaryinformationWORLDCLASS–Throughpeople,technologyanddedication KONGSBERGPROPRIET8生產(chǎn)優(yōu)化和遠程自動化新冠疫情期間的遠程作業(yè)困難方案優(yōu)點為了支持遠程作業(yè)，作業(yè)公司計劃用自動化代理代替工人來控制設定參數(shù)，優(yōu)化原油生產(chǎn)作業(yè)，同時確保工況安全高效。強化學習算法：給定當前狀態(tài)之后可預測將來動作（設定值），優(yōu)化原油生產(chǎn)作業(yè)。RL代理先對系統(tǒng)執(zhí)行動作，之后觀察系統(tǒng)的反應，以這種方式學習。根據(jù)原油產(chǎn)量的多少，RL代理會得到一些獎勵，但如果觸發(fā)警報，則會受到懲罰。對工況的任何微小改進也會節(jié)約大量資金，且不會影響生產(chǎn)計劃。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引進人類訓練后的人工智能可將作業(yè)人員解放出來，從事更具創(chuàng)造性的任務。減少設施值守人員后每人每年可實現(xiàn)的節(jié)約$100萬RL代理根據(jù)當前狀態(tài)學習預測下一個動作，獲得最大回報狀態(tài)流程系統(tǒng)工況獎勵獎勵-采油體積懲罰-觸發(fā)警報動作在流程系統(tǒng)中改變設定值基于實體的模型、模擬器數(shù)字孿生的組成-支持增強協(xié)作、實驗驗證和更高自主程度的智能化技術(shù)數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)用最簡單的方法實現(xiàn)資產(chǎn)和流程的2D和3D可視化…

添加資產(chǎn)數(shù)據(jù)，保證資產(chǎn)信息和文檔來自同一個來源…

添加實時數(shù)據(jù)，與高保真實體模型結(jié)合使用，改善規(guī)劃、生產(chǎn)作業(yè)和維護活動…

疊加在數(shù)據(jù)驅(qū)動模型之上，與基于高保真實體的模擬模型配合使用，提高精度，

實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策流程...

假以時日，以上功能可為復雜決策的自動化和更高程度的自主化奠定堅實基礎實際狀態(tài)模擬狀態(tài)預測分析（假設場景）使用案列8數(shù)字孿生的基石-動態(tài)數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)創(chuàng)造價值的關(guān)鍵部分動態(tài)模擬模型可擴展的云端環(huán)境協(xié)作式作業(yè)模型工藝流程模擬器生成用于描述設施現(xiàn)狀的高精度模擬，驗證并補充傳感器測量結(jié)果一個安全的云平臺可讓多個模型大規(guī)模自主運行，支持可擴展的分析和預測分析為了獲得最高效率，底層業(yè)務框架設計必須基于跨部門合作和數(shù)據(jù)驅(qū)動的決策流程9某國際油氣公司數(shù)字孿生部署路線大型組合型資產(chǎn)10部署方法及時間快捷部署最佳實踐11

MVP1–協(xié)作資產(chǎn)信息模型趨勢可在屏幕上輕松查看，用于即時協(xié)作和排除問題MVP1：協(xié)作資產(chǎn)信息模型調(diào)查問題的協(xié)作環(huán)境，提供遠程支持資產(chǎn)等級實況信息圖，可輕松導航操作員價值和適用性協(xié)作環(huán)境為操作員提供了一個統(tǒng)一的基于瀏覽器的界面，便于企業(yè)協(xié)作和解決問題，包括擁有豐富數(shù)據(jù)的“實況”管道與儀表流程圖、信息圖，用戶輕松一點便可通過多種方式訪問時間序列數(shù)據(jù)、事件（只有在出現(xiàn)后才可見）和工程數(shù)據(jù)。因為文檔和數(shù)據(jù)已經(jīng)情境化并且便于使用，所以工人效率大幅提高。工程師可直接利用文檔和數(shù)據(jù)趨勢解決問題熟悉的管道與儀表流程圖提供了效率工程數(shù)據(jù)、文檔和相關(guān)生產(chǎn)無處不在，通過云端提供給設備和工作站連接資產(chǎn)，支持協(xié)作擁有豐富數(shù)據(jù)的“實況”管道與儀表流程圖—在熟悉環(huán)境下訪問工程和生產(chǎn)數(shù)據(jù)全3D模型導航，實時數(shù)據(jù)輸入MVP2–同步資產(chǎn)數(shù)據(jù)和數(shù)字孿生系統(tǒng)實時流程數(shù)據(jù)與設計數(shù)據(jù)一直在線的動態(tài)模型基于云端的模型引擎kognifai邊緣網(wǎng)關(guān)傳感器數(shù)據(jù)實際狀態(tài)模擬狀態(tài)預測狀態(tài)(假設場景)設計數(shù)據(jù)On-demandModelsOn-demandModelsOn-demandModelsOn-demandModelsOn-demandModelsOn-demandModels按需模型集成式作業(yè)中心辦公室和現(xiàn)場工人3D雙胞胎視圖網(wǎng)絡應用程序歷史數(shù)據(jù)13MVP3-適用于資產(chǎn)全生命周期的機理模型概念評估不斷完善設計和作業(yè)指導原則設計和驗證提出改進，實現(xiàn)可視化，修改設計物流規(guī)劃優(yōu)化作業(yè)計劃預測運輸問題，優(yōu)化后勤流程培訓在現(xiàn)場培訓后勤、海上和維護團隊，提供支持生產(chǎn)優(yōu)化排除薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)發(fā)現(xiàn)改進機會調(diào)查問題為現(xiàn)場隊伍提供支持降低能耗和排放維護預測問題，優(yōu)化維護計劃性能監(jiān)測監(jiān)測性能，調(diào)查并解決問題，為現(xiàn)場隊伍提供支持可行性研究概念篩選FEED試運行開始生產(chǎn)作業(yè)運維虛擬調(diào)試優(yōu)化控制策略和作業(yè)程序培訓作業(yè)人員Kognitwin?Energy服務平臺改造14MVP4–第三方模型集成15-SeeStatementofProprietaryinformationWORLDCLASS–Throughpeople,technologyanddedication KONGSBERGPROPRIETARY數(shù)字孿生系統(tǒng)總框架18用戶體驗數(shù)字化雙胞胎服務平臺（Azure公有云租戶）網(wǎng)絡應用程序適用于任何設備的網(wǎng)絡應用程序本地應用程序iOS、安卓、Windows可視化數(shù)據(jù)模型外部模型數(shù)字孿生服務API可輕松啟動數(shù)字驅(qū)動的各種應用程序，帶給用戶美好體驗，可通過統(tǒng)一、安全、受控、文件齊全的自助服務API訪問情境化引擎各種微服務，可利用數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)關(guān)系，繪制關(guān)系圖，提高質(zhì)量并進行情境化模型引擎Kubernetes基礎設施運行模型：一直在線和按需模型可插拔引擎內(nèi)置實體和ML模型數(shù)據(jù)與集成支持作業(yè)公司主數(shù)據(jù)平臺的數(shù)據(jù)流某油氣公司主數(shù)據(jù)平臺（現(xiàn)場和云端）地下和井數(shù)據(jù)儲層、地震、基于深度和時間的數(shù)據(jù)、泥漿、井眼軌跡和形狀的OSDU實時和歷史數(shù)據(jù)傳感器讀數(shù)、控制信號、趨勢系列、歷史數(shù)據(jù)源模型PDMS、CAD（管道儀表流程圖、PFD、圖形）、點云、水深測量、照相測量、模擬器模型資產(chǎn)數(shù)據(jù)工程數(shù)據(jù)、設備等級、語義模型、映射結(jié)構(gòu)、警報主數(shù)據(jù)業(yè)務數(shù)據(jù)交易數(shù)據(jù)、SAP、AIF、WO、PtW、ERP、HCAccounting、文件本地/第三方應用程序分析案例1:無故障工作時間為天然氣出口壓縮機開發(fā)了機器學習模型無故障工作時間模型精確采集燃料系統(tǒng)相關(guān)事件分時數(shù)據(jù)目標預測故障目標預測分析案例2:控制室優(yōu)化查明每班生產(chǎn)大幅波動的原因擼起袖子加油干：利用

5000個參數(shù)

/2年數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)練習發(fā)現(xiàn)~300個數(shù)據(jù)模式其中~10個模式很有意思創(chuàng)建3ML模型流量時間預測結(jié)果表明生產(chǎn)速度會提高~2%每班平均產(chǎn)油量（桶/日）流量預測控制變量壓力控制器4流量控制器17溫度 控制控制器 閥9控制閥17控制閥22舊設置新設置分析案例3:軸承故障模型虛擬摩擦傳感器組件數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)（ANN）（~10個月預警期）測量軸承溫度分析案例4:虛擬流量計量????????,????????,????????????=????????,??????,??????,??????,??????,??????,???????????????PDH,TDHPUC,TUCPDC,TDC節(jié)流閥時間油氣水實際預測油流量氣流量水流量WORLDCLASS–Throughpeople,technologyanddedication

23案例1:OSEBERG-H海上無人井口平臺主要應用:項目初期數(shù)字化方案規(guī)劃基于動態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)的數(shù)字化平臺勱態(tài)實時在線仿真模擬器H-box:各方數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)及接口集成數(shù)據(jù)分析智能化應用，遠程監(jiān)控，生產(chǎn)優(yōu)化不AMS整合的船舶運行監(jiān)控系統(tǒng)基于訂閱模式的年檢服務數(shù)字化和數(shù)字孿生技術(shù)帶來效益:原開發(fā)和運營計劃投資總金額55億人民幣*，數(shù)字化優(yōu)化后該項目成本顯著降至43億人民幣*。

CAPEX節(jié)省約

21.8%增加

Oseberg區(qū)塊可采儲量1760萬*

噸油當量遠程監(jiān)控使線路巡檢維護成本節(jié)省30%*，不此同時減少相應的物流成本。*數(shù)據(jù)來源麥肯錫和挪國油挪威能源巨頭Equinor在北海推出了全球首個全自勱石油和天然氣平臺Oseberg-H。Oseberg-H造價為6.06億英鎊，上面沒有居住生活區(qū)。Oseberg-H是一個全新的無人井口平臺，是北海OsebergVestflanken2開發(fā)項目的一部分。挪威石油協(xié)會NPD說，Oseberg-H是一種新型井口平臺，這種平臺無人化模式開創(chuàng)了一種經(jīng)濟、高效的油氣田開發(fā)解決方案。被業(yè)界認為這是未來行業(yè)發(fā)展的方向。2430%CAPEX50%OPEX增產(chǎn)10%通過勱態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)高度無人化作業(yè)，遠程操作和生產(chǎn)優(yōu)化來節(jié)省運營成本，直接效益是生產(chǎn)運營成本從每桶35美元降低到每桶17美元以下。最早設計每班工作人員250-280人，現(xiàn)在減少到150人左右。案例2：北海大陸架上的某大型油氣田項目初期的數(shù)字化規(guī)劃基于動態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)的數(shù)字平臺–

Digital

Twin勱態(tài)在線模擬器H-box:

各方數(shù)據(jù)采集器智能應用基于訂閱模式的年度維護數(shù)字化創(chuàng)造價值123鉆完井油氣田開發(fā)生產(chǎn)及維護456789油氣井建設油氣井工程分析油氣井數(shù)字化