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(yīng)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(xiàng)目生產(chǎn)平臺(tái)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(jī)構(gòu)的聯(lián)合項(xiàng)目事實(shí)證明具有擴(kuò)展至極大資產(chǎn)的能力數(shù)據(jù)流、業(yè)務(wù)API、

2D/3D可視化降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)證實(shí)了Omnia集成模式Peon早期數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)(研發(fā)項(xiàng)目)與挪威國家石油公司R&T的聯(lián)合項(xiàng)目早期重心、概念管理一鍵式啟動(dòng)改進(jìn)

UPP概念NYHAMNA天然氣設(shè)施的動(dòng)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(jìn)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(yuǎn)程操控大規(guī)模海上資產(chǎn)重點(diǎn)關(guān)注運(yùn)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(xué)科協(xié)作、生產(chǎn)和能效優(yōu)化2數(shù)字孿生，是針對(duì)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(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的了解、分析和優(yōu)化數(shù)字孿生是設(shè)施及其在相關(guān)環(huán)境中動(dòng)態(tài)變化的完全虛擬復(fù)制品利用數(shù)字孿生實(shí)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(jìn)行遠(yuǎn)程控制以及平臺(tái)的高度自治運(yùn)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(shì)：井口平臺(tái)無人化，中心平臺(tái)少人化；遠(yuǎn)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(wù)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(fù)性維護(hù)計(jì)劃維護(hù)區(qū)域作業(yè)隊(duì)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(hù)隊(duì)伍海上作業(yè)后勤維護(hù)和規(guī)劃應(yīng)急

7通向智能化運(yùn)營的旅程數(shù)字化是手段遠(yuǎn)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(dǎo)（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(yùn)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(dòng)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(yuǎn)程自動(dòng)化新冠疫情期間的遠(yuǎn)程作業(yè)困難方案優(yōu)點(diǎn)為了支持遠(yuǎn)程作業(yè)，作業(yè)公司計(jì)劃用自動(dòng)化代理代替工人來控制設(shè)定參數(shù)，優(yōu)化原油生產(chǎn)作業(yè)，同時(shí)確保工況安全高效。強(qiáng)化學(xué)習(xí)算法：給定當(dāng)前狀態(tài)之后可預(yù)測將來動(dòng)作（設(shè)定值），優(yōu)化原油生產(chǎn)作業(yè)。RL代理先對(duì)系統(tǒng)執(zhí)行動(dòng)作，之后觀察系統(tǒng)的反應(yīng)，以這種方式學(xué)習(xí)。根據(jù)原油產(chǎn)量的多少，RL代理會(huì)得到一些獎(jiǎng)勵(lì)，但如果觸發(fā)警報(bào)，則會(huì)受到懲罰。對(duì)工況的任何微小改進(jìn)也會(huì)節(jié)約大量資金，且不會(huì)影響生產(chǎn)計(jì)劃。在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引進(jìn)人類訓(xùn)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(wù)。減少設(shè)施值守人員后每人每年可實(shí)現(xiàn)的節(jié)約$100萬RL代理根據(jù)當(dāng)前狀態(tài)學(xué)習(xí)預(yù)測下一個(gè)動(dòng)作，獲得最大回報(bào)狀態(tài)流程系統(tǒng)工況獎(jiǎng)勵(lì)獎(jiǎng)勵(lì)-采油體積懲罰-觸發(fā)警報(bào)動(dòng)作在流程系統(tǒng)中改變?cè)O(shè)定值基于實(shí)體的模型、模擬器數(shù)字孿生的組成-支持增強(qiáng)協(xié)作、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(shí)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(gè)來源…

添加實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，與高保真實(shí)體模型結(jié)合使用，改善規(guī)劃、生產(chǎn)作業(yè)和維護(hù)活動(dòng)…

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

實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策流程...

假以時(shí)日，以上功能可為復(fù)雜決策的自動(dòng)化和更高程度的自主化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)實(shí)際狀態(tài)模擬狀態(tài)預(yù)測分析（假設(shè)場景）使用案列8數(shù)字孿生的基石-動(dòng)態(tài)數(shù)字化雙胞胎系統(tǒng)創(chuàng)造價(jià)值的關(guān)鍵部分動(dòng)態(tài)模擬模型可擴(kuò)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(shè)施現(xiàn)狀的高精度模擬，驗(yàn)證并補(bǔ)充傳感器測量結(jié)果一個(gè)安全的云平臺(tái)可讓多個(gè)模型大規(guī)模自主運(yùn)行，支持可擴(kuò)展的分析和預(yù)測分析為了獲得最高效率，底層業(yè)務(wù)框架設(shè)計(jì)必須基于跨部門合作和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)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(shí)間快捷部署最佳實(shí)踐11

