早在20世纪80年代，数字技术就已经开始在油田应用，比如探明资源储量、了解生产潜力、改善健康与安全、提升边际运营效率等。20世纪90年代以后，数字化油田技术更是席卷了整个油气行业，只是绩效提升非常有限。近几年随着计算机硬件和软件性能的提高，互联网等通信环境的改进，数据保存量的增大，云系统的发展等利用大规模数据的环境的完备，大数据技术在各种产业领域开始得到积极利用，同样也在迅速改变着油气业的全球经营方式。通过数字化技术识别发展机遇的大数据分析技术能够整合勘探、开发和生产领域所有保存下来的信息，帮助企业发现最佳定位，有望给整个行业带来长足发展的机遇。
油气公司纷纷投资大数据技术
在2014年下半年开始的低油价时代，油气行业的追求从大生产转变为利润更高、效率更高。油气公司赖以生存的是尖端技术的应用，越来越多的油气公司将采用大数据技术作为应对低油价的主要措施之一，这些油气公司纷纷投资于数据分析和大数据技术，加大与IT公司合作，以求降低更多的生产成本，提高效率，增加收益。
据安永会计师事务所2017年对全球75家大型油气公司的调研结果显示，近两年来在数据分析领域投资超过1亿美元的公司有51家，占68%；近四分之三的公司计划将投资预算的6%～10%用于数字技术。数字技术为油气上游产业的转型提供了重要的契机，适应了较长期的低油价。
Devon公司从2012年开始投资大数据相关技术以来，90天的井口初始产量日均提高了450%，而钻井、完井和运营费用比2014年下降了40%，总成本比2014年下降34%。除去油价下跌带来的供应商降价，大数据的应用也功不可没。到目前为止，Devon公司开发了9个应用大数据的软件并应用于生产过程。Devon公司开发了基于人工智能和机器学习的实时钻头跟踪程序，对全公司所有约5000口井的数据进行24小时365天的全年采集汇总，通过把开发井和生产井的数据接入互联网，可随时确定水平钻井的角度和钻头处压力，从公司科技中心就能向现场及时发出明确作业指示，有利于提高生产效率、削减成本和防止事故。
Devon公司还开发出了提前15秒警告支撑剂堵塞即将发生的人工智能程序，该程序在使用中逐步改进，目前已经成为可以基于多项因素做出决定性判断的程序，大大降低了公司支撑剂堵塞发生率。Devon公司研究出全美页岩区块剩余油气可视化—交互式地图程序。该程序包括了全美陆地48个州过去10年10万口水平井的数据。每计算一遍当前所剩余油气量并以交互式地图的方式呈现出来，只需短短10分钟时间。工程师可以使用该交互式地图快速做出至少两类重要的决策：快速找出理想的再次压裂井和快速找出理想的矿权租赁区块。基于设备故障的大量历史数据，以及每次故障相关联的各种因素，Devon公司开发出了可以预测哪些井的人工举升设备更有可能出现故障，从而不再使用周期性的设备检查方式，由数据分析程序每天自动地告诉现场技术员需要巡视和检查的设备。这种方式大大降低了设备故障率，并且节省了大量开支。
Apache公司利用机器学习技术，开发了可替代人工预测的生产预测方法，现应用于巴肯、二叠盆地等非常规油田的生产。该公司还开发了分析产量递减曲线的软件，用于评价在产井。如从至少有5年生产历史的巴肯层的生产井群的分析中抽取连续生产的136口井中，挑选出可进行重复压裂的井。
