早在20世紀80年代，數字技術就已經開始在油田應用，比如探明資源儲量、了解生產潛力、改善健康與安全、提升邊際運營效率等。20世紀90年代以后，數字化油田技術更是席卷了整個油氣行業，只是績效提升非常有限。近幾年隨著計算機硬件和軟件性能的提高，互聯網等通信環境的改進，數據保存量的增大，云系統的發展等利用大規模數據的環境的完備，大數據技術在各種產業領域開始得到積極利用，同樣也在迅速改變著油氣業的全球經營方式。通過數字化技術識別發展機遇的大數據分析技術能夠整合勘探、開發和生產領域所有保存下來的信息，幫助企業發現最佳定位，有望給整個行業帶來長足發展的機遇。

  油氣公司紛紛投資大數據技術

  在2014年下半年開始的低油價時代，油氣行業的追求從大生產轉變為利潤更高、效率更高。油氣公司賴以生存的是尖端技術的應用，越來越多的油氣公司將采用大數據技術作為應對低油價的主要措施之一，這些油氣公司紛紛投資于數據分析和大數據技術，加大與IT公司合作，以求降低更多的生產成本，提高效率，增加收益。

  據安永會計師事務所2017年對全球75家大型油氣公司的調研結果顯示，近兩年來在數據分析領域投資超過1億美元的公司有51家，占68%；近四分之三的公司計劃將投資預算的6%～10%用于數字技術。數字技術為油氣上游產業的轉型提供了重要的契機，適應了較長期的低油價。

  Devon公司從2012年開始投資大數據相關技術以來，90天的井口初始產量日均提高了450%，而鉆井、完井和運營費用比2014年下降了40%，總成本比2014年下降34%。除去油價下跌帶來的供應商降價，大數據的應用也功不可沒。到目前為止，Devon公司開發了9個應用大數據的軟件并應用于生產過程。Devon公司開發了基于人工智能和機器學習的實時鉆頭跟蹤程序，對全公司所有約5000口井的數據進行24小時365天的全年采集匯總，通過把開發井和生產井的數據接入互聯網，可隨時確定水平鉆井的角度和鉆頭處壓力，從公司科技中心就能向現場及時發出明確作業指示，有利于提高生產效率、削減成本和防止事故。

  Devon公司還開發出了提前15秒警告支撐劑堵塞即將發生的人工智能程序，該程序在使用中逐步改進，目前已經成為可以基于多項因素做出決定性判斷的程序，大大降低了公司支撐劑堵塞發生率。Devon公司研究出全美頁巖區塊剩余油氣可視化—交互式地圖程序。該程序包括了全美陸地48個州過去10年10萬口水平井的數據。每計算一遍當前所剩余油氣量并以交互式地圖的方式呈現出來，只需短短10分鐘時間。工程師可以使用該交互式地圖快速做出至少兩類重要的決策：快速找出理想的再次壓裂井和快速找出理想的礦權租賃區塊。基于設備故障的大量歷史數據，以及每次故障相關聯的各種因素，Devon公司開發出了可以預測哪些井的人工舉升設備更有可能出現故障，從而不再使用周期性的設備檢查方式，由數據分析程序每天自動地告訴現場技術員需要巡視和檢查的設備。這種方式大大降低了設備故障率，并且節省了大量開支。

  Apache公司利用機器學習技術，開發了可替代人工預測的生產預測方法，現應用于巴肯、二疊盆地等非常規油田的生產。該公司還開發了分析產量遞減曲線的軟件，用于評價在產井。如從至少有5年生產歷史的巴肯層的生產井群的分析中抽取連續生產的136口井中，挑選出可進行重復壓裂的井。

  2017年5月，挪威國家石油公司（Statoil）專注于大數據分析、機器學習、人工智能等數字化技術研發。Statoil希望充分利用數字技術快速發展的現狀，抓住一切機遇努力發展自身技術水平，完成包括數字化安全、可靠與可持續性，數字化進程，油藏鉆井數據分析，下一代井口交付，未來油田，數據驅動操作和商業化等七個數字化方案的路線。目前，該公司主要在鉆井作業自動化和遠程作業操作取得了一些進展。為了實現自動化鉆井，使鉆井的操作效率更高、可預測性更強、成本更低且更加安全，Statoil對從事石油鉆井自動化研究的公司進行了投資。此外，挪威機器人鉆井系統公司獲投資4500萬美元用于開發鉆井機器人。該公司的鉆井機器系統2017年已應用在半潛式鉆井平臺上，有望1年縮短30～40日的作業時間。

