数字化转型有可能对石油和天然气行业产生重大影响，就像它对许多其他行业一样。集成了传感器、自动化和大数据分析等先进技术的油气勘探和生产，可以提高钻井和生产作业的效率和成本效益。此外，利用自动化工具的公司可以简化他们的供应链。先进的分析和数据可视化工具也可用于优化炼油厂和石化工厂的性能，以及改善整个价值链的监测和控制。然而，要想利用这些好处，必须付出巨大的努力。对于那些在遗留系统和基础设施上投入大量资金的公司来说，采用新技术并适当地集成它们是很重要的，但该行业的复杂性、运营规模和生产成本可能会导致一些悲观情绪。为了改善行业功能、提高效率和利用上游领域的新技术，需要致力于资源、协作、团队合作和领导力。
长期和历史性的行业挑战
虽然油气行业的每个部门都有自己独特的挑战，但如何根据工作流程需求来缓解这些挑战，将有助于确定技术突破在哪些方面最有利。在上游领域，随着运营成本的不断上升，需要加强安全措施和更好的风险管理。与燃烧、排放、温室效应、气候变化和保护世界资源有关的环境和保健问题也很重要。所有这些都是为了提高油气使用的可持续性而共同承担的责任。
预计，全球已探明的石油总储量为1.65万亿桶，47年后将耗尽这一储量。在全球范围内，石油发现率处于上世纪50年代以来的最低水平。与此同时，据美国职业安全与健康管理局(OSHA)称，行业专业人士面临着越来越多的安全风险，包括车辆碰撞、坠落、人体工程学危害以及电气和其他有害能源。尽管美国疾病控制与预防中心的国家职业安全与健康研究所(NIOSH)石油和天然气开采计划等项目旨在减少这些问题，但这些问题仍然存在。
通过尖端技术解决问题
 
有许多现有的和正在开发的技术服务于该行业的上游部分，如勘探、地质调查、获得土地权利、陆上和海上钻井以及生产。这些技术的例子包括自动化、无人机、机器人、云和大数据管理工具、增强现实(AR)、虚拟现实(VR)、连接到物联网(IoT)的传感器和第五代移动网络(更广为人知的是5G)，如图1所示。新技术可以产生潜在价值，将采收率提高3%至4%。实际金额可能更高，也可能更低，这取决于转型的成功程度、石油价格和其他变量。

图1所示，工业4.0技术理念。
基于物联网的传感器在提高生产力的预测和自我学习系统中最为有效，使用人工智能(AI)来解决由于熟练劳动力员工短缺而导致的生产差距也是如此同样，物联网传感器可用于检测每个环境中的变化并从该环境中收集数据。它们是连接数字世界和物理世界的物联网生态系统的组成部分。根据对行业趋势的预测，直到2030年，传感器在这个市场的主要市场驱动力将是现代化、翻新和升级的需求。
石油会计师协会理事会(COPAS)将机器人技术用于重复性和危险任务的自动化，例如使用空中无人机和水下机器进行焊接、钻井和危险区域的勘探，在生产的大多数阶段减少了受伤的几率，同时提高了利润率，图2.3总体而言，自动化有望提高效率，并为投资者带来利益自动化带来的其他与业务相关的好处包括降低劳动力成本、更好的可扩展性和改进的时间管理，同时通过将机器应用于人工类型的手动任务(如管道处理)，提高钻井过程中的作业现场安全性。

图2所示，带摄像头的无人机在炼油厂现场飞行。
当上游活动安排在偏远地区时，无人机的自动化可以帮助监控检查过程并收集压力和流量的测量值一个有趣的例子包括监控仪表读数;智能摄像头可以不断地进行这些审查，并实时向所有必要的利益相关者发送警报。这些智能摄像头可以帮助确保员工的健康和安全，如果有人越过边界进入未经授权的区域，如果有人没有戴头盔，或者如果员工从事任何可能使他们或他们的同事处于危险之中的危险或非法活动，就会发出警报。无人机还可以用于监视、监视和几乎任何形式的检查。
COPAS官员还称赞先进的云解决方案激励了更好的存储和管理流程，用于收集信息，可以以更经济高效的方式进行大量实时分析与勘探、开发和生产相关的敏感材料更有可能在私有云平台中保持机密。
同样，今天的数据管理软件包括高级分析服务，可以对收集到的信息产生更明智的观点。例如，分析软件可以通过评估油井的设计、钻井和投产情况来优化整个油田的产量根据COPAS，专家预测，这种数据管理方法将在未来10年内显著降低美国页岩油田的运营成本。
通过越来越多地使用5G技术，这些过程得到了最有效的支持。这种连接使网络能够更好地装备和设计，将人与机器和其他设备连接起来。这为上游部门提供了几个优势，包括:
· 更快、更可靠的数据传输，从而实现上游操作之间更好的通信。这种能力还可以提高实时监测和控制系统的准确性。
· 改进的远程监控，支持更多的连接设备，允许公司在远程位置部署更多的传感器和监控设备。这可以改善对设备和流程的实时监控，同时能够更早地发现问题，并在需要时更有效地进行维护。
· 通过远程控制和监控位于危险地点的设备，提高了安全性。此外，先进的分析和机器学习算法可以部署在实时数据流上，以识别潜在的安全风险并提供早期预警。
· 由于更好的设备监控，减少了维护成本和停机时间。
· 改进协作，使用高质量的视频会议和其他协作工具，使地理分散的团队能够更有效地协同工作。这可以导致更好的决策和更有效的操作。
数字化创新也被用于炼油厂资源的建设、运营和维护，其安全性和有效性更加突出。估计80%的植物损失是可以预防的。数字解决方案可以通过采用先进的劳动力支持安排、更具预测性的资源连接、分析以及创建虚拟、远程监督的“数字孪生”精细化器来帮助捕获这些损失，这些精细化器可以识别生产损失的根本原因，并赋予更安全的工作环境。
克服误解和恐惧
尽管有证据表明先进技术的好处，但石油和天然气行业的专业人士仍然不确定技术在这种环境中应该发挥的广泛作用。他们担心的例子包括对工作中断的恐惧——由于潜在的网络安全黑客——以及完成向新技术的迁移所需的时间。由于盗窃或恐怖袭击而导致石油或天然气从管道泄漏的故障威胁是合理的，并且需要建立严格的实施和安全协议。然而，面向未来的数字管道解决方案将为客户提供更安全、可靠和不间断的服务，不仅用于监控和维护，还用于入侵检测和防御。（见图3）

