行业灼见，赋能未来 | 分子建模和数据科学如何助力油气行业数字化研发？
▲行业灼见，赋能未来 | 分子建模和数据科学如何助力油气行业数字化研发？
近年来，尽管全球能源格局正在发生深刻变化，石油与天然气(Oil&Gas)依然是世界一次能源消费的主体。同时，由于人们对清洁、绿色环境的呼声日益高涨，众多石油与天然气公司将不得不寻找新的创新方式来保持其相关性和盈利能力。在创新探索的旅途上，新一代数字化技术已然成为传统油气行业变革的助推器。
世界经济论坛研究数据表明，油气行业的数字化之路已经开启，到2025年数字化可为石油和天然气行业提供约1.6万亿美元的价值。数字化技术与油气行业的深度融合正驱动油气数字化转型。结合业务场景的数字化及人工智能技术，实现数据协同和数据驱动决策，正在成为国际油气企业的数字化战略重点。敏捷，高效，灵活的数字化新模式正引领油气颠覆性技术创新，必将给整个油气行业带来巨大变革。
研发领域是石油天然气行业的上游龙头板块，如何应用数字化技术助力研发业务转型，缩短研发周期，优化研发成本，从而有效地带动下游产业，促进整个石油天然气产业链的提升，是行业发展与创新转型的重中之重。
达索系统作为3DEXPERIENCE公司，为企业和个人提供虚拟世界，畅想可持续创新，实现产品、自然与生命的和谐状态。达索系统3DEXPERIENCE® 平台面向石油石化行业全产业链，提供跨专业、跨地域、跨组织的数字化整体解决方案，针对石油天然气行业的研发业务，
达索系统的BIOVIA品牌提供一体化的V+R智能研发解决方案，专注过程制造研发，覆盖研究实验室、开发实验室、质量实验室，通过统一数据平台关联实验室业务和运维，将分子模拟，数据挖掘和实验室信息化管理有效结合在一起，为“未来”实验室提供：学习能力，判断能力，逻辑推理能力，和预测能力。
图1. 达索系统BIOVIA石油与天然气（O&G）行业客户
达索系统BIOVIA与全球O&G行业领跑者保持着超过20年的良好合作关系（见图1），能够为用户提供基于七个不同维度的数字化研发解决方案（见图2），帮助企业加速产品上市，获得行业领先。
图2. 达索系统BIOVIA 解决方案
以下将针对其中尤为重要的三个部分内容结合企业的优秀实践进行具体介绍。
01.利用分子建模仿真工具加速研发创新
通过模拟优先(in-silico first)的全新研发模式，研发人员无需通过物理测试即可从原子和分子结构出发对新材料进行有效的性质预测，对新配方进行虚拟的验证优化，可以以最小的风险以及更低的成本快速测试迭代新概念，更好更快地创造出更优秀的产品。
客户案例：BHP 油气矿产的原位提取与回收
必和必拓(BHP)是世界最大的石油天然气，矿产的开采和加工公司之一。他们利用BIOVIA的Materials Studio 软件对利用浸出剂提取铜的工艺流程进行了跨尺度建模仿真，帮助研发人员更深入地理解其中的物理化学过程。一方面，他们因此优化了开采工艺，有效提高了效率；另一方面，得益于开采工艺的改良，原本已经废弃的铜矿还可以被进一步开发，为企业产生了巨大的经济价值。
02.利用实验室信息化工具提升执行和管理效率，降低研发成本
以BIOVIA的电子实验记录本（Electronic Lab Notebook, ELN）为核心的实验室信息化系统，可以为不同部门间的人员提供统一的平台进行实验协作以及实验数据的实时分享。并且通过对于已完成实验的电子化存档，使得研发人员能够更高效地管理和利用历史数据，而这些宝贵的数据则有机会为企业创造更大的价值。
客户案例：BP 油气管道更新换代
英国石油BP（British Petroleum），是世界六大石油公司之一。随着全球能源需求的增加，石油和天然气公司需要在更多地方建设新的管道。BIOVIA的ELN通过信息快速共享帮助研发人员帮选择管道建设和更换项目的材料，快速提高需替换的油气管道的完整性。不仅如此，利用ELN中的历史数据，科学家能够更容易追踪特定区域的法规信息， 这样就无需浪费时间考虑或测试不符合管道建设地点法律标准的材料。
03. 利用人工智能算法帮助做出基于数据的科学决策
使用BIOVIA的Pipeline Pilot中的人工智能，机器学习和图像分析等技术来取代物理测试，既有助于避免重复实验和减少浪费，又能帮助研发人员基于已有的数据做出更好、更明智的决定。
客户案例：Exxon Mobil 高性能化学品配方开发
美国埃克森美孚公司（Exxon Mobil Corporation）是世界顶级的非政府石油天然气生产商。他们在开发新型化学品配方的工作中使用到了BIOVIA的Pipeline Pilot的数据科学解决方案。研发人员根据历史实验数据结合机器学习方**向预测出了新型虚拟配方的性质，同时根据设计所要求的特定性能指标反向预测了新配方。
早在2000年，我国的O&G头部企业就已利用达索系统BIOVIA的解决方案将材料科学的多尺度模拟技术应用于O&G工程领域，提出了分子石油工程概念，从分子层面和微纳尺度上研究和揭示非常规油气、页岩油气、深层油气的赋存与渗流机制等。
进入 21 世纪后，油气钻探、开采及储运的主客观约束条件日趋复杂，非常规、超深层及深水油气的勘探开发，不断对石油与天然气工程领域科技创新提出越来越高的新要求。达索系统将持续为客户提供基于科学和数据的端到端的创新研发方案，帮助石油与天然气工程逐步向着数字化、信息化、智能化及自动化方向加速发展。
-END-