  Noble公司加強數字化業務，保持競爭力。2017年3月，Noble與通用電氣公司進行數字鉆機解決方案合作，通過數據分析進行數據驅動鉆進作業，提高鉆井效率，削減了約20%的海上鉆井費用。Noble公司在4個海上鉆井項目中使用通用電氣公司開發的海上資產性能管理和運營優化服務軟件。通過維修預測軟件和在線監視，檢測出鉆井設備中處于非標準狀態的設備，進行早期預報。對設備進行預測性維護，優化運營，避免減少無計劃的停機現象，控制全部鉆井船的成本，提高鉆井效率，減少第三方服務的費用。

  BP也意識到大數據對企業發展的機會所在，有助于更好地了解儲層活動、增加煉廠效率、提高生物燃料產量，并做出更好的交易選擇。BP公司是數字油田的先驅者之一，制定的未來油田計劃包括：在墨西哥灣和北海安裝2000公里長的光纖電纜，使陸上專家能夠與近海工程師直接溝通。實時監控所有的主要資產。在挪威的valhall油田布局全球第一個油田地震生涯系統。2016年11月，BP和GE公司聯合推出了油氣生產數字化解決方案，應用于BP在墨西哥灣的海上平臺，管理油氣生產，提高了墨西哥灣煉油廠的效率。

  2013年，BP在休斯敦建立了全球最大的研究計算機中心之一的高性能計算中心，擁有全球最大的商用研究超級計算機。中心的TDRM油藏模擬軟件，可以幫助地震成像團隊模擬、處理、預測儲層的情況，更清楚地看到地球表面下的結構，并確定復雜儲層最佳的鉆井位置，顯著減少了分析地震數據所需的時間，加快油田開發決策過程。這些成果確保了BP公司在地震資料處理領域的領先地位，在進行重大區塊投資時體現了重要參考價值，在里海、特立尼達和多巴哥、北海、墨西哥灣和印度尼西亞的業務都受益匪淺。為了繼續鞏固在大數據和數據分析方面的技術，BP2014年建立了新的專業數字中心DCoE ，開啟了石油專業大數據序幕。DCoE由BP上游業務部門管理，專注于行業分析，將在過去成績的基礎上，加快BP在石油生產領域數字化的步伐。這個中心計劃成為整個BP公司的專業資源庫。

  道達爾公司專注機器人研發。2013年12月，道達爾公司與法國國家科研署（ANR）共同啟動油氣作業現場自主機器人挑戰賽項目。在2020年前，ARGONAUTS將會被投入到道達爾的勘探基地進行作業。此外，道達爾公司為北海的作業設備開發了檢查機器人。

  雪佛龍不斷推進數字化。雪佛龍開發了用于檢查內部壓力容器的機械蛇臂系統P100蛇臂機器人檢查系統。該系統在陸上的作業能力已經得到認可，近海石油和天然氣壓力容器的檢查試驗將在雪佛龍的北海油氣項目中進行。蛇臂機器人由鋼絲繩驅動，公司專有軟件控制。這些系統特別適合在狹窄和危險的空間工作，因為它們可以在混亂的環境中導航和移動，只有手臂本身被部署在工作空間中，作為主要的驅動馬達，電子和控制系統遠離檢查區。雪佛龍2017年10月30日宣布與微軟公司建立為期7年的合作伙伴關系。與微軟的戰略合作伙伴關系是雪佛龍數字化轉型計劃的一部分，也是雪佛龍為簡化IT操作的一項努力。采用微軟的Azure平臺將使雪佛龍的IT從基礎設施支持演變為可使用更多先進技術，以及優化勘探、油藏管理、生產運營、中游物流和營銷業務。

