數字化轉型有可能對石油和天然氣行業產生重大影響，就像它對許多其他行業一樣。集成了傳感器、自動化和大數據分析等先進技術的油氣勘探和生產，可以提高鉆井和生產作業的效率和成本效益。此外，利用自動化工具的公司可以簡化他們的供應鏈。先進的分析和數據可視化工具也可用于優化煉油廠和石化工廠的性能，以及改善整個價值鏈的監測和控制。然而，要想利用這些好處，必須付出巨大的努力。對于那些在遺留系統和基礎設施上投入大量資金的公司來說，采用新技術并適當地集成它們是很重要的，但該行業的復雜性、運營規模和生產成本可能會導致一些悲觀情緒。為了改善行業功能、提高效率和利用上游領域的新技術，需要致力于資源、協作、團隊合作和領導力。
長期和歷史性的行業挑戰
雖然油氣行業的每個部門都有自己獨特的挑戰，但如何根據工作流程需求來緩解這些挑戰，將有助于確定技術突破在哪些方面最有利。在上游領域，隨著運營成本的不斷上升，需要加強安全措施和更好的風險管理。與燃燒、排放、溫室效應、氣候變化和保護世界資源有關的環境和保健問題也很重要。所有這些都是為了提高油氣使用的可持續性而共同承擔的責任。
預計，全球已探明的石油總儲量為1.65萬億桶，47年后將耗盡這一儲量。在全球范圍內，石油發現率處于上世紀50年代以來的最低水平。與此同時，據美國職業安全與健康管理局(OSHA)稱，行業專業人士面臨著越來越多的安全風險，包括車輛碰撞、墜落、人體工程學危害以及電氣和其他有害能源。盡管美國疾病控制與預防中心的國家職業安全與健康研究所(NIOSH)石油和天然氣開采計劃等項目旨在減少這些問題，但這些問題仍然存在。
通過尖端技術解決問題
有許多現有的和正在開發的技術服務于該行業的上游部分，如勘探、地質調查、獲得土地權利、陸上和海上鉆井以及生產。這些技術的例子包括自動化、無人機、機器人、云和大數據管理工具、增強現實(AR)、虛擬現實(VR)、連接到物聯網(IoT)的傳感器和第五代移動網絡(更廣為人知的是5G)，如圖1所示。新技術可以產生潛在價值，將采收率提高3%至4%。實際金額可能更高，也可能更低，這取決于轉型的成功程度、石油價格和其他變量。
圖1所示，工業4.0技術理念。
基于物聯網的傳感器在提高生產力的預測和自我學習系統中最為有效，使用人工智能(AI)來解決由于熟練勞動力員工短缺而導致的生產差距也是如此同樣，物聯網傳感器可用于檢測每個環境中的變化并從該環境中收集數據。它們是連接數字世界和物理世界的物聯網生態系統的組成部分。根據對行業趨勢的預測，直到2030年，傳感器在這個市場的主要市場驅動力將是現代化、翻新和升級的需求。
石油會計師協會理事會(COPAS)將機器人技術用于重復性和危險任務的自動化，例如使用空中無人機和水下機器進行焊接、鉆井和危險區域的勘探，在生產的大多數階段減少了受傷的幾率，同時提高了利潤率，圖2.3總體而言，自動化有望提高效率，并為投資者帶來利益自動化帶來的其他與業務相關的好處包括降低勞動力成本、更好的可擴展性和改進的時間管理，同時通過將機器應用于人工類型的手動任務(如管道處理)，提高鉆井過程中的作業現場安全性。
圖2所示，帶攝像頭的無人機在煉油廠現場飛行。
當上游活動安排在偏遠地區時，無人機的自動化可以幫助監控檢查過程并收集壓力和流量的測量值一個有趣的例子包括監控儀表讀數;智能攝像頭可以不斷地進行這些審查，并實時向所有必要的利益相關者發送警報。這些智能攝像頭可以幫助確保員工的健康和安全，如果有人越過邊界進入未經授權的區域，如果有人沒有戴頭盔，或者如果員工從事任何可能使他們或他們的同事處于危險之中的危險或非法活動，就會發出警報。無人機還可以用于監視、監視和幾乎任何形式的檢查。
COPAS官員還稱贊先進的云解決方案激勵了更好的存儲和管理流程，用于收集信息，可以以更經濟高效的方式進行大量實時分析與勘探、開發和生產相關的敏感材料更有可能在私有云平臺中保持機密。
同樣，今天的數據管理軟件包括高級分析服務，可以對收集到的信息產生更明智的觀點。例如，分析軟件可以通過評估油井的設計、鉆井和投產情況來優化整個油田的產量根據COPAS，專家預測，這種數據管理方法將在未來10年內顯著降低美國頁巖油田的運營成本。
通過越來越多地使用5G技術，這些過程得到了最有效的支持。這種連接使網絡能夠更好地裝備和設計，將人與機器和其他設備連接起來。這為上游部門提供了幾個優勢，包括:
· 更快、更可靠的數據傳輸，從而實現上游操作之間更好的通信。這種能力還可以提高實時監測和控制系統的準確性。
· 改進的遠程監控，支持更多的連接設備，允許公司在遠程位置部署更多的傳感器和監控設備。這可以改善對設備和流程的實時監控，同時能夠更早地發現問題，并在需要時更有效地進行維護。
· 通過遠程控制和監控位于危險地點的設備，提高了安全性。此外，先進的分析和機器學習算法可以部署在實時數據流上，以識別潛在的安全風險并提供早期預警。
· 由于更好的設備監控，減少了維護成本和停機時間。
· 改進協作，使用高質量的視頻會議和其他協作工具，使地理分散的團隊能夠更有效地協同工作。這可以導致更好的決策和更有效的操作。
數字化創新也被用于煉油廠資源的建設、運營和維護，其安全性和有效性更加突出。估計80%的植物損失是可以預防的。數字解決方案可以通過采用先進的勞動力支持安排、更具預測性的資源連接、分析以及創建虛擬、遠程監督的“數字孿生”精細化器來幫助捕獲這些損失，這些精細化器可以識別生產損失的根本原因，并賦予更安全的工作環境。
克服誤解和恐懼
盡管有證據表明先進技術的好處，但石油和天然氣行業的專業人士仍然不確定技術在這種環境中應該發揮的廣泛作用。他們擔心的例子包括對工作中斷的恐懼——由于潛在的網絡安全黑客——以及完成向新技術的遷移所需的時間。由于盜竊或恐怖襲擊而導致石油或天然氣從管道泄漏的故障威脅是合理的，并且需要建立嚴格的實施和安全協議。然而，面向未來的數字管道解決方案將為客戶提供更安全、可靠和不間斷的服務，不僅用于監控和維護，還用于入侵檢測和防御。（見圖3）
圖3所示，網絡安全和保護私人信息和數據的概念。
這些解決方案由五個關鍵部分組成:
1.主干傳輸，包括沿管道長度運行的光纖電纜。
2.遠程站點供電一體化解決方案。
3.通信和物聯網邊緣設備智能。
4.這是一個機器視覺安全監控系統，配備了針對不同類型問題的智能攝像頭，可以實時檢測和報告。
5.機器學習軟件，訓練各種類型的入侵和泄漏，也將能夠立即報告問題。
總的來說，這些元素滿足了管道的所有通信和生產要求，并為操作引入了智能，有助于削減成本并提高整體效率。
據報道，在全球各行業發生的網絡攻擊事件總數中，石油和天然氣行業并不在最易受攻擊的前三名之列。根據一份涵蓋2022年事件的報告，金融服務、醫療保健和教育行業最有可能遭受網絡攻擊。能源/公用事業行業排在第四位，當然是一個受歡迎的大宗商品，2021年最大的勒索軟件攻擊之一發生在Colonial pipeline上。
盡管如此，人們相信依靠先進的技術是更安全的方法，因為可以利用額外的安全層，如加密算法，以確保只有授權人員才能訪問文件、文件和系統控制。然而，這一概念的一個關鍵組成部分是公司必須雇用和培訓具有必要教育和背景的專業人員。
根據mojotech(一家專門從事數字化轉型和產品開發的軟件開發公司)的官員的說法，如果組織內部缺乏技術專長，數字化轉型對于這個行業的人來說將很難完成缺乏技術領導還可能導致技術概念和挑戰的溝通不暢，同時推高成本。專家說，不懂技術或不懂技術的利益相關者或主題專家可能會阻礙事實調查和更好地采用技術的批準過程。
數字化轉型對未來的影響
盡管目前對先進技術存在一些猶豫，但人們預計，在不久的將來，石油和天然氣行業將變得更加數字化。一份新的報告指出，人工智能將主導行業未來的技術議程未來數字化轉型專家Alaa Elshimy認為，對技術使用的其他短期影響可能包括:
· 為人工舉升和機械系統尋找更多的決策支持、故障預測和診斷系統。
· 利用機器人、無人機和配備邊緣計算的智能攝像頭進行安全、管道檢查和一般檢查，實時生成情報并向團隊或部門傳遞信息。
· 智能輔助和虛擬代理。
· 井、管道、設施、移動無人機和機器視覺的智能檢測。
· 用于地震數據處理的圖像分析。
· 針對井和設施設備，使用ML進行預測性維護，檢測系統故障，發出警報，并盡早發送通知，以便采取糾正措施。
· 數字孿生，為氣舉、電潛泵和管道流動保證的生產優化創建預測模型和專家系統。
· 資產管理和跟蹤，利用智能連接實時管理和跟蹤整個油田和設施的資產。
從更長遠的角度來看，業內人士還可以預測:
· 機器人將在許多設施中完成大部分的檢查功能。
· 使用人工智能和物聯網的自動引導車輛將與傳統的機電儀表相比，對流量、溫度、壓力等進行虛擬計量。
· 機器將變得足夠智能，能夠自主做出決定，例如關閉或重新啟動油井。
· 全自主鉆井計劃系統將變得更加標準化。
· 設施和井將相互通信。
· 自主、自導向鉆井系統和資產規劃將有助于促進無人設施和海上平臺的發展。
· 自主鉆井系統將提高精度、井位和姿態，特別是在致密儲層中。這就需要在鉆井井底鉆具組合中進行邊緣計算。
· 使用基于人工智能的代理模型和高級分析，更高保真度的油藏模型和模擬器將減少不確定性。
董事會和管理層需要作出承諾，以平衡短期、中期和長期計劃和投資。現在是組織任命專門的首席數字官的時候了，他們被授權貫徹執行技術變革。專門的預算對于研究和開發以及利用轉型也是必不可少的。
油氣行業的復雜性、運營規模和高生產成本可能會導致一些公司忽視采用一些已經或即將可用的新工具所帶來的好處。那些進行了轉型的公司有望實現數字技術提供的更高效率，以及對員工的健康和安全以及環境的好處。通過實施深思熟慮的策略，該行業可以更快、更有效地實現所需的遷移。
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