图3所示，网络安全和保护私人信息和数据的概念。
这些解决方案由五个关键部分组成:
1.主干传输，包括沿管道长度运行的光纤电缆。
2.远程站点供电一体化解决方案。
3.通信和物联网边缘设备智能。
4.这是一个机器视觉安全监控系统，配备了针对不同类型问题的智能摄像头，可以实时检测和报告。
5.机器学习软件，训练各种类型的入侵和泄漏，也将能够立即报告问题。
总的来说，这些元素满足了管道的所有通信和生产要求，并为操作引入了智能，有助于削减成本并提高整体效率。
据报道，在全球各行业发生的网络攻击事件总数中，石油和天然气行业并不在最易受攻击的前三名之列。根据一份涵盖2022年事件的报告，金融服务、医疗保健和教育行业最有可能遭受网络攻击。能源/公用事业行业排在第四位，当然是一个受欢迎的大宗商品，2021年最大的勒索软件攻击之一发生在Colonial pipeline上。
尽管如此，人们相信依靠先进的技术是更安全的方法，因为可以利用额外的安全层，如加密算法，以确保只有授权人员才能访问文件、文件和系统控制。然而，这一概念的一个关键组成部分是公司必须雇用和培训具有必要教育和背景的专业人员。
根据mojotech(一家专门从事数字化转型和产品开发的软件开发公司)的官员的说法，如果组织内部缺乏技术专长，数字化转型对于这个行业的人来说将很难完成缺乏技术领导还可能导致技术概念和挑战的沟通不畅，同时推高成本。专家说，不懂技术或不懂技术的利益相关者或主题专家可能会阻碍事实调查和更好地采用技术的批准过程。
数字化转型对未来的影响
尽管目前对先进技术存在一些犹豫，但人们预计，在不久的将来，石油和天然气行业将变得更加数字化。一份新的报告指出，人工智能将主导行业未来的技术议程未来数字化转型专家Alaa Elshimy认为，对技术使用的其他短期影响可能包括:
· 为人工举升和机械系统寻找更多的决策支持、故障预测和诊断系统。
· 利用机器人、无人机和配备边缘计算的智能摄像头进行安全、管道检查和一般检查，实时生成情报并向团队或部门传递信息。
· 智能辅助和虚拟代理。
· 井、管道、设施、移动无人机和机器视觉的智能检测。
· 用于地震数据处理的图像分析。
· 针对井和设施设备，使用ML进行预测性维护，检测系统故障，发出警报，并尽早发送通知，以便采取纠正措施。
· 数字孪生，为气举、电潜泵和管道流动保证的生产优化创建预测模型和专家系统。
· 资产管理和跟踪，利用智能连接实时管理和跟踪整个油田和设施的资产。
从更长远的角度来看，业内人士还可以预测:
· 机器人将在许多设施中完成大部分的检查功能。
· 使用人工智能和物联网的自动引导车辆将与传统的机电仪表相比，对流量、温度、压力等进行虚拟计量。
· 机器将变得足够智能，能够自主做出决定，例如关闭或重新启动油井。
· 全自主钻井计划系统将变得更加标准化。
· 设施和井将相互通信。
· 自主、自导向钻井系统和资产规划将有助于促进无人设施和海上平台的发展。
· 自主钻井系统将提高精度、井位和姿态，特别是在致密储层中。这就需要在钻井井底钻具组合中进行边缘计算。
· 使用基于人工智能的代理模型和高级分析，更高保真度的油藏模型和模拟器将减少不确定性。 
董事会和管理层需要作出承诺，以平衡短期、中期和长期计划和投资。现在是组织任命专门的首席数字官的时候了，他们被授权贯彻执行技术变革。专门的预算对于研究和开发以及利用转型也是必不可少的。
油气行业的复杂性、运营规模和高生产成本可能会导致一些公司忽视采用一些已经或即将可用的新工具所带来的好处。那些进行了转型的公司有望实现数字技术提供的更高效率，以及对员工的健康和安全以及环境的好处。通过实施深思熟虑的策略，该行业可以更快、更有效地实现所需的迁移。