行業灼見,賦能未來 | 分子建模和數據科學如何支援油氣行業數位化研發?

數智探索,行業變革

近年來,儘管全球能源格局正在發生深刻變化,石油與天然氣(Oil&Gas)依然是世界一次能源消費的主體。同時,由於人們對清潔、綠色環境的呼聲日益高漲,衆多石油與天然氣公司將不得不尋找新的創新方式來保持其相關性和盈利能力。在創新探索的旅途上,新一代數位化技術已然成為傳統油氣行業變革的助推器。

世界經濟論壇研究數據表明,油氣行業的數位化之路已經開啓,到2025年數位化可為石油和天然氣行業提供約1.6萬億美元的價值。數位化技術與油氣行業的深度融合正驅動油氣數位化轉型。結合業務場景的數位化及人工智慧技術,實現數據協同和數據驅動決策,正在成為國際油氣企業的數位化戰略重點。敏捷,高效,靈活的數位化新模式正引領油氣顛覆性技術創新,必將給整個油氣行業帶來巨大變革。

以虛馭實,智「達」未來

研發領域是石油天然氣行業的上游龍頭板塊,如何應用數位化技術助力研發業務轉型,縮短研發周期,優化研發成本,從而有效地帶動下游產業,促進整個石油天然氣產業鏈的提升,是行業發展與創新轉型的重中之重。

達梭系統作為3DEXPERIENCE公司,為企業和個人提供虛擬世界,暢想可持續創新,實現產品、自然與生命的和諧狀態。達梭系統3DEXPERIENCE® 平臺面向石油石化行業全產業鏈,提供跨專業、跨地域、跨組織的數位化整體解決方案,針對石油天然氣行業的研發業務提供支援。

達梭系統的BIOVIA品牌提供一體化的V+R智慧研發解決方案,專注過程製造研發,覆蓋研究實驗室、開發實驗室、質量實驗室,通過統一數據平臺關聯實驗室業務和運維,將分子模擬,數據挖掘和實驗室資訊化管理有效結合在一起,“未來”實驗室提供:學習能力,判斷能力,邏輯推理能力,和預測能力。

圖一 : 達梭系統BIOVIA石油與天然氣(O&G)行業客戶
圖一 : 達梭系統BIOVIA石油與天然氣(O&G)行業客戶

達梭系統BIOVIA與全球O&G行業領跑者保持著超過20年的良好合作關係(見圖1),能夠為用戶提供基於七個不同維度的數位化研發解決方案(見圖2),幫助企業加速產品上市,獲得行業領先。

圖二: 達梭系統BIOVIA 解決方案
圖二: 達梭系統BIOVIA 解決方案

技術登場,實力說話

以下將針對其中尤為重要的三個部分內容結合企業的優秀實踐進行具體介紹。

01.利用分子建模模擬仿真工具加速研發創新(Molecular Modeling & Simulation)

通過模擬優先(in-silico first)的全新研發模式,研發人員無需通過物理測試即可從原子和分子結構出發對新材料進行有效的性質預測,對新配方進行虛擬的驗證優化,可以以最小的風險以及更低的成本快速測試迭代新概念,更好更快地創造出更優秀的產品。

客戶案例:BHP 油氣礦產的原位提取與回收

BHP 油氣礦產的原位提取與回收

必和必拓(BHP)是世界最大的石油天然氣,礦產的開采和加工公司之一。他們利用BIOVIA的Materials Studio 軟體對利用浸出劑提取銅的工藝流程進行了跨尺度建模模擬仿真,幫助研發人員更深入地理解其中的物理化學過程。一方面,他們因此優化了開采工藝,有效提高了效率;另一方面,得益於開采工藝的改良,原本已經廢弃的銅礦還可以被進一步開發,為企業產生了巨大的經濟價值。

02.利用實驗室資訊化工具提升執行和管理效率,降低研發成本(Laboratory Informatics)

以BIOVIA的電子實驗記錄本(Electronic Lab Notebook, ELN)為核心的實驗室資訊化系統,可以為不同部門間的人員提供統一的平臺進行實驗協作以及實驗數據的實時分享。並且通過對於已完成實驗的電子化存檔,使得研發人員能夠更高效地管理和利用歷史數據,而這些寶貴的數據則有機會為企業創造更大的價值。

客戶案例:BP 油氣管道更新換代

BP 油氣管道更新換代

英國石油BP(British Petroleum),是世界六大石油公司之一。隨著全球能源需求的增加,石油和天然氣公司需要在更多地方建設新的管道。BIOVIA的ELN通過資訊快速共享幫助研發人員幫選擇管道建設和更換項目的材料,快速提高需替換的油氣管道的完整性。不僅如此,利用ELN中的歷史數據,科學家能夠更容易追踪特定區域的法規資訊, 這樣就無需浪費時間考慮或測試不符合管道建設地點法律標準的材料。

03. 利用人工智慧算法幫助做出基於數據的科學決策

使用BIOVIA的Pipeline Pilot中的人工智慧,機器學習和圖像分析等技術來取代物理測試,既有助於避免重複實驗和減少浪費,又能幫助研發人員基於已有的數據做出更好、更明智的決定。

客戶案例:Exxon Mobil 高性能化學品配方開發

Exxon Mobil 高性能化學品配方開發

美國埃克森美孚公司(Exxon Mobil Corporation)是世界頂級的非政府石油天然氣生產商。他們在開發新型化學品配方的工作中使用到了BIOVIA的Pipeline Pilot的數據科學解決方案。研發人員根據歷史實驗數據結合機器學習方法正向預測出了新型虛擬配方的性質,同時根據設計所要求的特定性能指標反向預測了新配方。

新時代,新挑戰,新發展

早在2000年,我國的O&G頭部企業就已利用達梭系統BIOVIA的解決方案將材料科學的多尺度模擬技術應用於O&G工程領域,提出了分子石油工程概念,從分子層面和微納尺度上研究和揭示非常規油氣、葉岩油氣、深層油氣的賦存與滲流機制等。

進入 21 世紀後,油氣鑽探、開采及儲運的主客觀約束條件日趨複雜,非常規、超深層及深水油氣的勘探開發,不斷對石油與天然氣工程領域科技創新提出越來越高的新要求。達梭系統將持續為客戶提供基於科學和數據的端到端的創新研發方案,幫助石油與天然氣工程逐步向著數位化、資訊化、智慧化及自動化方向加速發展。

欲瞭解更多O&G相關數位化研發資訊,歡迎報名收看“分子模擬和數據科學在石油化工科研板塊的應用”線上研討會重播!

 

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關於達梭系統

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