2017年5月，挪威国家石油公司（Statoil）专注于大数据分析、机器学习、人工智能等数字化技术研发。Statoil希望充分利用数字技术快速发展的现状，抓住一切机遇努力发展自身技术水平，完成包括数字化安全、可靠与可持续性，数字化进程，油藏钻井数据分析，下一代井口交付，未来油田，数据驱动操作和商业化等七个数字化方案的路线。目前，该公司主要在钻井作业自动化和远程作业操作取得了一些进展。为了实现自动化钻井，使钻井的操作效率更高、可预测性更强、成本更低且更加安全，Statoil对从事石油钻井自动化研究的公司进行了投资。此外，挪威机器人钻井系统公司获投资4500万美元用于开发钻井机器人。该公司的钻井机器系统2017年已应用在半潜式钻井平台上，有望1年缩短30～40日的作业时间。
Noble公司加强数字化业务，保持竞争力。2017年3月，Noble与通用电气公司进行数字钻机解决方案合作，通过数据分析进行数据驱动钻进作业，提高钻井效率，削减了约20%的海上钻井费用。Noble公司在4个海上钻井项目中使用通用电气公司开发的海上资产性能管理和运营优化服务软件。通过维修预测软件和在线监视，检测出钻井设备中处于非标准状态的设备，进行早期预报。对设备进行预测性维护，优化运营，避免减少无计划的停机现象，控制全部钻井船的成本，提高钻井效率，减少第三方服务的费用。
BP也意识到大数据对企业发展的机会所在，有助于更好地了解储层活动、增加炼厂效率、提高生物燃料产量，并做出更好的交易选择。BP公司是数字油田的先驱者之一，制定的未来油田计划包括：在墨西哥湾和北海安装2000公里长的光纤电缆，使陆上专家能够与近海工程师直接沟通。实时监控所有的主要资产。在挪威的valhall油田布局全球第一个油田地震生涯系统。2016年11月，BP和GE公司联合推出了油气生产数字化解决方案，应用于BP在墨西哥湾的海上平台，管理油气生产，提高了墨西哥湾炼油厂的效率。
2013年，BP在休斯敦建立了全球最大的研究计算机中心之一的高性能计算中心，拥有全球最大的商用研究超级计算机。中心的TDRM油藏模拟软件，可以帮助地震成像团队模拟、处理、预测储层的情况，更清楚地看到地球表面下的结构，并确定复杂储层最佳的钻井位置，显著减少了分析地震数据所需的时间，加快油田开发决策过程。这些成果确保了BP公司在地震资料处理领域的领先地位，在进行重大区块投资时体现了重要参考价值，在里海、特立尼达和多巴哥、北海、墨西哥湾和印度尼西亚的业务都受益匪浅。为了继续巩固在大数据和数据分析方面的技术，BP2014年建立了新的专业数字中心DCoE ，开启了石油专业大数据序幕。DCoE由BP上游业务部门管理，专注于行业分析，将在过去成绩的基础上，加快BP在石油生产领域数字化的步伐。这个中心计划成为整个BP公司的专业资源库。
道达尔公司专注机器人研发。2013年12月，道达尔公司与法国国家科研署（ANR）共同启动油气作业现场自主机器人挑战赛项目。在2020年前，ARGONAUTS将会被投入到道达尔的勘探基地进行作业。此外，道达尔公司为北海的作业设备开发了检查机器人。
雪佛龙不断推进数字化。雪佛龙开发了用于检查内部压力容器的机械蛇臂系统P100蛇臂机器人检查系统。该系统在陆上的作业能力已经得到认可，近海石油和天然气压力容器的检查试验将在雪佛龙的北海油气项目中进行。蛇臂机器人由钢丝绳驱动，公司专有软件控制。这些系统特别适合在狭窄和危险的空间工作，因为它们可以在混乱的环境中导航和移动，只有手臂本身被部署在工作空间中，作为主要的驱动马达，电子和控制系统远离检查区。雪佛龙2017年10月30日宣布与微软公司建立为期7年的合作伙伴关系。与微软的战略合作伙伴关系是雪佛龙数字化转型计划的一部分，也是雪佛龙为简化IT操作的一项努力。采用微软的Azure平台将使雪佛龙的IT从基础设施支持演变为可使用更多先进技术，以及优化勘探、油藏管理、生产运营、中游物流和营销业务。
