劉 新 張恩莉 唐志潔 何東溯

(中國石油西南油氣田公司勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心)

西南油氣田分公司(以下簡稱分公司)為了實現(xiàn)建設(shè)300億戰(zhàn)略大氣區(qū)和中國天然氣工業(yè)基地的戰(zhàn)略目標(biāo)，信息化建設(shè)力度必然會進一步加強和提高。作為勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源建設(shè)、數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用系統(tǒng)運行與管理的實施機構(gòu)—分公司勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)中心(以下簡稱數(shù)據(jù)中心)，必須面對油氣勘探開發(fā)核心業(yè)務(wù)發(fā)展的實際需求，認真思考如何借鑒國內(nèi)外先進油田(公司)的成功經(jīng)驗，如何引進吸收當(dāng)今先進的IT技術(shù)，構(gòu)架適合自身情況的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系。

1 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系

1.1 數(shù)字油氣田架構(gòu)模型

數(shù)字油氣田是綜合性油田公司信息化發(fā)展的必然趨勢。數(shù)字油氣田是指以信息技術(shù)為手段全面實現(xiàn)油氣田實體和企業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化，即數(shù)字油氣田是一個以數(shù)字地球為技術(shù)導(dǎo)向、以油氣田實體為對象、以地理空間坐標(biāo)為依據(jù)、具有多分辨率、海量數(shù)據(jù)和多種數(shù)據(jù)融合、可用多媒體和虛擬技術(shù)進行多維表達、具有空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。

參照大慶油田“數(shù)字油田研究組”的成果，數(shù)字油氣田的結(jié)構(gòu)可劃分為七個層次(圖1)，自下而上分別為：①環(huán)境層是信息化的基礎(chǔ)設(shè)施；②數(shù)據(jù)層是各類數(shù)據(jù)庫和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)體以及組織、管理這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)平臺(數(shù)據(jù)倉庫等)，數(shù)據(jù)包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)和油氣田研究、生產(chǎn)、經(jīng)營管理數(shù)據(jù)；③專題層主要包括面向不同應(yīng)用或研究主題而專門抽取的項目數(shù)據(jù)庫或?qū)ｎ}數(shù)據(jù)庫；④模型層定義油氣田的地質(zhì)模型和企業(yè)模型；⑤應(yīng)用層由油氣田的石油專業(yè)和經(jīng)營管理兩方面的各個應(yīng)用系統(tǒng)組成(此處的GIS是指提供GIS基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù))，解決油氣田科研、生產(chǎn)、經(jīng)營管理的實際問題；⑥在集成層，把整個應(yīng)用層及以下各層的應(yīng)用系統(tǒng)整合起來，實現(xiàn)完整的數(shù)據(jù)油氣田的統(tǒng)一入口；⑦戰(zhàn)略層是整個數(shù)字油氣田的方向主導(dǎo)者，戰(zhàn)略層制定數(shù)字油氣田的整體性方案與建設(shè)策略，甚至依靠數(shù)字油氣田建設(shè)達到企業(yè)流程再造的目的。

圖1 數(shù)字油氣田參考架構(gòu)模型

1.2 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系

參考數(shù)字油氣田架構(gòu)模型，根據(jù)分公司勘探開發(fā)數(shù)據(jù)“一次采集、統(tǒng)一管理、多業(yè)務(wù)應(yīng)用”的核心思想，設(shè)計了勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系的整體架構(gòu)，如圖2：

此技術(shù)體系架構(gòu)的設(shè)計思路是：通過強化數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的組織機構(gòu)、職能和制度建設(shè)，建立和完善四大保障體系，即組織管理體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系、信息安全體系及系統(tǒng)運維體系；在此基礎(chǔ)上，逐步建立健全數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的三層技術(shù)體系，數(shù)據(jù)資源建設(shè)體系、數(shù)據(jù)管理體系和數(shù)據(jù)應(yīng)用體系。

圖2 勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系整體架構(gòu)

(1)數(shù)據(jù)資源建設(shè)體系

建立與應(yīng)用層分離的數(shù)據(jù)采集層，建設(shè)和完善覆蓋油氣田各類勘探生產(chǎn)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)采集和管理系統(tǒng)，實現(xiàn)勘探生產(chǎn)數(shù)據(jù)的一次采集、統(tǒng)一管理、多業(yè)務(wù)應(yīng)用。數(shù)據(jù)資源建設(shè)體系由數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，如圖3所示：

現(xiàn)階段，西南數(shù)據(jù)資源建設(shè)的主要工作任務(wù)有兩項：①完成勘探開發(fā)專業(yè)歷史數(shù)據(jù)整理和加載；②實現(xiàn)各類新產(chǎn)生數(shù)據(jù)的入庫管理。即完成生產(chǎn)、科研、綜合管理等各類有價值的歷史資料的電子化管理和新數(shù)據(jù)及時入庫工作，全面實現(xiàn)對勘探生產(chǎn)數(shù)據(jù)資產(chǎn)的保護和管理，支持數(shù)字化、桌面化應(yīng)用。

(2) 數(shù)據(jù)管理體系

數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的核心，首先要確立數(shù)據(jù)管理的目標(biāo)，在此基礎(chǔ)上完成管理體系的規(guī)劃、實施步驟和實施方法制定。數(shù)據(jù)管理體系(圖4)由數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)管理工具組成，數(shù)據(jù)庫包括：主數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫；數(shù)據(jù)管理工具包括：數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)維護、數(shù)據(jù)模型維護、數(shù)據(jù)交換等工具。為支持上層應(yīng)用及不同數(shù)據(jù)庫(系統(tǒng))之間的數(shù)據(jù)交換，還需建立公司級數(shù)據(jù)服務(wù)總線。數(shù)據(jù)管理體系建設(shè)的最終目的是實現(xiàn)公司數(shù)據(jù)的資產(chǎn)化統(tǒng)一管理和支撐集成化多業(yè)務(wù)應(yīng)用。

圖3 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)資源建設(shè)體系

圖4 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)管理體系

(3)數(shù)據(jù)應(yīng)用體系

在數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)層面，主要是依托勘探與生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理(A1)系統(tǒng)、油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理(A2)系統(tǒng)、數(shù)字盆地(A6)系統(tǒng)等開展勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)資源綜合應(yīng)用及科研項目支撐環(huán)境的建設(shè)和完善，全面支撐分公司科研、管理工作。在此基礎(chǔ)上，逐步開展生產(chǎn)智能管理與決策支持集成平臺應(yīng)用。數(shù)據(jù)應(yīng)用體系由基礎(chǔ)服務(wù)、應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)與支持系統(tǒng)組成，如圖5所示：

圖5 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)應(yīng)用體系

1.3 數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的核心技術(shù)

數(shù)據(jù)資源管理和利用的關(guān)鍵技術(shù)就是數(shù)據(jù)庫相關(guān)的各類應(yīng)用技術(shù)。油田數(shù)據(jù)管理層面采用3種數(shù)據(jù)庫類型：主數(shù)據(jù)庫、元數(shù)據(jù)庫和空間數(shù)據(jù)庫。

(1) 主數(shù)據(jù)庫

主數(shù)據(jù)庫是基于業(yè)務(wù)層面的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是涵蓋勘探開發(fā)業(yè)務(wù)各個專業(yè)領(lǐng)域的信息系統(tