数字孪生技术是一种将物理实体与数字虚拟体紧密结合的创新技术，通过对现实世界中的物体、系统或过程进行精确的数字化建模，创建一个与之对应的虚拟副本。这个虚拟副本能够实时反映物理实体的状态、行为和性能等各种特征。
　　在工业领域，它可以实现对生产设备的远程监控和预测性维护。通过对设备运行数据的实时采集和分析，在虚拟模型中模拟设备的运行状态，提前发现潜在的故障隐患，提高生产效率。
　　数字孪生技术正以其独特的虚实融合特性，逐渐成为推动数字化转型的重要力量。
　　近年来，新疆油田公司聚焦地面工程的关键环节，推进数据的深度整合与智能分析，创建了基于准噶尔盆地的地面工程建设数字孪生体系。
　　“数字孪生技术，是实现油气产业数字化转型升级的核心技术手段，对保障国家能源安全具有重要战略意义。我们这套体系，可以看作是数字孪生技术在油田企业创新应用领域的里程碑。”新疆油田数智技术公司副经理赵金玲说。

聚焦关键技术突破
构建数字孪生系统根基

11月4日，在新疆油田公司采油二厂81联合处理站地面工程工艺流程三维地理仿真关键技术研究项目建设现场，工人们正在按照项目三维模型进行施工。

采油二厂81联合处理站地面工程使用数字孪生技术提高项目交付效率。新疆石油报通讯员 王涛 摄
　　“早在开工前，开发公司就交付了项目的数字化三维模型。三维模型极大地提高了工程的可视化程度，一旦发现有不合适的地方，我们会及时修改模型和施工方案，避免人力、财力、时间的浪费。”采油二厂信息管理站软件数据室工程师郭英说。
　　据郭英介绍，该厂通过工艺现状评估、设备设施位号梳理、工艺流向梳理等一系列工作，结合数字化交付模型，将81联合处理站原有的二维工艺流程映射到三维模型中，不仅提高了工艺流程的可视化水平，还可在三维环境下进行高精度的仿真模拟，准确预测和评估不同工艺参数对生产效率和产品质量的影响。三维模型的应用为地面工程建设中的施工环节和建成后的工程维护维修提供了便利。
　　郭英所说的“数字化交付模型”，就是数智技术公司已经攻克的地面工艺流程与逻辑路由的可视化技术成果。
　　这项技术基于高精度三维模型，能够实现对工艺流程运行情况和逻辑路由的直观查询与展示。技术人员可以清晰地看到工程建设中的每个环节及之间的逻辑关系，从而更加精准地把握生产动态，为统筹地面工程建设、优化生产提供有力支撑。
　　据数智技术公司软件研发中心党支部书记、副主任黄健介绍，数字孪生系统是物理实体的虚拟数字化映射，涉及到复杂的数据处理、建模、仿真等多项技术。为加快建设和完善数字孪生体系，数智技术公司不断加强研发，陆续突破了多项关键技术，包括高精度三维可视化技术、三维模型与实时数据接入与融合技术等。
　　高精度三维可视化技术能够实现站区场景的数字化还原，无论是复杂的设备管道网络、错落分布的地面建筑，还是周边环境、地形地貌，都能在虚拟环境中完整、准确地呈现出来，为管理者提供直观、清晰的视觉感知，更为后续更为深入的数据分析和科学决策提供物理模型基础。
　　三维模型与实时数据接入与融合技术则成功将物联网设备（如仪表、开关、阀门等）的动态信息集成到显示系统中，可实现数据的实时更新与可视化展示。技术人员可实时查看各类设备的运行状态、参数信息及相关静态数据，提高了监控效率和应急响应速度，确保了地面工程运行的稳定性和安全性。
　　“一系列关键技术的突破，有效解决了此前空间数据（三维模型）应用不足、分析模型亟需扩展、协同研究能力有待提升等核心难题，为数字孪生体系建设扫清了‘拦路虎’。”黄健说。
　　新疆油田公司数字孪生体系涵盖了企业级、采油厂级、场站级、部件级4个等级。这一分级不仅反映出从公司整体到具体生产单元、再到单个设备或部件的逐步细化过程，也体现了数字孪生在精度和仿真程度上的不断提升。
　　具体来说，企业级数字孪生主要关注公司层面的战略规划、资源配置和整体运营情况，为管理层提供决策支持；采油厂级是深入到各个采油厂的生产流程和管理细节，通过数字孪生技术实现生产过程的可视化和优化；场站级是进一步细化到具体的生产场站，对设备、流程和环境进行精细的数字化建模和仿真，以提高生产效率和安全性；部件级则达到了对单个设备或部件的精确仿真，有助于实现设备的预防性维护和故障预测。
　　截至目前，通过对关键技术创新点的突破，新疆油田公司已成功将数字孪生技术应用于场站级——初步建成了11家生产单位、39个站库，数据总量达3TB，实现了数字孪生体系在地面工程管理中的有效应用。

