在新冠肺炎疫情冲击和数字经济蓬勃发展的双重背景下，为了保证石油与天然气行业的高质量、可持续发展，推进数字孪生技术在油气行业的应用具有必要性和重大意义。为了深入探究油气行业如何通过数字孪生技术与业务的深度融合，让数字孪生技术发挥更积极的作用，使油气运营、服务企业从数字孪生技术中获益，实现降本增效和高质量发展，通过剖析数字孪生技术的内涵与关键特征，对数字孪生技术在油气行业的典型应用场景及推广应用过程中存在的潜在风险进行研究，提出了数字孪生技术在油气行业的应用建议及面临的挑战。研究结果表明：（1）数字孪生技术在油气行业资产动态监测及风险评估、缩短规划时间、协作知识共享、虚拟学习培训等方面具有较好的应用前景；（2）基于数字孪生技术建立虚拟控制室或实验室能够增强协同作业、同步专家经验、更有效地利用数据要素，同时避免现场风险，提高系统决策能力与效率。（3）油气行业应用数字孪生技术面临的挑战主要体现在数据标准化、信息共享、成本收益、网络安全等方面，同时模型的准确性、有效性仍有待加强。