油气领域数字化转型智能化发展方法与路径研究

马涛 马良乾 刘冰琰 王伟 毛骏

在过去十年中，数字经济作为一种新兴的、高质量发展的经济形态，得到了快速有效的发展。其特征是直接或间接利用数据来引导资源从而推动新兴生产力的发展。中国将数字经济定义为使用数字化的知识和信息作为关键生产要素、以现代信息网络作为重要载体、以信息通信技术的有效使用作为效率提升和經济结构优化的重要推动力的一系列经济活动；俄罗斯联邦将数字经济定义为以保障俄联邦国家利益为目的，在生产、管理、行政等过程中普遍使用数字或信息技术的经济活动。韩国则直接将数字经济定义为以互联网在内的信息通讯产业为基础所开展的所有经济活动，包括电子交易、互联网购物、搜索服务等。

数字经济主要包括产业数字化和数字产业化两大方面。产业数字化是以改进传统产业（包括农业、工业、服务业等）的耗能、低效、落后的生产方式为主要目的，将数字技术加以融合应用，从而形成对数字经济的新贡献。数字产业化是将信息通信技术、信息产品制造、信息技术服务、软件应用服务等信息业务作为核心产业化发展，为数字经济贡献新的业态、新的模式和新的价值。

数字经济发展为人类社会减少对实体资源（包括人力、土地、能源等）的依赖，获得新的价值增长创造了条件。据中国信息通信研究院发布的《中国数字经济发展白皮书（2020年）》显示，2019年，我国数字经济增加值规模达到35.8万亿元，占GDP比重已达到36.2%，足以说明当今社会正在全面步入数字经济时代。

数字经济发展具有网络化、数字化、平台化、智能化、生态化等特征，在重塑经济发展形态，降低企业生产成本，提升精益生产能力，实现高质量、低碳环保、可持续健康发展方面，数字经济与传统经济相比具有无法比拟的优势。

随着全球数字经济的蓬勃发展，数字化转型智能化发展成为企业快速融入数字经济时代的关键途径，数字化、智能化技术成为驱动与支撑数字经济高质量发展的新动能。

《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要（草案）》中提出了“加快数字化发展，建设数字中国”，打造数字经济新优势，营造良好数字生态的“十四五”时期目标任务；在国务院国资委印发的《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》中也提出了践行新发展理念，促进数字经济和实体经济融合发展，构建新发展格局的总体定位。新一轮科技革命和产业变革迅猛发展，使全球经济正处于一个前所未有的变轨期。在当前复杂多变的国际形势下，加快数字化转型，有效地激发企业创新活力，降低企业创新门槛和成本，加速推进新技术创新、新产品培育、新模式扩散和新业态发展，推动企业更广更深融入全球供给体系，促进我国产业向全球价值链中高端发展。

在此机遇与挑战并存的发展时代，企业唯有抓住机遇勇于迎接挑战，才能在国家战略引领下，走一条具有中国特色的创新发展之路。

2018～2020年，中国石油连续三年发布了勘探开发梦想云V1.0、V2.0和V2020，标志着梦想云平台从理念落地正在走向成熟应用，助力中国石油油气业务驶入数字化转型智能化发展快车道。

“3T”，即信息通信ICT、物联网IoT和数字技术DT，作为数字化转型时代的基础设施，为“ABCDE”，即人工智能（Artificial intelligence）、区块链（Block chain）、云计算（Cloud computing）、大数据（big Data）和边缘计算（Edge computing）等技术的成长与成熟奠定了基础。3T技术在油气行业得到普及应用，对优化简化油气工业工艺流程、提高运营与决策效率提供了数据信息感知、传输到应用的基本保障。

以“ABCDE”为代表的新兴数智技术与传统工业深度融合，在打造新型生产能力、构建新型生产关系、创新新型工业业态、塑造敏捷商业模式等多方面发挥巨大作用。

以物联网、云计算和边缘计算为例，传统的油气生产涉及单井（油井、气井、注水井）、站库（计量站O G M、转油站FPF、中心处理站CPF）、管网（Pipeline）等生产单元，这些生产单元的设备设施又通过可编程逻辑控制器（PLC）、分布式控制系统（DCS）、数据采集与监视控制系统（SCADA）、闭路电视监控系统（CCTV）等进行独立管理和控制。现在通过物联网建设，实现了生产单元设备设施之间的互联互通，经远程终端单元（RTU）、工业交换机等进行数据汇聚与远程传输通信，支撑生产现场的远程智能监测与控制，从而进一步实现现场无人值守、安全操控和减人增效；利用边缘计算技术，将一部分原有在云计算中心通过大数据分析或人工智能技术所实现的预警与报警模型及分析控制功能，前置到生产现场的测控单元中，实现“云-边-端”一体化智能生产测控能力，从而进一步解决因工业现场环境恶劣、通信不畅、传输延时、人工监控难度大等因素导致的现场闭环控制不及时、自动调控不精确等问题，提高整体响应速度和计算效率，如图1所示。

