油气行业数字化创新模式与启示

皮光林¹，光新军¹，王敏生¹，陈金峰²

(1.中国石化石油工程技术研究院，北京 100101；2.中国石油华北油田分公司，河北 廊坊 065000)

摘 要： 深入研究油气行业数字化创新模式对推动国内石油公司数字化进程具有重要意义。本文分析了油气行业数字化创新的原因，总结了国际主要油气公司和油服公司的数字化创新模式：通过自主研发，确定数字化前沿技术布局方向；加强技术合作，与科技企业共同开发数字化技术；通过技术并购，提升数字化技术服务能力；开展风险投资，挖掘数字化技术市场潜力。通过上述分析与总结，得到数字化服务已成为油气行业发展新蓝海、业务与技术基础决定石油公司数字化布局与策略、数字化平台对油气行业数字化转型日趋重要、数字化安全风险不容忽视四点启示，并提出了针对性的对策建议。

关键词： 油气行业；数字化；自主研发；技术合作；风险投资

1 数字化内涵

随着信息技术的迅速发展，数字化领域日益成为学术界的研究热点。但关于数字化、数字化转型等内涵仍存在较多争议，有必要加以辨析厘清。2018年3月，国务院发展研究中心发布《传统产业数字化转型的模式和路径》^[1]。根据该研究报告可知，数字化根据其程度的不同，可以划分为信息数字化、业务数字化、数字化转型。这一划分与IT研究与顾问咨询公司Gartner给出的观点一致。按照Gartner的术语表，信息数字化是模拟形式变成数字形式的过程；业务数字化是指利用数字技术改变商业模式，提供数字化业务的过程；数字化转型是指客户驱动的战略性业务转型，不仅需要实施数字技术，还牵涉各部门的组织变革和运营模式变革。由此可知，技术数字化和业务数字化的关键是技术，而数字化转型的关键除技术外，还与企业组织架构是否适应息息相关。总体而言，当前大部分石油公司仍处在业务数字化阶段。

2 油气行业数字化创新原因

2.1 油气行业数字化成熟度较低

自美国页岩气革命以来，数字化在油气行业已经大势所趋。但和其他领域相比，油气行业在数字化革新方面仍存在一定的差距。德勤摩立特调研全球不同行业的数字化成熟度，结果显示,油气行业平均数字化成熟度低于TMT行业(telecommunication,media,technology)、消费品与国防行业、金融服务行业、健康与生命科学行业。麦肯锡在2017年12月发布了中国22个行业的数字化指数，结果显示,中国油气行业整体数字化水平跟通信行业、媒体、金融和保险、娱乐休闲、零售贸易、公用事业、医疗保健、批发贸易等相比存在一定差距。油气行业拥有海量数据，而数字化程度较低，这为其进行数字化创新提供了更多的可能性。

2.2 数字化技术有助于提升油气行业价值

受油价低位震荡、市场竞争激烈等因素影响，油气行业面临较大的挑战，而不断发展的数字化技术能为油气行业创新与转型提供新动力^[2-3]。数字化技术能提供远程作业和生产监控，优化油田生产，提高生产效率，降低生产成本等^[4]。2017年1月，世界经济论坛和埃森哲联合发布的《数字化转型倡议：油气行业白皮书》预计，2016～2025年间，油气行业数字化将为油气企业带来1万亿美元左右的新增价值^[5]。其中，将给油气上游企业带来5 800亿～6 000亿美元新增价值，给中游公司带来1 000亿美元新增价值，给下游企业带来2 600亿～2 750亿美元新增价值。2017年11月，国际能源署(IEA)发布的《数字化与能源报告》显示，如果数字技术得到充分应用，全球油气技术可采资源量将在现有1.4万亿t油当量的基础上，增加750亿t(增幅5%)，相当于当前全球年油气消费量的10倍(图1)^[6]。

* Correspondence: M H Hong, E-mail: elehmh@nus.edu.sg

2.3 数字化技术有助于夯实分析基础，提升油气企业管理水平

图1 数字化技术对全球油气技术可采资源量影响
Fig.1 Impact of digital technology on global technically recoverable oil and gas resources
(资料来源：国际能源署)

在油气勘探开发领域，数字化技术能够整合分析勘探、开发和生产领域的数据信息，帮助油气企业从杂乱无章的资料中发现潜在规律，夯实分析基础。在油气化工领域，数字化技术有助于把握消费者信息与需求，提供更完善的产品与服务^[7]。此外，数字化技术有助于优化管理流程，提升油气企业管理水平。例如，中国石油化工集团公司部分炼厂在生产管控、供应链管理、设备管理、能源管理、安环管控、辅助决策六大业务领域应用数字化技术，推进了生产运营管理的自动化和可视化。

