数字孪生：石油行业智能化转型的新引擎

数字孪生：石油行业智能化转型的新引擎

数字孪生技术正在为石油行业带来革命性的变化。从胜利油田到西北油田，这项前沿技术不仅优化了生产效率和安全管理水平，还推动了绿色低碳转型。本文将为您详细介绍数字孪生技术在石油行业的具体应用案例。

数字孪生：一面魔镜

数字孪生技术就像照镜子一样，在虚拟世界里营造一个和实体一模一样的生命体。它是一种充分利用物联网、大数据、云计算、人工智能等先进技术，为现实世界的实体对象、系统或流程创建精确的虚拟模型的过程。这个虚拟模型就像实体的“孪生兄弟”，能实时反映其状态、行为和变化，甚至预测未来趋势。

数字孪生体与物理实体同生共长。数字孪生体基于基本模型及丰富的历史、实时数据，加之先进的算法模型，实现对实体物流系统对象的运行状态进行高度相似的数字化表征和预测，以实现正确的推理、精准的操作、优化的控制。

近年来，在全球能源变革、国际政治经济形势多变的格局下，随着物联网、大数据、人工智能等新一代技术的广泛开发应用，智能油田、未来油田等建设力度进一步加大，以期重塑未来发展优势，数字孪生技术得到发展和应用。例如，bp公司的数字孪生系统APEX，创建了该公司全球所有生产系统的虚拟副本；瑞士Akselos公司为壳牌浮式生产储卸油轮成功部署了结构化数字孪生技术。

数字孪生在石油行业的应用

胜利油田：数字孪生助力原油库智能化升级

2021年，东营原油库搬迁工作启动。新原油库设计库容68万立方米，配套建设行政办公区、辅助生产区、生产工艺区、装车标定区、临时停车区等相关设施。

瞄准“建设一流站库目标”，应用数字孪生技术的机会来了。新原油库通过搭建可视化环境，实现工厂对象与数字孪生体在虚拟空间的平行运行、实时交互与迭代优化，可满足工厂对象的可视化呈现、智能诊断、故障预测、运行优化，实现企业数据资产化和数据运营的目标。

数字孪生体与实际物理工厂的数据集成实现了多项智能化应用，助力生产运行智能高效和工艺优化，提升安全管控水平，操作人员由原来的189人减少到20人，带来了劳动组织方式和生产运行模式的全面变革。

在原油库初试牛刀后，胜利油田趁热打铁，把数字孪生技术推广到济阳页岩油示范区、CCUS（二氧化碳捕集、利用与封存）等多个项目。

西北油田：数字孪生驱动“深地一号”站库运行提档升级

顺北油田联合站是中国石化首座实现国产化数字孪生工厂和实体工程同步建设、同时交付的数字化联合站。自2021年7月投运以来，顺北油田联合站累计处理原油262.23万吨、天然气36.1亿立方米，为深地油气增储上产提供了重要支撑。

依托数字孪生技术，顺北油田联合站原油、天然气和水处理系统的主工艺流程自控率达100%。特别是针对站内14台天然气压缩机等核心设备，技术人员安装了在线状态监测系统，每台设备配备27个温度、压力、振动传感器，对汽缸动态压力、十字头振动、汽缸振动、活塞杆沉降/偏摆等情况进行实时监测。监测结果经过专家模型诊断分析，形成诊断报告，帮助技术人员精准把脉设备，实施预防性维护或维修。近两年，顺北油田联合站的压缩机未发生严重机械故障，对比无在线状态监测系统的压缩机，单台压缩机维修费用降低20%。

数字孪生技术也为员工安全培训带来了新变化。在生产指挥大厅的模拟机前，新入职的员工尚明柱戴上VR眼镜，借助虚拟联合站熟悉站内的巡检流程。“真的像在站里巡检一样，结合知识点练习了几遍，我就记住了很多操作要领。”尚明柱说。采用VR虚拟模式能够实现站内设备日常操作、新技能培训和应急演练的仿真培训，他和一起入职的同事对尽快胜任岗位工作充满信心。

数字孪生技术的未来展望

我国关于数字孪生体标准研究仍在进行中，多项关键问题仍待澄清，各方对概念和架构的理解尚未达成统一意见，故数字孪生具体标准现在仍是空白。但部分组织发布了相关的白皮书，为后续标准编制提供了重要参考，例如安世亚太公司参考国际标准和实践总结的《数字孪生体技术白皮书》、中国电子技术标准化研究院发布的《数字孪生应用白皮书》等。

目前，胜利油田正着手编制数字孪生技术的企业标准。数字孪生技术在胜利油田还处于探索阶段，但可以确定的是，数字孪生作为连接虚拟与现实的桥梁，将成为引领行业未来发展的新引擎。