数字孪生石油化工产业实施方案

近年来数字孪生技术在石油化工行业的应用发展揭示了其在该领域面临的主要挑战，并深入探讨了未来发展趋势。通过开展包括生产过程建模与参数优化、工艺参数设计与仿真以及系统健康监测与远程维护等在内的实际应用场景研究，在石油化工领域显著提升了数字化和智能化水平。北京智汇云舟科技有限公司经过6年的持续研发积累，在相关技术储备上取得了重要成果，并推出了包括"3DGIS+视频融合+时空位置智能（LI）技术首创"的实景数字孪生技术和多个核心产品：①方案; ②平台; ③一体化设备等；作为目前数字化转型中最具潜力的应用方向之一，在多个行业持续快速推进 its development.

1、油气勘探开发综合系统数字化

通过物联网（IoT）、云计算（CB）、大数据（BD）以及人工智能（AI）等先进技术手段，在充分分析和挖掘现有的油田勘察数据资源的基础上探索油气勘察开发中的数字孪生构建方法，并将油气勘察开发所处的物理空间转化为虚拟数字空间与其数字化孪生平台进行整合应用

依据这种理论基础,中油瑞飞开发了一种即为'石油大脑'的技术体系.该系统通过整合虚拟现实技术,在数字虚拟模型上实现了油气现场勘探开发与状态管理.同时,还涵盖了员工培训与现场可视化作业.此外,还提供了场外专家在线指导等功能.目前该系统已广泛应用于西南油气田.大庆油田以及渤海湾地区等的开采与钻探作业中.

2、石油工程装备全生命周期数字化

基于现有的石油工程装备管理平台进行全数字化技术研究；搭建相应的工业物联网架构；探索设计、生产、操作、经营和维护等各生命周期环节间的数据关联性；通过数字孪生系统实时监控并保证产品质量；利用数字孪生系统远程验证各项关键指标以确保数据准确性；优化设备性能并革新生产工艺流程；无需前往现场即可完成相关操作；全面实现数字化的石油工程装备管理与应用；最终目标是推动智能石油工程建设向智慧化方向发展

该系统通过持续发展与完善进一步扩大与成熟的示范应用范围，并带动全国其他油田逐步推广使用该系统，在石油工程装备管理中推动数字孪生技术的更广泛的应用

3、钻井过程数字孪生

基于半潜式钻井平台的数字化研究工作展开后，在数据驱动的信息空间中构建物理信息系统以监测和评估设备运行状态的基础上实现了对钻井平台关键设备状态变化进行动态模拟与预测分析，并最终达到了使钻井平台与虚拟空间模型之间相互映射、相互指导的目的

当前阶段，美国通用电气公司借助工业互联网平台，在与诺贝尔公司、美国船级社及马士基钻井公司等知名合作伙伴达成全面战略合作后，在全球率先启动了数字钻井船及数字孪生体的技术研发项目。该系统预计将在未来几个月内完成初步设计工作。展望未来，在钻井全生命周期管理中推广数字孪生技术的应用前景广阔：通过整合多种先进技术对地面及井下数据进行全面采集与分析，并筛选出最佳施工方案；同时能够预判施工过程中的潜在风险并提出应对措施等。

4、石油管道数字孪生建设

石油运营商可借助在线监测系统收集管内运行数据，并面临如何有效获取这些数据并实现可视化这一难题。数字孪生技术基于虚拟现实手段生成三维石油管道结构图像。操作人员通过分析该虚拟图像，并结合全息投影眼镜使用即可直观观察管内状况。与此同时，在地质变化重点区域应用热图成像技术，则能够更准确地识别小裂纹、裂缝、腐蚀斑点以及可能的变形区域等潜在隐患。

该技术被列入一项重要奖项之中——2018年国际石油十大科技进展之一，并已在加拿大Enbridge公司被广泛应用于实际项目。经实验证明采用了这项技术后可大幅减少管道数据分析与处理所需的时间，并显著提升了评估速度与准确性。这些实践成果有力证明了这项技术的有效性在实际应用中得到充分体现。

5、石化行业数字工厂应用平台

传统的石化工厂信息系统多采用以传统业务驱动为核心的设计模式。其典型组成部分包括如企业资源计划（EPR）、制造执行系统（MES）等基础模块，并配备有维修管理系统和安全环保保障体系等辅助设施。现代新型石化工厂则在此基础之上增添了一系列智能化技术手段，并通过不断优化和完善现有的信息化体系架构，在实现数字化转型的同时也显著提升了生产效率和管理效能。

尽管石油化工行业数字孪生研究已取得一定成果,但就目前实际运用情况来看,其推广仍处于起步阶段.国内数字孪生技术主要在大型企业如中国石油、中国石化等开展试点,而中小企业由于缺乏相应的技术支持及必要设备配置,成功案例极为有限.此外,国家尚未出台一套完整的数字化标准体系,在管理制度方面也存在诸多不足之处.鉴于此,推广范围内的系统性应用仍面临诸多挑战.

石油化工作为国家关键领域之一，在推动行业发展方面发挥着不可替代的作用。借助数字孪生技术的应用，推动行业技术水平的提升，并显著提升了经济效益与社会效益。当前，在石油化工生产过程建模与参数优化、工艺参数设计与仿真、系统健康监测与远程维护等领域已展开应用研究工作，并取得了良好的进展。然而，在石油化工领域推广数字孪生技术仍面临诸多挑战。在不久的将来，石油化工领域的数字孪生将在标准体系构建、融合5G技术的数据采集与传输、智能信息处理算法等方面继续开展深入研究工作。