3 油气行业数字化创新模式

油服公司方面，斯伦贝谢在2014年建立了软件技术创新中心(STIC)，主要研究高性能计算、云、物联网、工业互联网、可视化等技术的应用；2016年，斯伦贝谢工业互联网中心成立，专注于云、大数据、工业物联网、自动化、跨平台网络安全等的架构和基础设施开发；2017年1月，斯伦贝谢道尔研究中心(SDR)新建立一个机器人部门，计划利用机器人技术和人工智能实现油田自动化；经过系列研究，斯伦贝谢在2017年9月发布了DrillPlan数字化钻井设计解决方案，能够显著提高钻井作业效率和质量。BHGE高度重视数字化业务发展，数字化解决方案板块是其四大主营业务板块之一。2016年，其研发的工业云服务平台Predix开始运行，向客户提供资产绩效管理、运营分析服务、数据服务、安全服务以及运营优化服务。当前，BHGE正积极推动油田数字化设备与Predix连接，收集分析数据资料，以使勘探开发工作更高效(图2)。

3.1 通过自主研发，确定数字化前沿技术布局方向

㉙ Melanie B．Jacobs，“My Two Dads:Disaggregating Biological and Social Paternity”，Arizona State Law Journal，809(38)，2006，p．837．

数字化已成为油气行业实现转型发展的重要战略机遇。国内外油气公司聚焦市场需求，加强自主创新，积极探索数字创新的前沿技术，推动业务数字化和数字化转型。

BP风险投资公司成立于2004年，数字化转型、移动出行、生物和低碳产品、碳管理、电力和存储正成为其关注的5大风险投资新兴领域。当前，BP主要对区块链、人工智能、认知计算等数字化技术进行风险投资。2017年6月，BP风险投资公司对人工智能和认知计算公司Beyond Limits投资2 000万美元，试图推动后者在AI领域的专业技术应用于油气领域，提高决策速度和质量。此外，BP还投资了Xpansiv、Fotech、Xact等公司，以利用数字技术推动公司全面发展。

壳牌于1998年成立科技风险投资公司(STV)，是最早成立风投机构的国际大型石油企业^[10]。壳牌主要投资石油与天然气、可再生能源、数字化技术、新燃料、基金与孵化器等领域。在数字化方面，STV投资了FarePilot、WonderBill等2家公司。其中，FarePilot是一个移动约车平台，于2018年1月在英国伦敦获得个体出租车运营服务牌照。该平台将为出租车司机识别和推荐用车需求高发区域，继而为车辆和乘客提供全订单完整预定服务。由此，壳牌成为首个进入欧洲乘用车预定服务市场的石油企业。

油气公司是油气行业数字化创新的主角，因此，本文将主要从公司视角分析油气行业数字化创新进程。近几年来，以雪佛龙、壳牌(Shell)、英国石油公司(BP)等为代表的油气公司，以斯伦贝谢(Schlumberger)、BHGE等为代表的油服公司日益重视数字化技术，采取多种形式推动数字化创新。

3.2 加强技术合作，与科技企业共同开发数字化技术

数字化技术正以飞快的速度改变着油气行业，油气传统技术与大数据、云计算、人工智能等技术的结合，成为了日趋活跃的细分市场。过去几年，油气企业纷纷开展对外合作，掀起了一场数字化升级和数字化业务发展的竞赛。由表1可知，2014～2018年，开展数字化合作的油气企业越来越多，合作的内容也越来越广泛，涉及到数字技术的多个方面，包括大数据、云计算、物联网、人工智能、认知计算、区块链等。此外，油气企业之间开展数字化合作的案例较少，主要是跟谷歌、微软、英特尔、IBM、华为等科技企业强强联合(图3)。这一方面是因为数字技术并不是油气公司的专长，另一方面也因为科技企业看好油气行业发展前景。

图2 Predix云服务平台架构与服务
Fig.2 Predix architecture and services
(资料来源：BHGE公司官网)

表1 2014～2018年油气企业数字化合作主要事件
Table 1 Main events of digital cooperation of oil and gas enterprises from 2014 to 2018

资料来源：各公司官网

图3 2014～2018年油气企业与科技企业数字化合作图
Fig.3 Digital cooperation map between oil and gas enterprises and technology enterprises from 2014 to 2018

