人工智能如何改善石油天然气行业的维护和安全

How AI Can Improve Maintenance and Safety for the Oil and Gas Industry

截至 2011 年¹ ，石油和天然气占世界主要能源的一半以上，到²⁰²³ 年将产生约 4.3 万亿美元的收入2。虽然全面转向更清洁、更可再生的能源需要一定的时间和努力，但石油和天然气能源可以从人工智能中受益，尤其是在两个关键领域：维护和安全。

一项调查发现，超过 92% 的石油和天然气公司积极投资于人工智能或计划在^不久的将来投资于人工智能3。除了维护和安全，人工智能还能简化油气田的各个方面，包括需求预测、勘探、法规遵从和供应链管理。

在本博客中，我们将介绍人工智能如何在这些领域改善石油和天然气公司的流程并节约成本。

石油和天然气作业的预测性维护

人工智能驱动的预测性维护正在彻底改变企业的资产维护方式，以确保更高的可靠性、降低风险并节约成本。

石油和天然气行业的维护工作传统上都是按照固定的时间间隔或根据需要来安排的。这往往会导致过度维护或意外停机。然而，人工智能使公司能够快速扫描历史维护信息和实时运行数据，提前预测设备故障，并在故障发生前采取行动。

机器学习工具可以持续分析众多泵、钻孔机和压缩机的状态，以识别模式并通知操作员可能出现的故障和失灵。这样，操作员就能积极主动地开展维护活动，例如更换即将发生故障的部件。

管道和炼油厂也可以从基于人工智能的预测性维护中受益。人工智能系统可以检查有关管道结构完整性和炼油过程的数据，这样公司就可以在最佳时间安排维护，从而提高安全性和设备寿命。

使用数字双胞胎创建 1:1 模型

数字孪生是一种以人工智能为基础的创新技术，用于支持预测性维护。数字孪生是现场资源的数字复制品。数字资源不断更新运行数据，包括维护历史和运行信息。然后，机器学习算法会识别异常情况，以检测资产故障的早期迹象，并使操作员能够安排维护。

数字双胞胎还有其他应用。^壳牌公司（Shell4）在开发深水油气田时使用了数字孪生技术。在实际施工前，壳牌会进行模拟并测试不同的配置，以确保基础设施在安全和效率方面得到优化。与此同时，挪威能源公司^Equinor5 使用现有或计划中的石油和天然气设施的数字孪生，使运营商能够在无风险的环境中充分了解设施的性能和维护情况。

利用人工智能提高炼油厂的安全性

保护人员、设备和环境是石油天然气行业的首要问题。基于人工智能的预测性维护使公司能够在问题变成安全隐患之前发现问题并安排维护。这可以降低事故风险，为员工创造更安全的工作条件。

基于人工智能的工具还可以进行直接、实时的安全监控。传感器可以监控设备功能、环境条件甚至工人活动。人工智能工具可以通知员工任何安全问题，以便采取纠正措施，防止安全事故的发生。

在运输方面，人工智能工具可以根据交通和天气条件确定石油和天然气产品的最佳运输路线，从而最大限度地降低运输危险物质时发生事故的风险。这些工具可以分析交通、天气和道路数据，找出最安全、最高效的运输路线。

通过模拟实现更安全的油气作业

人工智能驱动的沉浸式模拟可以在石油和天然气设施中创建逼真的环境，使操作人员能够练习执行安全程序和应对有毒物质泄漏、火灾和关键设备故障等事故。这使操作员能够熟练执行标准协议，并节省实体模拟和现场演练的成本。

埃克森美孚一直是基于人工智能的模拟培训领域的先驱。2013 年，埃克森美孚卡塔尔研究院⁶共同创建了一个天然气处理设施的沉浸式操作员培训模拟器，其中包括 300 多个交互式控制设备。

该模拟器描绘了三维旋转阀门和仪表，并提供增强型四维反馈，包括触觉反应、气味、振动和风。2015 年，埃克森美孚授予 EON Reality Inc.

人工智能在石油和天然气领域的未来

人工智能有望为石油和天然气行业带来显著的流程改进和成本节约。多家公司已对人工智能技术进行了大量投资，并正在从中获益。

未来采用人工智能所面临的一个挑战是，公司将使用这些工具来增强其现有流程，而不是改造其流程，以充分发挥这些工具的潜力。这一挑战存在于各行各业：只有 8% 的公司采取了支持全面采用人工智能的做法⁷。尽管如此，石油和天然气行业的人工智能市场仍将继续增长。据预测，石油和天然气行业的人工智能市场规模将从 2024 年的 31.4 亿美元增至²⁰²⁷ 年的 57 亿美元7。