  康菲公司借助大數據技術提高鉆井作業效率。該公司利用TIBCO軟件公司的Spotfire可視化數據包對散布在井中的傳感器所收集的信息進行對比分析，通過程序實現鉆頭馬力和鉆速的自動調整，將伊格爾福特頁巖區的鉆井時間縮短了一半。如果公司未來在該頁巖區的3000多口井都采用該方法則可節省數十億美元的費用。

  埃克森美孚致力于海洋勘探潛水機器人研發。麻省理工學院計算機科學與人工智能實驗室的布萊恩?威廉姆斯教授及其團隊正在與埃克森美孚的科學家和工程師合作，設計具有自學能力的海洋勘探潛水機器人。這項技術的直接應用是海洋觀測，可繪制深海地圖，同時可分析未來變化，評估其境況。

  大數據技術在油氣領域的發展趨勢

  目前，油氣業界在大數據技術應用方面的基礎數據管理的挑戰基本已得到解決，使用物聯網、機器學習和云計算分析的軟件工具正在逐步開發和完善。通過大數據，以前很多不可能的事情都可以變成可能，如油田的區塊分析，壓裂的效果、裂縫產生的長度和深度，以及流體流動的效果。通過應用大數據的分析工具，實現開發生產現場狀況錄像監控，降低成本，提高生產效率。如使用無人機進行管道檢查，可利用大數據記錄的周邊農作物的生長情況來判斷有無管道龜裂的情況。

  可以預計的是，油氣行業不久的將來還會實現：隨著4G以及即將到來的5G網絡覆蓋海上項目的智能、遠程操控和運營；將大數據、計算能力、云端、通訊（4G和5G）以及IT（信息技術）和OT（運營技術）技術全部整合到一起的重大突破；增強現實（AR）技術的發展，利用AR技術，處于閥門的地方，可以在終端得到上次維修時圖紙和信息，可以同現狀比較，幫助判斷閥門是否需要更換，或把現場及相關信息發給沒有在場的負責專家共同決定對策。利用AR技術培訓員工，可以不用實物操作，降低了培訓成本。埃森哲公司預計，未來3至5年，油氣產業關注的重點領域包括大數據分析技術、物聯網和移動設備，而在此期間成長最快的領域則將是機器人和無人機、人工智能，以及可穿戴設備。

  但大數據技術應用及推廣仍存在挑戰，如數據挖掘、數據共享與保密、網絡安全、探索新一代可跨地區使用的大數據分析，以及新技術的突破等。因此，油氣業界需要借鑒其他行業的經驗教訓，向大型IT公司尋求幫助，制定更安全、更精簡和更高效生產的數字化路線。

  數字技術助油氣公司打造全新運營模式

  在數字化時代，油氣公司需要改變運營模式，以應對隨機變動的市場環境，同時專注價值創造、利潤率、生產力和利用率，而且將短期投資的重要性置于超長期投資之上。

  油氣產業的業務轉型未來將借助于在數字技術的持續投資。據埃森哲公司的戰略模型分析表明，從傳統運營模式轉向數字化主導的投資組合和運營模式將給企業帶來上萬億美元的發展機遇。2016～2025年，數字化戰略有望為整個油氣行業帶來1.58萬億美元的新增價值。數字化一方面可以提升油氣業的行業價值，如預測性維護、全渠道零售和互聯業務現場、互聯員工、遠程作業中心、動態能源選擇模式等；另一方面也能提升油氣業的社會價值，如幫助客戶實現節約、提升生產率、減少資源消耗、降低二氧化碳排放等。因此，數字化技術不僅能夠給油氣企業帶來全新的發展機遇，同時能夠協助油氣企業打造切實可行的全新運營模式，助力油氣企業實施流程和競爭模式轉型。

  一些油氣公司利用數字技術使企業得到一定的迅速發展，如果這些公司的數字化革新繼續進展順利，行業其他公司也會隨機跟上，整個油氣上游業務流程必定會發生結構性調整，給企業帶來顛覆性的改變，一些傳統崗位比如鉆井工人等將會大幅減少甚至消失，新技術的應用也會產生新的崗位。