3.3 通过技术并购，提升数字化技术服务能力

雪佛龙继壳牌公司之后，于1999年成立了科技风险投资公司(CTV)，致力于推动新兴技术创新，改善雪佛龙基础业务运营^[11]。信息技术是CTV关注的5大风险投资领域(石油与天然气、先进材料、通信与网络、新兴/替代能源、信息技术)之一。截至2018年6月，雪佛龙投资了5家数字化技术公司，分别是Maana、Moblize、NSS labs、Panzura、Veros systems。其中，Maana公司开发了Manna知识管理平台，利用其专有的AI算法，将专家知识和各个孤岛的数据相结合，帮助企业员工做出更好更快的决策，从而达到优化客户资产和决策程序、降低成本并提高效率的目的(图5)。

图4 2017年油气市场并购驱动因素
Fig.4 Main drivers of M&A activity in oil and gas market in 2017
(资料来源：科尔尼管理咨询公司)

油气市场发生的大量数字化技术合并与收购事件进一步论证了这一变化。2016年12月，英国劳氏船级社(业务包括海上钻井平台检验、认证等)收购了RTAMO公司，将利用RTAMO在云计算方面的优势，改变石油公司钻井平台的维护计划，降低维护频率和成本。2017年7月，GE油气与贝克休斯正式合并，新成立的BHGE成为了一家数字化综合性油田服务公司。2017年6月，美国领先的陆上钻井公司赫默里奇佩恩(H&P)以7 500万美元收购Motive Drilling Technologies，后者研发的钻头导向系统是应用认知计算指导定向钻井过程的行业领先者^[9]。2017年12月，H&P收购Magnetic Variation Services，进一步提升了公司定向钻井精度和井壁结构优化能力。2017年9月，全球最大的陆上石油钻探公司纳伯斯工业(Nabors Industries)收购挪威机器人钻井系统公司(RDS)，计划将RDS领先的机器人钻井技术应用到其现有和新造钻机中，完善钻井自动化解决方案。2017年12月，Nabors Industries收购Tesco公司，继续强化钻井自动化和分析领域的能力。2018年1月，壳牌旗下的贸易部门收购了基于区块链的初创公司Applied Blockchain的少数股权。

3.4 开展风险投资，挖掘数字化技术市场潜力

1998年以来，石油行业公司风险投资机构数量逐渐增加，投资领域集中在油气上游技术、清洁技术、数字技术、其他领域(包括健康安全环保、下一代交通和先进材料等)。2014年低油价以来，石油行业数字技术投资上升趋势较快，投资活动则聚焦于数字分析与数字平台、机器人、无人机等领域。其中，壳牌、雪佛龙、BP等油气公司是进行数字技术投资的主要企业，油服公司则较少开展风险投资。

油气公司方面，挪威国家石油公司(Equinor)于2017年制定了一个包含6个子项目(数字安全、下一代井口交付、井下数据分析、未来油田、数据驱动操作、过程数字化和商业洞察力)的数字路线图，并建立了数字学院和数字化中心，后者主要负责协调和管理公司的数字化业务，开展大数据分析、机器学习、人工智能等数字化技术研发。挪威国家石油公司计划到2020年投入2.4亿美元发展数字化技术，以支撑公司提出的始终安全、高价值和低碳战略。2016年，壳牌公司在既有的天然气一体化事业部中增加新能源业务，新建天然气一体化和新能源事业部，以期借助数字化技术推动新燃料和新能源发电业务发展。为此，壳牌组建了数字化技术团队，积极推动3D打印、机器人、计算技术、先进分析技术、物联网等数字化技术的研发。BP成立了数字创新机构(DIO)，并与BP其他研究组织合作，探索数字创新的前沿技术，当前研究的重点领域包括认知计算、分布式分类账技术、机器人技术等。道达尔(Total)在其战略创新机构中建立了数字化部门，研发创新投资组合设立6大方向，石油数字化是6大研发创新方向之一。

设计中的质感主要是体现在设计建筑物的风格上面，大型的建筑往往更能体现质感，在一些大型的建筑物上面往往使用的是粗犷的装饰物，这主要是给人那种磅礴的气势，并且也能够带来一种厚重感，让人觉得舒适，如果想要人的身心愉悦，就需要非常重视设计中的质感体现，建筑物的外观和他的风格，以及整个设计的风格，都应该考虑怎么样应用这些。

并购是油气企业获取数字化技术、推动数字化转型的重要途径。2017年10月，科尔尼管理咨询公司发布《2017油气行业并购报告》^[8]。该报告调研了油气行业主要公司的高层管理者，结果显示，油气行业并购的驱动因素发生了重要变化，获取数字技术等新能力、建立替代能源投资组合正成为油气行业并购新焦点(图4)。