“3T”与“ABCDE”技术在油气价值链上游领域中的应用如图2所示。

油气价值链包括：勘探、评价、开发、生产、集输、储运、炼油、化工与销售等多个环节，产业价值链长，受国家环保政策、价格波动等影响巨大，通过对“3T”与“ABCDE”技术与传统工业过程的融合应用，为油气行业的转型发展提供了强大的动力和能力。

国务院国资委《关于加快推进国有企业数字化转型工作的通知》中给出了国有企业在产品创新数字化、生产运营智能化、用户服务敏捷化、产业体系生态化四个转型方向上的指导意见，旨在产品创新方面，提升产品与服务策划、实施和优化过程数字化水平，打造差异化、场景化、智能化的数字产品和服务；在生产运营方面，推动跨企业集成互联与智能运营，建设智能现场；在用户服务方面建设数字营销网络和敏捷的响应服务体系，探索平台化、集成化、场景化增值服务；在产业体系方面建设产业链数字化生态与协同平台，探索跨企业、跨产业、跨界合作新模式。提出了开展数字新基建、发展数字产业、攻克关键技术三方面的赋能举措，为国有企业数字化转型指明了方向。

（一）中国石油上游业务数字化转型智能化发展实践

中国石油勘探开发梦想云平台，打造了通用的技术底和面向行业共享的“数据+技术+业务”强大的能力中台，面向应用集成、业务场景和业务定制构建了开放、共享的应用前台，支撑上游全业务链数据互联、技术互通、业务协同，助力业务生产、管理、决策和创新的数字化转型与智能化发展，形成了共创、共建、共享、共贏的信息化新生态。

梦想云通过平台化战略，构建了“一湖、一云、一平台、一门户”，改变了以往面向领域或专业的信息化分散建设模式。研发了面向油气业务的数据湖技术，构建了上游集成统一的数据连环湖（“一湖”），形成了强大的数据中台（dPaaS）能力，消除了数据和信息孤岛。采用PaaS云平台技术，构建了通用的技术底台iPaaS，向下实现对基础设施资源（IaaS）的管理、智能调度与共享，向上满足各种微服务组件或应用对资源应用的弹性需求；引入了开源的、面向技术开发与应用的技术中台（tPaaS），包括大数据、AI算法、VR、AR组件等，研发了面向专业领域和专业应用的业务中台（bPaaS），包括地震中心、井筒中心、油藏中心、采油气中心、项目中心、协同研究等专业软件、图形组件、专业工具组件等，全面支撑面向新业务应用的敏捷式开发、对传统业务应用的快速改造和集成与云化（aPaaS），形成了梦想云（“一云”）可持续发展与积累的共享服务中台sPaaS（sPaaS=tPaaS+bPaaS+aPaaS）（“一平台”）和应用前台（SaaS），构成了可复用的强大能力和开放共享的数据生态、技术生态、能力生态、应用生态和运营生态，与传统的信息化建设条块化、长周期、低水平、低复用模式形成了鲜明对比。通过统一身份认证和门户系统建设（“一门户”），支持多种终端接入和个性化功能与应用定制，实现“多人多面、千人千面”的应用模式。

可以看到，通过数据中台可以更好地支撑数据的汇聚、治理的提升、数据的安全、质量的改进和数据价值挖潜，促进油气数据价值的保值、增值与价值潜力拓展。通过云平台技术的应用，一方面助力突破传统业务发展中的瓶颈，降低采购成本和能源消耗，实现了资源的重用与优化；另一方面推进了油气上游业务快速步入“厚平台、薄应用、模块化、迭代式”敏捷模式，更好地赋能油气勘探开发价值链向高质量和高效益方向发展，驱动企业的业务模式重构、管理模式变革、商业模式创新和核心竞争力的提升。

