《2020數(shù)字中國(guó)產(chǎn)品發(fā)展報(bào)告》中寫道，“未來，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。”
近幾年，數(shù)字孿生技術(shù)在石油行業(yè)也備受關(guān)注，特別是在油價(jià)低迷時(shí)期，石油公司希望能夠利用數(shù)字孿生技術(shù)進(jìn)行降本增效。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)。中石油、中石化等也在其新聞報(bào)道中越來越多的強(qiáng)調(diào)數(shù)字孿生的重要性，并與國(guó)內(nèi)外相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了一系列的合作與運(yùn)用探索。
誠然，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，在油田技術(shù)和服務(wù)公司的大力支持下，數(shù)字孿生很可能在未來幾年成為油氣業(yè)務(wù)的支柱。
1.常規(guī)數(shù)字孿生定義
常規(guī)數(shù)字孿生，是充分利用物理模型、傳感器更新、運(yùn)行歷史等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的實(shí)體裝備的全生命周期過程。是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射系統(tǒng)。
通俗地說，就是針對(duì)物理世界中的物體，通過數(shù)字化的手段來構(gòu)建一個(gè)數(shù)字世界中一模一樣的的實(shí)體，藉此來實(shí)現(xiàn)對(duì)物理實(shí)體的了解、分析和優(yōu)化。
2.石油地質(zhì)數(shù)字孿生定義
從現(xiàn)有資料看到的數(shù)字孿生基本上都是針對(duì)設(shè)備制造、智慧城市等可見的實(shí)體映射，針對(duì)石油勘探開發(fā)主體工作對(duì)象不可見的實(shí)體映射沒有見到。
針對(duì)數(shù)字孿生核心意思，可以把石油勘探開發(fā)數(shù)字孿生定義為“充分利用地質(zhì)模型、物理模型、地質(zhì)認(rèn)識(shí)、勘探開發(fā)歷史資料等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多業(yè)務(wù)維度、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成對(duì)地下地質(zhì)體及生產(chǎn)設(shè)備的映射，從而反映相對(duì)應(yīng)的地下地質(zhì)體及實(shí)體裝備的全生命周期過程認(rèn)識(shí)。是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的地下地質(zhì)體及裝備系統(tǒng)的數(shù)字映射、互動(dòng)系統(tǒng)”。
3.石油勘探開發(fā)數(shù)字孿生類型劃分
由于石油勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的復(fù)雜性，針對(duì)數(shù)字孿生核心意思可以把石油勘探開發(fā)數(shù)字孿生分為兩種類型，一是石油裝備數(shù)字孿生，二是石油地質(zhì)數(shù)字孿生。
3.1石油裝備數(shù)字孿生
石油裝備數(shù)字孿生和常規(guī)的數(shù)字孿生一樣，可以沿用常規(guī)的數(shù)字孿生概念和處理技術(shù)。
3.2石油地質(zhì)數(shù)字孿生
石油地質(zhì)數(shù)字孿生是有別于常規(guī)數(shù)字孿生的一種特殊類型，它是指“充分利用地質(zhì)模型、物理模型、地質(zhì)認(rèn)識(shí)、勘探開發(fā)歷史資料等數(shù)據(jù)，集成多學(xué)科、多業(yè)務(wù)維度、多物理量、多尺度、多概率的仿真過程，在虛擬空間中完成對(duì)地下地質(zhì)體的映射與認(rèn)識(shí)，從而反映相對(duì)應(yīng)的地下地質(zhì)體勘探開發(fā)全業(yè)務(wù)周期過程認(rèn)識(shí)。是一種超越現(xiàn)實(shí)的概念，可以被視為一個(gè)或多個(gè)重要的、彼此依賴的地下地質(zhì)體的數(shù)字映射、互動(dòng)系統(tǒng)”。
后續(xù)我們所討論的數(shù)字孿生如果不特指都是指石油地質(zhì)數(shù)字孿生。
