科技前瞻：如何构建“油气4.0+”的发展新模式
油气行业正进入一个充满机遇和挑战的新时代，新技术、新商业模式、新能源和新地缘政治关系四重压力显著。同时，工业4.0时代为全球经济和能源需求达到平衡提供了思维方式的转变，推动油气行业在新技术优化研发方面迅猛发展，培养大批高端人才，强化企业间合作，为全球提供充足能源供应、应对气候变化、保持可持续增长带来新的发展机遇。
世界油气工业4.0时代初见端倪，推动油气行业快速向数字化、智能化转型。面对新的机遇和挑战，国际主要大石油公司纷纷把油气4.0作为未来动能转换的驱动力，积极探索“油气4.0+”的发展模式。
中国石油集团经济技术研究院（ETRI）
石油科技研究所
焦姣 张焕芝
1. “油气4.0+”时代的挑战与机遇
工业4.0时代催生了“油气4.0+”，使数字化、大数据、人工智能和物联网等技术被广泛应用于油气行业，并产生重大影响，“动能转换”主要表现为利用数字化、智能化技术进行全产业链转型。越来越多的石油公司开始利用物联网进行自动化数据采集，利用机器人、无人机等人工智能执行巡检、检测等特殊任务，利用大数据和AI技术实现数据和报告的实时生成与解释，利用激光、核磁共振成像、基因技术等跨界应用催生颠覆性新技术。
油气4.0推动了以低碳为标志的新一轮能源革命开启，能源供应低碳化、清洁化、多元化，进而实现能源可持续发展。数字技术与油气产业的结合，正推动油气行业商业模式和生态系统的重构，油气公司需保持动态、灵活、高效的商业思维，肩负研发新技术、提供清洁可持续能源供应的使命。
2. “油气4.0+”成为油气行业发展的新模式
国际大石油公司正在按照“油气4.0+”的发展模式推动数字化、智能化转型。
（1）油气4.0+上游技术融合创新，推动油气资产价值最大化
数字化技术是管理成本和提高效率的有效手段，大油公司的工作重点正在从前期的生产优化转移到整个上游行业生命周期的数字化。尽管油价持续走低，但数字化的投资没有降低。BP风投公司对贝尔蒙特技术（Belmont）500万美元A轮投资和沙特阿美能源投资公司对地球科学分析（Earth Science Analytics）300万美元投资，标志着企业风投重点正在致力于实现整个上游生命周期的数字化。
油气勘探与生产公司正在寻求将新兴的数字技术嵌入到勘探和开发过程中，用于提升精准度和效率。在勘探领域，部分油气公司已将无线传感器和自主无人机等用于地球物理测量，突破了数据采集效率的界限。大数据和人工智能技术的应用正在逐步向实时数据解释方向发展。在开发领域，油气公司越来越重视数字化技术的探索和应用。马来西亚国家石油公司针对伊拉克南部复杂岩性油藏钻进难度大、机械钻速低等挑战，利用该地区丰富的钻井数据，通过使用机器学习来优化参数、提升机械钻速。道达尔公司开发的多功能地面机器人，用于减少现场人员，降低成本、提高HSE绩效，并可在恶劣环境中执行任务。在数据可重复性和准确性方面，地面机器人是一个巨大的进步 。
（2）油气4.0+非常规油气，推动勘探开发迈上新台阶
水平井分段压裂技术的成功和规模应用助推了北美页岩革命，但是在过去的五年中，非常规油气领域的研究重点集中在射孔簇间距、支撑剂开发、布缝设计等进行细微调整，鲜见重大技术突破。目前，业界已经意识到数据高效处理分析、机器学习、智能钻井等“油气4.0”技术才是未来非常规油气进一步提高效率、降低成本的重点。
数据高效处理与分析技术能够加快试验和反馈，即使失败，也能及时调整，一旦成功就大范围铺开，这种高效试错将会成为非常规油气降低成本的关键因素之一。“数字孪生技术”将是下一阶段非常规油气领域发展的重要突破口，该技术可以将物理模型和数字模型连接在一起，将从物理空间收集数据填充虚拟空间，并利用这些信息做出更好的决策。“数字孪生技术”核心在数据协作，让无论身处何方的工程师均能获取可视化数据。在所有维护、钻探、完井和生产操作期间使用虚拟现实技术。钻井和完井领域智能化，不仅意味着钻井速度更快，还在于提高钻井效率并提供更好的井眼设计，实现完全自动化的油田。
（3）油气4.0+下游技术融合创新，推动炼化业务转型，成为清洁生产的关键
下游产业在数字化转型过程中，必须通过技术创新解决环境问题，实现可持续发展。随着全球经济的发展，公众对完全可循环使用的石化产品的需求正在不断增长。沙特阿美石油公司采取内部解决方案监测产业制造加工过程，在提高效率和生产的同时，保护环境质量；北欧化工公司实施STOP项目，将废弃塑料循环利用，降低环境污染。全球海洋塑料污染备受关注，奥地利OMV公司提出终极循环经济，ReOil过程将塑料废料回收成合成原油，然后再加工成塑料工业的原料或燃料，该装置每生产一公斤塑料废料，就产生一升合成原油。
3. 适应“油气4.0+”时代是油气行业转型的关键
（1）抓住“油气4.0+”和“动能转换”新机遇，争做行业领导者
“油气4.0+”既要研发新技术，又要涉及行业、企业和组织变革，以适应新技术的应用。目前，技术发展呈现一种新旧交替的状态：一方面要继续深化现有技术，突破勘探开发瓶颈，降低成本提升价值；另一方面还要积极布局未来技术，促进生产消费业态变革。同时，数字化推动公司规划、人员配备、采购和安全，在事故发生之前预测问题，提高油气生产的整体效率，让特定运营环境智能化，为油气行业高效、安全、可持续发展提供保障，实现油气资产价值最大化。适应“油气4.0+”时代是油气行业转型的关键，需要有前瞻性战略和投入布局，拥抱创新思维和实施颠覆性的创新技术，并将这些技术融入油气运营的各个部分，实现低成本运营和可持续发展。
（2）高度重视数字化驱动的科技发展力量，深化传统技术研发与数字化转型的有机融合与系统构建
当前，油气技术发展趋势呈现三个特点：一是对现有技术升级，做到精度更准、效率更高、成本更低；二是智能化等颠覆性技术发展迅猛；三是新材料、新工艺等新兴技术层出不穷。新技术为油气行业注入新认识。人工智能技术让传统知识形成认知体系的速度数倍提升，能够辅助其快速做出决策。未来，决策将越来越少地依靠经验，而改为依靠数据。智能化改变的将不仅是油气生产的效率和理念，更是对油气商业模式的重塑。积极布局未来技术，强化以产业链为主导的数字化技术发展顶层设计，深化传统技术研发与数字化转型的有机融合，提升整体竞争力。
（3）稳步推进国际合作，构筑战略合作平台，通过联合攻关突破发展瓶颈
在“油气4.0+”时代，战略合作平台是企业间分担风险、共享优势的基石。成功的战略合作伙伴关系是共担风险的稳固体系，当商业风险、材料和制造风险或国家风险等被分担时，合作伙伴间将发挥各自强项抵消风险。在合作过程中，信任和透明度是重中之重，同时合作的灵活性尤为重要，基于一个项目建立的合作协议模板应可在其他项目中调整改进。此外，国家石油公司和私募股权投资建立金融合作关系，是实现油气行业下一阶段经济增长的助力。
