石油和天然气领域新兴技术的趋势与前沿：基于科学计量学的视角

《IEEE Internet of Things Journal》：Trends and Frontiers of Emerging Technologies in Oil and Gas: A Scientometric Perspective

石油天然气领域IoT和数字孪生技术应用研究（2020-2025），分析5G/6G、AI、机器学习及边缘/云计算技术融合对智能储层管理、自主运营安全等四大方向的驱动作用，揭示中国、美国、印度学术贡献占比及技术影响力差异。

　　

摘要：

石油和天然气行业正在经历快速的技术变革，这得益于物联网（IoT）技术的集成，这些技术实现了实时监控、自动化和数据驱动的决策制定。数字孪生（DT）作为关键的IoT应用，为物理资产提供了动态的虚拟表示，从而支持预测分析和运营优化。第五代（5G）/第六代（6G）网络、人工智能（AI）、机器学习（ML）以及分布式计算范式（包括边缘计算（EC）、云计算和雾计算（FG）等新兴技术的出现进一步增强了DT的应用。本研究对2020年至2025年间石油和天然气领域以IoT为中心的技术进步进行了科学计量分析，特别关注了DT的作用。基于Scopus数据库的文献数据，并利用VOSviewer和CiteSpace等可视化工具生成的结果，分析内容包括描述性指标和研究影响力评估、文献共引用分析（DCA）、关键词共现分析和国家共引用分析，以描绘该领域的知识结构和合作网络。研究涵盖了四个运营类别：智能水库管理和优化（IRMO）、自主运营与安全和环境监测（AOSEM）、智能供应链和炼油厂优化（SSCRO）以及网络安全和数字风险管理（CDRM）。研究发现，IoT和DT技术在IRMO和AOSEM领域最具影响力，而SSCRO和CDRM则越来越多地采用安全且由AI和区块链支持的基础设施。学术贡献主要来自中国、美国和印度。本研究全面概述了推动石油和天然气行业IoT和DT创新的新研究趋势和战略方向。

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引言

石油和天然气行业仍是全球能源体系的支柱，提供了近三分之一的初级能源以及交通运输、发电和工业制造所需燃料的一半以上[1]。尽管可再生能源持续增长，但碳氢化合物仍占全球需求的很大比例。由于健康、安全和环境风险，勘探、生产和分配受到严格监管。同时，价格波动、劳动力流失和监管压力促使运营商提高效率并降低成本[2]。