4.石油地質(zhì)數(shù)字孿生內(nèi)涵
準(zhǔn)確地理解數(shù)字孿生內(nèi)涵對(duì)如何實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生有特別主要的意義。對(duì)于石油地質(zhì)數(shù)字孿生包括以下內(nèi)容：
4.1全息信息
由于我們對(duì)地下地質(zhì)體的認(rèn)識(shí)不僅僅是認(rèn)識(shí)地質(zhì)體是什么樣子，還要站在石油勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的角度認(rèn)識(shí)地質(zhì)體的各項(xiàng)勘探開發(fā)業(yè)務(wù)特征，因此對(duì)地質(zhì)體的全息認(rèn)識(shí)包括客觀實(shí)體描述認(rèn)識(shí)和主管主題認(rèn)識(shí)。
客觀實(shí)體描述是指對(duì)地質(zhì)體各項(xiàng)物理屬性、參數(shù)的實(shí)際描述。石油勘探開發(fā)由于其專業(yè)的復(fù)雜性，在描述地質(zhì)體的過程中不同的專業(yè)有不同的描述體系及描述內(nèi)容，也有不同的描述方式?？陀^實(shí)體描述要從不同專業(yè)、不同維度分別進(jìn)行描述。
主觀主題認(rèn)識(shí)是石油勘探開發(fā)決策過程中，以某個(gè)認(rèn)識(shí)需求或者決策目標(biāo)對(duì)地質(zhì)體的主觀認(rèn)識(shí)描述。
4.2全業(yè)務(wù)過程
全業(yè)務(wù)過程是指數(shù)字孿生可以貫穿石油勘探開發(fā)整個(gè)業(yè)務(wù)過程，包括一個(gè)地區(qū)從勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、廢棄等全生命周期過程。
全業(yè)務(wù)過程包括對(duì)一個(gè)油田的全業(yè)務(wù)活動(dòng)過程及對(duì)一個(gè)地質(zhì)體不同業(yè)務(wù)過程的不同客觀認(rèn)識(shí)結(jié)果。
全業(yè)務(wù)活動(dòng)過程包括不同階段、不同專業(yè)、不同技術(shù)、不同管理目標(biāo)的全業(yè)務(wù)描述信息，由于業(yè)務(wù)的復(fù)雜性，我們可以用E&P模型描述業(yè)務(wù)活動(dòng)類型及具體活動(dòng)內(nèi)涵。
對(duì)地質(zhì)體的不同業(yè)務(wù)過程（或者叫業(yè)務(wù)階段）的客觀描述也是石油地質(zhì)數(shù)字孿生有別于常規(guī)數(shù)字孿生的主要特點(diǎn)之一。它屬于上面全息描述內(nèi)容，但是對(duì)一個(gè)地質(zhì)體不同階段有多個(gè)版本的客觀實(shí)體描述結(jié)果。
4.3實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)更新
實(shí)時(shí)/準(zhǔn)實(shí)時(shí)更新，是指本體和孿生體之間，可以建立全面的實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)聯(lián)系。兩者并不是完全獨(dú)立的，映射關(guān)系也具備一定的實(shí)時(shí)性。
由于石油勘探開發(fā)實(shí)體的復(fù)雜性，對(duì)石油勘探開發(fā)數(shù)字孿生本體和孿生體之間的關(guān)系也是一個(gè)復(fù)雜的多維關(guān)系，不是一個(gè)簡(jiǎn)單的一對(duì)一關(guān)系，這種復(fù)雜的多對(duì)多關(guān)系也需要在孿生體上實(shí)現(xiàn)。
所有的實(shí)時(shí)與準(zhǔn)實(shí)時(shí)更新都是通過數(shù)據(jù)的更新及認(rèn)識(shí)的更新實(shí)現(xiàn)。
4.4雙向互動(dòng)
雙向互動(dòng)，是指本體和孿生體之間的數(shù)據(jù)流動(dòng)可以是雙向的并且本體與孿生體之間可以互動(dòng)。也就是說并不是只能本體向?qū)\生體輸出數(shù)據(jù)，孿生體也可以向本體反饋信息。企業(yè)可以根據(jù)孿生體反饋的信息，對(duì)本體采取進(jìn)一步的行動(dòng)和干預(yù)。
石油勘探開發(fā)是一個(gè)不斷認(rèn)識(shí)不斷深化的過程，所有的工作都是基于對(duì)地質(zhì)體的認(rèn)識(shí)做出的，因此雙向互動(dòng)在勘探開發(fā)業(yè)務(wù)中占有特殊的地位，尤為重要。
