数字孪生：行业未来发展的新引擎

数字孪生：行业未来发展的新引擎

随着新东营原油库的投运，数字孪生这一前沿技术走进了大家的视野。它如同一面魔镜，将现实世界中的实体、过程或系统转化为数字化的模型，正以前所未有的方式塑造着当今世界，为各行各业提供了更广阔的发展空间。

什么是数字孪生？

数字孪生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。

数字孪生体不仅仅是物理世界的镜像，还要接受物理世界实时信息，更要反过来实时驱动物理世界，而且可以进化为物理世界的“先知”“先觉”。

数字孪生在石油行业的应用

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。这项突破性模拟技术的部署还可以借助对实际剩余疲劳寿命的准确评估，以替代传统模拟软件所做的过分保守的估计，从而延长资产的安全生命。

胜利油田的实践

瞄准“建设一流站库目标”，胜利油田在东营原油库搬迁项目中应用了数字孪生技术。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。

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。

同时，技术人员利用数字孪生技术设计验证及推演施工过程，依托建设期数字孪生体，利用数字仿真、虚拟现实等技术对预制、施工、作业等建造过程进行动画模拟，提前进行设计验证和施工预演，现场设备一次安装成功率达到100%，提高了施工效率和质量，整体缩短了工期，告别了“纸上谈兵”。

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。

西北油田的实践

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%。

数字孪生技术的未来

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。