建设数字露头系统
助推勘探开发技术升级

11月4日下午，新疆油田公司勘探开发研究院企业高级专家郑孟林在办公室打开了数字露头系统。第二天，他要带领队员沿呼图壁河进行地质勘探考察。为了节省在现场找点位的时间，他要提前在精度最高可达厘米级的三维地图中寻找要观测的勘探点。
　　“这个系统是国内第一个面向生产应用的数字露头系统，对于山地复杂地质构造地震采集、数据处理、地震解释、地表井位布设、地表管线布设等工作都有很大帮助。”郑孟林说，这一系统的成功应用，对油田勘探工作和勘探人员来说，可谓推动了工作模式的重大变革和研究质效的重大提升。
　　观察地质露头信息是调查或研究沿途地质概貌的最佳办法，对于包括油气在内的各类矿产的勘探工作都极为重要。野外露头的观察受气候、季节变化的限制，数字露头技术的出现使野外露头信息随时可以观察。

勘探开发地质人员利用数字露头系统开展地质研究。新疆石油报通讯员 孔令华 摄
　　吴海生是勘探开发研究院勘探研究所盆地与北疆石炭系研究中心盆地项目组技术负责人。在该院从事油气勘探工作35年的他记得，刚参加工作时，为了找到目标中的地质露头区，他们经常要徒步进深山、踏荒漠，看露头、测剖面，取岩样、做分析，一两周回不来是常有的事。而这期间，还要时刻警惕地质灾害、天气灾害、野兽袭击等危险发生。即便寻找过程顺利，一次收集到的资料也很难保证完整和准确。
　　受制于客观环境、人的行动能力和认识等限制，在勘探的不同阶段、不同时期，科研人员还要再次去到那些重要的露头区反复观察，找到更多的新的有用信息。为此，如何有效解决野外踏勘困难、认识不准确、资料不完整等一系列问题，是长期以来困扰着科研人员的一大难题。
　　数字化技术的有效应用，为破解这道难题带来了前所未有的转机。近两年，新疆油田结合自身实际开展了南缘地质露头研究工作，首次在行业内大范围采用数字地球技术，集成厘米级地质露头模型、地质解译、地层剖面和地质图等多源异构数据，精细刻画全廊域的构造、沉积、地化等地质信息，建成了数字露头信息系统，相当于把实际的地质露头信息复刻进计算机里，实现“数字孪生”。
　　“该系统较好地解决了地层分界线段人工绘制，工作量大、精度不足等问题，提高了露头地质信息解译的效率和精度，有力推动了地质露头研究成果数字化、工作平台信息化、研究模式智能化，方便科研人员能够从宏观到微观全面开展地质研究工作，使地质勘探数字化工作模式初步形成。”新疆油田数智技术公司准噶尔盆地数字露头信息系统项目负责人梁梓君说。
　　为了提升整体工作效能，新疆油田数智技术公司还探索形成了基于“数据+平台+知识+价值（智慧）”的工作新模式，通过开源地图框架构建了移动端及Web客户端的露头三维可视化系统，实现了图层管理叠加三维模型、地质图、地质解译信息、分析化验数据等数据的集成与展示，增加了数据在纵向和横向上的关联。
　　准噶尔盆地地质数字露头信息系统聚焦油田未来重点勘探场景，用户群涉及油田业务专家、勘探事业部、勘探开发研究院、实验检测研究院等多家单位，为地质研究人员提供了“随心选、随心看、随心用”的工作条件。目前，该系统已“威力”初显，有力推动了吐谷鲁背斜地表构造解析和乐探1井三维区地震的精细解释。
　　“这对于勘探人员完整认识南缘地区演化过程和进行盆地级基础研究起到了关键作用。我们相信，它将在新疆油田规模增储上产与战略接替、天然气规模突破与高效建产中作出独特贡献。”赵金玲说。

推进地上地下一体化
赋能油田数字化转型

目前，新疆油田数字孪生体系在地上部分的建设工作已经基本完成。
　　“油田勘探开发不仅包含地上，在地下也需要作很多工作。这些工作同样重要，而且难度更大。”数智技术公司软件研发中心副主任程建鹏说，目前，他们正在加紧攻克地下数字化模型的建设。

数智技术公司利用高精度三维可视化技术实现站区场景的数字化还原。新疆石油报记者 蒋剑 摄
　　按照新疆油田公司数字化转型与智能化发展的要求，数智技术公司正聚焦地表模型与地下结构的高精度融合，力争构建一套集油田基础地理、地面设施与地下三维结构于一体的综合空间数据可视化体系，以全面赋能油气勘探、开发、综合研究、评价及生产管理等各项工作。
　　“在对推动油气田空间数据地上地下一体化建设的规划中，地上地下一体化建设不仅要构建全空间数据可视化体系和GIS空间决策分析能力，还要加强地下空间数据的可视化能力。”程建鹏说。
　　要做到这一点，目标主要有三个——
　　一是通过引入全空间数据体系，持续提升基础地理、地面工程、地质模型的融合集成与共享能力，实现技术体系由“能用”到“好用”。
　　二是通过整合地上、地表和地下各类空间数据，提供分析工具及可视化决策支持能力，促进数据共享与协作，构建全空间、全过程的GIS数据分析和决策能力，实现空间决策分析由“弱”到“强”。
　　三是通过构建地上地下一体化展示环境，实现对油田地下结构、管网、井筒曲线等信息的立体展示，为“油气藏-井筒-管网-地面”一体化数字孪生体的构建提供技术支持，实现空间数据可视化由“单一”到“全面”。
　　“数字孪生技术具有实时映射、迭代优化、深度分析、高效决策等特点，构建油气田数字孪生体系，将更好推动新疆油田数字化转型迈上更高台阶。”黄健说。