图5 Maana知识管理平台
Fig.5 Manna knowledge platform
(资料来源：Maana公司官网)

在对照组常规治疗的基础上，再予疏血通注射液6 mL兑入0.9%氯化钠注射液250 mL中，1次/d静脉滴注。治疗4周为1个疗程，共1个疗程。

4 启示与建议

1) 数字化服务已成为油气行业发展新蓝海。数字经济与油气行业的渗透融合已成为大势所趋，国际大型油气公司、油服公司均围绕新一代数字技术构筑竞争优势，抢占未来发展主导权。国内石油企业应积极把握这一变革趋势，明确自身所处的数字化发展阶段，研究制定切实可行的数字化发展方向与路径，加速推动业务数字化和数字化转型。

2) 业务与技术基础决定石油公司数字化布局与策略。通过分析可知，国际油服公司主要关注应用数字技术提升勘探开发效率、降低成本；油气公司则把数字技术当作自身向综合性能源公司转型的利器，基于数字技术进行了更广泛和多元化业务的探索，以应对能源转型带来的挑战。在向数字化方向发展时，油气公司应基于信息技术基础，采取自主研发、技术合作与并购、风险投资等方式，注重数字化投入的力度和方向，推动数字技术与自身业务发展深度融合。

足迹广度表征区域自然资源流动性的强弱，如果区域面积广阔、资源丰富、生态承载力较强，则该区域内足迹广度较高；反之如果区域资源禀赋调教较差且人口密度较大，则足迹广度相对较低。足迹广度在一定程度上可以体现代内公平，其构成情况可以反映区域流量资本消耗的比较优势[2]。

3) 数字化平台对油气行业数字化转型日趋重要。数字化平台逐渐成为油气企业数字化转型的核心引擎，对内整合后台系统能力与数据资源，对外向客户提供数字化运营所需的业务能力与技术支持。国际油气公司和油服公司纷纷推出数字化工作平台(如道达尔Optimizer平台、斯伦贝谢DELFI平台、康士伯Kognifai平台等)，为油气从勘探到开发生产建立全新流程。国内石油公司应积极部署实施数字化平台战略，根据企业实力自建共建数字化平台，或接入市场公有云平台，为数字化发展奠定基础。

4) 油气行业数字化安全风险不容忽视。数字化在推动油气行业发展的同时，也使油气公司更多的勘探开发、工程技术服务建立于互联网之上，网络安全风险(磁暴、网络攻击、数据泄露等)与日俱增。石油企业应从各个角度审视自己的数字生态系统，制定有效的安全战略和安全管理计划，加强员工安全知识与意识培训，最大限度地应对和防范数字化安全风险。

参考文献

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Practice and enlightenment of digital innovation mode in oil and gas industry

PI Guanglin¹,GUANG Xinjun¹,WANG Minsheng¹,CHEN Jinfeng²

(1.SINOPEC Research Institute of Petroleum Engineering,Beijing 100101,China;2.PetroChina Huabei Oilfield Company,Langfang 065000,China)

Abstract :It is important to study the practice of digital innovation mode in oil and gas industry for promoting the digitalization process of domestic oil companies.This paper analyzes the reasons for digital innovation in oil and gas industry,and summarizes the digital innovation models of major international petroleum companies and oil service companies:through independent research and development to speed up the layout of the digital frontier technology;strengthen technical cooperation and develop digital technology with technology companies jointly;through technology mergers and acquisitions to enhance digital technology capabilities;conduct venture capital to tap the market potential of digital technology.Then four aspects of enlightenments are obtained:digital service has become a new direction for the development of oil and gas industry;business and technology foundations determine the digital layout and strategy of petroleum companies;digital platform is becoming important for the digital transformation of the oil and gas industry;digital security risks should not be ignored.Finally,this paper puts forward targeted countermeasures and suggestions.

Keywords ：oil and gas industry;digital;independent research and development;technical cooperation;venture capital

中图分类号： TE9

文献标识码： A

文章编号： 1004-4051(2019)10-0117-05

收稿日期 ：2018-08-13

责任编辑：刘硕

第一作者简介 ：皮光林(1988-)，男，博士，高级经济师，主要从事能源政策和石油工程战略规划研究，E-mail：piguanglin@126.com。

引用格式 ：皮光林，光新军，王敏生，等.油气行业数字化创新模式与启示[J].中国矿业，2019，28(10):117-121,130.doi:10.12075/j.issn.1004-4051.2019.10.002

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