數(shù)字孿生可謂是鉆井領(lǐng)域的數(shù)字化之源。簡(jiǎn)言之，即通過(guò)利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多資料、多物理量、多尺度、多概率的方針過(guò)程，在虛擬空間中完成對(duì)物理資產(chǎn)（例如鉆機(jī)等）的映射。
自2018年起，數(shù)字孿生技術(shù)逐漸廣受關(guān)注。特別是在油價(jià)低迷期，油公司尤其希望能夠利用數(shù)字化技術(shù)，充分提高作業(yè)效率和績(jī)效表現(xiàn)。
例如，荷蘭皇家殼牌公司（Royal Dutch Shell）近期啟動(dòng)了一項(xiàng)為期兩年的數(shù)字孿生計(jì)劃，以幫助石油及天然氣運(yùn)營(yíng)商更加高效地管理海上資產(chǎn)，加強(qiáng)工人安全保障，及探索可預(yù)見的維護(hù)時(shí)機(jī)。
生產(chǎn)流程數(shù)字孿生模擬（圖片來(lái)源：德勤《工業(yè)4.0與數(shù)字孿生》）
德勤《2020技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告》中提到，數(shù)字孿生發(fā)展勢(shì)頭迅猛，得益于快速發(fā)展的仿真和建模能力、更好的互操作性和物聯(lián)網(wǎng)傳感器，以及更多可用的工具和計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)等。因此，各領(lǐng)域內(nèi)的大小型企業(yè)都可以更多地接觸到數(shù)字孿生技術(shù)。
IDC預(yù)測(cè)，到2022年，40%的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)供應(yīng)商將集成仿真平臺(tái)、系統(tǒng)和功能來(lái)創(chuàng)建數(shù)字孿生，70%的制造商將使用該技術(shù)進(jìn)行流程仿真和場(chǎng)景評(píng)估。
實(shí)際上，任何領(lǐng)域的數(shù)字孿生建設(shè)與發(fā)展，除了專業(yè)領(lǐng)域業(yè)務(wù)本身以外，還依賴著數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等一系列技術(shù)的集成。例如在鉆井工程領(lǐng)域，除了基礎(chǔ)的地層與巖性數(shù)據(jù)，若要實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生，則還要通過(guò)傳感器獲取大量的井場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，例如工程參數(shù)、工具參數(shù)、地質(zhì)參數(shù)等等，同時(shí)還要結(jié)合各類復(fù)雜算法，進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集和整合。
eDrilling公司CEO表示：“有了數(shù)字孿生，我們可以實(shí)時(shí)建模，并同步獲取井下工況，從而了解到油井的實(shí)時(shí)測(cè)量值在哪里偏離了模型。我們可以從井下獲取診斷信息，并識(shí)別開始發(fā)生、已經(jīng)發(fā)生或是可能發(fā)生的潛在問(wèn)題。基于此，下一步就可以針對(duì)當(dāng)前的作業(yè)施工或者未來(lái)的設(shè)計(jì)規(guī)劃作出更明智的決策。”
2017年，eDrilling與俄羅斯Gazprom Neft合作建立了鉆井管理中心（DMC），通過(guò)獲取實(shí)時(shí)地面和井下鉆探數(shù)據(jù)以及井身結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)井眼及鉆井過(guò)程實(shí)時(shí)可視化。據(jù)eDrilling數(shù)據(jù)顯示，自DMC成立以來(lái)，Gazprom Neft的NPT每年減少了約8%-10%，整體鉆速提高20%。
2020年1月，中石化授予eDrilling實(shí)時(shí)優(yōu)化軟件合同，將其整合到自己（中石化斯里蘭卡）的鉆井自動(dòng)化解決方案中。
2020年4月，中石油塔里木油田與eDrilling公司就建井規(guī)劃軟件套件達(dá)成合作，旨在在井眼設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)更逼真的井下環(huán)境動(dòng)態(tài)建模，從而解決井眼中的瞬時(shí)效應(yīng)。該軟件將用于支持動(dòng)態(tài)多相水力和溫度模擬，包括控壓鉆井和雙梯度鉆井和井控等。大約在同一時(shí)間，eDrilling還獲得了道達(dá)爾的一份合同，將其建井規(guī)劃軟件集成到道達(dá)爾的鉆井工程軟件套件（T-desk）中。