康菲公司借助大数据技术提高钻井作业效率。该公司利用TIBCO软件公司的Spotfire可视化数据包对散布在井中的传感器所收集的信息进行对比分析，通过程序实现钻头马力和钻速的自动调整，将伊格尔福特页岩区的钻井时间缩短了一半。如果公司未来在该页岩区的3000多口井都采用该方法则可节省数十亿美元的费用。
埃克森美孚致力于海洋勘探潜水机器人研发。麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室的布莱恩∙威廉姆斯教授及其团队正在与埃克森美孚的科学家和工程师合作，设计具有自学能力的海洋勘探潜水机器人。这项技术的直接应用是海洋观测，可绘制深海地图，同时可分析未来变化，评估其境况。
大数据技术在油气领域的发展趋势
目前，油气业界在大数据技术应用方面的基础数据管理的挑战基本已得到解决，使用物联网、机器学习和云计算分析的软件工具正在逐步开发和完善。通过大数据，以前很多不可能的事情都可以变成可能，如油田的区块分析，压裂的效果、裂缝产生的长度和深度，以及流体流动的效果。通过应用大数据的分析工具，实现开发生产现场状况录像监控，降低成本，提高生产效率。如使用无人机进行管道检查，可利用大数据记录的周边农作物的生长情况来判断有无管道龟裂的情况。
可以预计的是，油气行业不久的将来还会实现：随着4G以及即将到来的5G网络覆盖海上项目的智能、远程操控和运营；将大数据、计算能力、云端、通讯（4G和5G）以及IT（信息技术）和OT（运营技术）技术全部整合到一起的重大突破；增强现实（AR）技术的发展，利用AR技术，处于阀门的地方，可以在终端得到上次维修时图纸和信息，可以同现状比较，帮助判断阀门是否需要更换，或把现场及相关信息发给没有在场的负责专家共同决定对策。利用AR技术培训员工，可以不用实物操作，降低了培训成本。埃森哲公司预计，未来3至5年，油气产业关注的重点领域包括大数据分析技术、物联网和移动设备，而在此期间成长最快的领域则将是机器人和无人机、人工智能，以及可穿戴设备。
但大数据技术应用及推广仍存在挑战，如数据挖掘、数据共享与保密、网络安全、探索新一代可跨地区使用的大数据分析，以及新技术的突破等。因此，油气业界需要借鉴其他行业的经验教训，向大型IT公司寻求帮助，制定更安全、更精简和更高效生产的数字化路线。
数字技术助油气公司打造全新运营模式
在数字化时代，油气公司需要改变运营模式，以应对随机变动的市场环境，同时专注价值创造、利润率、生产力和利用率，而且将短期投资的重要性置于超长期投资之上。
油气产业的业务转型未来将借助于在数字技术的持续投资。据埃森哲公司的战略模型分析表明，从传统运营模式转向数字化主导的投资组合和运营模式将给企业带来上万亿美元的发展机遇。2016～2025年，数字化战略有望为整个油气行业带来1.58万亿美元的新增价值。数字化一方面可以提升油气业的行业价值，如预测性维护、全渠道零售和互联业务现场、互联员工、远程作业中心、动态能源选择模式等；另一方面也能提升油气业的社会价值，如帮助客户实现节约、提升生产率、减少资源消耗、降低二氧化碳排放等。因此，数字化技术不仅能够给油气企业带来全新的发展机遇，同时能够协助油气企业打造切实可行的全新运营模式，助力油气企业实施流程和竞争模式转型。
一些油气公司利用数字技术使企业得到一定的迅速发展，如果这些公司的数字化革新继续进展顺利，行业其他公司也会随机跟上，整个油气上游业务流程必定会发生结构性调整，给企业带来颠覆性的改变，一些传统岗位比如钻井工人等将会大幅减少甚至消失，新技术的应用也会产生新的岗位。
(审核编辑: phoebe)