（二）企业数字化转型智能化发展的技术路径

图3给出了企业发展战略与数智技术之间的引领与支撑关系，可以看到企业核心业务是数字化转型的主体，创新创效与高质量发展是数字化转型智能化发展的核心目标，“淘汰旧产能，建立新产能”正在成为企业改革与数字化转型升级的首要目标。

数字化转型智能化发展阶段，不再以单个或一组相关业务对象为核心，而是围绕业务本体，关注业务全链条的优化（即整体优化）与效益最大化（见图4）。这就要求在数字化转型实践中，不断发现耗能、低效、低价值的劣质流程或环节，并通过平台支撑、数智赋能，不断对其“发现—改进-评价—再改进”式的敏捷再造，从而为整个业务链的高效运行与价值最大化提供保障。

基于上述认识，针对企业数字化转型智能化发展战略，给出企业数字化转型方法与路径如图5所示。

按照图4所示的业务敏捷创新模式和图5所示的业务转型方法与路径，基于强大的中台能力支撑，企业业务创新周期将大幅缩短，创新能力不断增强，业务转型升级成为企业发展的强劲动力，创新活动与创新文化成为企业发展的常态，并使企业在市场竞争中保持优势。

（三） 数字化转型的“中台战略”

采用通用的技术底台iPaaS技术，如容器Docker、资源管理与应用调度Kubernetes、微服务Spring Cloud、开发流水线Pipeline等，一方面向下可以更加容易地与基础设施云服务提供商提供的IaaS服务进行匹配，实现对计算资源的有效管理与监控、灵活调度和弹性应用，从而为中小型企业租赁IaaS服务提供了便利；另一方面向上为数据中台、技术中台和业务中台等提供运行环境和面向业务管理、生产运行、动态分析、协同研究和大数据分析等各种需求的数据应用与服务环境。

构建面向共享服务能力的强大中台sPaaS，包括数据中台dPaaS、技术中台tPaaS、业务中台bPaaS和应用软件中台aPaaS等，为应用前台SaaS中的各类业务应用APP提供可复用的数据检索、知识查询、数据建模、数据分析、流程服务、地图服务、图形绘制、专业算法、大数据分析、数据标注、智能计算等微服务组件、中间件、算法、工具等，以及面向业务链条的模块化应用服务，如地震、井筒、油藏、采油气、研究环境等，快速赋能应用，既可满足业务应用场景构建需求，又可满足个性化定制需求。因此，构建强大的中台能力，成为数字化转型智能化发展时期最为关键的“中台战略”。

以数据中台为例，下面给出了数据中台应具备的主要能力和数据生态建设目标（见图6），其中，主要能力与目标包括但不限于汇聚数据、管理数据、治理数据，数据分析、数据洞察、数据完善、应用开发、可靠共享、资产价值增值、知识创造等。

勘探开发梦想云，通过中台能力支持快速构建面向油藏地质、油藏工程、采油气工程的协同研究环境，通过研究工作室或决策主题，将人员、数据、软件、工具、成果、知识等资源与业务流程进行有机整合，支持构建面向项目、岗位、人员和场景的通用与个性化应用环境，如图7所示。

业务数字化是数字化转型的前提，平台化是数字化转型的基础，可视化、协同化、智能化、共享化是数字化转型的手段，智慧化、效益化、价值化是数字化转型的目标。

实践表明，打造稳健的资源底台、强大的能力中台和健康、包容、共享的应用前台，是支撑数字化转型的“三驾马车”，将带领企业驶入数字化转型智能化发展的快车道，助力油气田企业向高质量、效益化发展。

随着数智技术的不断演进，平台在不断升级迭代，业务场景在不断扩展，业务创新在不断涌现，此时的业务本体也在不断发展进化中，数字化转型的价值取得也由业务本体原有的价值范围扩展到本体生态范围。数智技术的应用以及数字化转型的价值效果评价，也在向定量、动态、快速方向发展，价值评价技术与方法向自动化、智能化方向演进，并最终成为平台能力的组成部分，为企业发展战略规划与投资决策提供支撑。

面对数字经济的高速发展，企业需要进行数字化转型升级，并在战略规划、项目组织、投资管理与审批流程、价值评价等方面进行大的调整，才能适应数字化转型智能化发展时代要求。

作者单位：昆仑数智科技有限责任公司