MVP1–協(xié)作資產(chǎn)信息模型趨勢(shì)可在屏幕上輕松查看，用于即時(shí)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(yuǎn)程支持資產(chǎn)等級(jí)實(shí)況信息圖，可輕松導(dǎo)航操作員價(jià)值和適用性協(xié)作環(huán)境為操作員提供了一個(gè)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(shí)況”管道與儀表流程圖、信息圖，用戶輕松一點(diǎn)便可通過多種方式訪問時(shí)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?yàn)槲臋n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(shì)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(shè)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(shí)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(dǎo)航，實(shí)時(shí)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(shí)時(shí)流程數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一直在線的動(dòng)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(shí)際狀態(tài)模擬狀態(tài)預(yù)測狀態(tài)(假設(shè)場景)設(shè)計(jì)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(luò)應(yīng)用程序歷史數(shù)據(jù)13MVP3-適用于資產(chǎn)全生命周期的機(jī)理模型概念評(píng)估不斷完善設(shè)計(jì)和作業(yè)指導(dǎo)原則設(shè)計(jì)和驗(yàn)證提出改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)可視化，修改設(shè)計(jì)物流規(guī)劃優(yōu)化作業(yè)計(jì)劃預(yù)測運(yùn)輸問題，優(yōu)化后勤流程培訓(xùn)在現(xiàn)場培訓(xùn)后勤、海上和維護(hù)團(tuán)隊(duì)，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(jìn)機(jī)會(huì)調(diào)查問題為現(xiàn)場隊(duì)伍提供支持降低能耗和排放維護(hù)預(yù)測問題，優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃性能監(jiān)測監(jiān)測性能，調(diào)查并解決問題，為現(xiàn)場隊(duì)伍提供支持可行性研究概念篩選FEED試運(yùn)行開始生產(chǎn)作業(yè)運(yùn)維虛擬調(diào)試優(yōu)化控制策略和作業(yè)程序培訓(xùn)作業(yè)人員Kognitwin?Energy服務(wù)平臺(tái)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(yàn)數(shù)字化雙胞胎服務(wù)平臺(tái)（Azure公有云租戶）網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序適用于任何設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序本地應(yīng)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(wù)API可輕松啟動(dòng)數(shù)字驅(qū)動(dòng)的各種應(yīng)用程序，帶給用戶美好體驗(yàn)，可通過統(tǒng)一、安全、受控、文件齊全的自助服務(wù)API訪問情境化引擎各種微服務(wù)，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(jìn)行情境化模型引擎Kubernetes基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行模型：一直在線和按需模型可插拔引擎內(nèi)置實(shí)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(tái)的數(shù)據(jù)流某油氣公司主數(shù)據(jù)平臺(tái)（現(xiàn)場和云端）地下和井?dāng)?shù)據(jù)儲(chǔ)層、地震、基于深度和時(shí)間的數(shù)據(jù)、泥漿、井眼軌跡和形狀的OSDU實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)傳感器讀數(shù)、控制信號(hào)、趨勢(shì)系列、歷史數(shù)據(jù)源模型PDMS、CAD（管道儀表流程圖、PFD、圖形）、點(diǎn)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(shè)備等級(jí)、語義模型、映射結(jié)構(gòu)、警報(bào)主數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交易數(shù)據(jù)、SAP、AIF、WO、PtW、ERP、HCAccounting、文件本地/第三方應(yīng)用程序分析案例1:無故障工作時(shí)間為天然氣出口壓縮機(jī)開發(fā)了機(jī)器學(xué)習(xí)模型無故障工作時(shí)間模型精確采集燃料系統(tǒng)相關(guān)事件分時(shí)數(shù)據(jù)目標(biāo)預(yù)測故障目標(biāo)預(yù)測分析案例2:控制室優(yōu)化查明每班生產(chǎn)大幅波動(dòng)的原因擼起袖子加油干：利用

5000個(gè)參數(shù)

/2年數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)練習(xí)發(fā)現(xiàn)~300個(gè)數(shù)據(jù)模式其中~10個(gè)模式很有意思創(chuàng)建3ML模型流量時(shí)間預(yù)測結(jié)果表明生產(chǎn)速度會(huì)提高~2%每班平均產(chǎn)油量（桶/日）流量預(yù)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(shè)置新設(shè)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(gè)月預(yù)警期）測量軸承溫度分析案例4:虛擬流量計(jì)量????????,????????,????????????=????????,??????,??????,??????,??????,??????,???????????????PDH,TDHPUC,TUCPDC,TDC節(jié)流閥時(shí)間油氣水實(shí)際預(yù)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(tái)主要應(yīng)用:項(xiàng)目初期數(shù)字化方案規(guī)劃基于動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)的數(shù)字化平臺(tái)勱態(tài)實(shí)時(shí)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(yīng)用，遠(yuǎn)程監(jiān)控，生產(chǎn)優(yōu)化不AMS整合的船舶運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)基于訂閱模式的年檢服務(wù)數(shù)字化和數(shù)字孿生技術(shù)帶來效益:原開發(fā)和運(yùn)營計(jì)劃投資總金額55億人民幣*，數(shù)字化優(yōu)化后該項(xiàng)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(chǔ)量1760萬*

噸油當(dāng)量遠(yuǎn)程監(jiān)控使線路巡檢維護(hù)成本節(jié)省30%*，不此同時(shí)減少相應(yīng)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(gè)全自勱石油和天然氣平臺(tái)Oseberg-H。Oseberg-H造價(jià)為6.06億英鎊，上面沒有居住生活區(qū)。Oseberg-H是一個(gè)全新的無人井口平臺(tái)，是北海OsebergVestflanken2開發(fā)項(xiàng)目的一部分。挪威石油協(xié)會(huì)NPD說，Oseberg-H是一種新型井口平臺(tái)，這種平臺(tái)無人化模式開創(chuàng)了一種經(jīng)濟(jì)、高效的油氣田開發(fā)解決方案。被業(yè)界認(rèn)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(shí)現(xiàn)高度無人化作業(yè)，遠(yuǎn)程操作和生產(chǎn)優(yōu)化來節(jié)省運(yùn)營成本，直接效益是生產(chǎn)運(yùn)營成本從每桶35美元降低到每桶17美元以下。最早設(shè)計(jì)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(xiàng)目初期的數(shù)字化規(guī)劃基于動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生技術(shù)的數(shù)字平臺(tái)–

Digital

Twin勱態(tài)在線模擬器H-box:

各方數(shù)據(jù)采集器智能應(yīng)用基于訂閱模式的年度維護(hù)數(shù)字化創(chuàng)造價(jià)值123鉆完井油氣田開發(fā)生產(chǎn)及維護(hù)456789油氣井建設(shè)油氣井工程分析油氣井?dāng)?shù)字化