eDrilling的鉆井全生命周期模擬概念將先進(jìn)的動(dòng)態(tài)鉆井模型和診斷技術(shù)與3D可視化相結(jié)合，形成“虛擬井眼”，從規(guī)劃和設(shè)計(jì)（WellPlanner）、培訓(xùn)和方案開發(fā)（WellSim）、實(shí)時(shí)監(jiān)控/操作（WellAhead）到后期分析和經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化（WellAhead Replay和WellAhead ReCale），各種鉆探模型相互作用，為整個(gè)鉆井全生命周期提供價(jià)值。
WellPlanner可針對(duì)油井施工效果進(jìn)行高質(zhì)量規(guī)劃模擬和優(yōu)化，并使用先進(jìn)的分析工具為鉆井作業(yè)提供規(guī)劃和質(zhì)量保證。該軟件主要包括四個(gè)模塊，即動(dòng)態(tài)水力學(xué)&溫度模塊（DHT）、井控評(píng)估模塊（WCE）、井涌余量模塊（KT）、摩阻評(píng)估模塊（TDE）。
WellSim是用于所有油井工程學(xué)科的工程和培訓(xùn)軟件解決方案，通過(guò)提高對(duì)動(dòng)態(tài)油井環(huán)境的洞察和反饋，該軟件有助于用戶優(yōu)化鉆井設(shè)計(jì)和施工方案。WellSim是目前唯一可以預(yù)鉆油井，并允許整個(gè)團(tuán)隊(duì)（包括服務(wù)商、運(yùn)營(yíng)商等）于正式施工之前在動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生虛擬環(huán)境中進(jìn)行預(yù)練習(xí)的軟件解決方案。
WellSim采用先進(jìn)的井下模擬器Intellectus，包括動(dòng)態(tài)ROP模型以及流體、扭矩/摩阻耦合模型。該軟件可模擬作業(yè)的時(shí)間發(fā)展，并綜合考慮慣性、減速度、溫度和壓力變化等動(dòng)態(tài)條件對(duì)井下過(guò)程的實(shí)際影響。
WellSim hiDRILL：
用于鉆臺(tái)人員協(xié)作培訓(xùn)的VR模擬器。
WellSim Interact：
通用鉆井參數(shù)的桌面控制。
WellSim Third Party：
WellSim API適用于任何第三方鉆井模擬器接口。
石油圈原創(chuàng)，石油圈公眾號(hào)：oilsns
2020年6月，eDrilling與工程咨詢公司W(wǎng)ellSpec宣布成立合資公司，專注于優(yōu)化WellSim在控壓鉆井方案、高溫高壓環(huán)境以及施工工程相關(guān)的應(yīng)用。
WellAhead將所有可用的實(shí)時(shí)鉆井?dāng)?shù)據(jù)（地面和井下）與實(shí)時(shí)建模和作業(yè)計(jì)劃相結(jié)合，對(duì)作業(yè)全過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，并提供決策參考，實(shí)現(xiàn)更優(yōu)化的鉆井過(guò)程。所采集到的的信息以可視化形式呈現(xiàn)在用戶界面。
以eDrilling解決方案為代表的鉆井?dāng)?shù)字孿生技術(shù)，目前已經(jīng)逐漸擴(kuò)展到鉆井全生命周期中。基本架構(gòu)總體可概括為：通過(guò)對(duì)地面和井下信息及數(shù)據(jù)的檢測(cè)，結(jié)合各類工程模擬技術(shù)，優(yōu)選最佳鉆井設(shè)計(jì)和施工方案，并進(jìn)行故障診斷、異常處理等決策分析。
《2020年數(shù)字中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告》中指出，“未來(lái)，基于邊緣智能的數(shù)字孿生平臺(tái)，將會(huì)進(jìn)一步深化物理世界和信息空間的集成，成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型和第四次工業(yè)革命的重要載體。”
數(shù)字孿生尚處于“嬰兒”時(shí)期，發(fā)展軌跡尚無(wú)定論。但可以確定的是，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和迭代，數(shù)字孿生的應(yīng)用場(chǎng)景會(huì)逐漸增多，所創(chuàng)造的價(jià)值也會(huì)隨之?dāng)U大。數(shù)字孿生也終是油氣行業(yè)，乃至整個(gè)制造業(yè)優(yōu)化工程體系、提升業(yè)務(wù)水平、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵方向。
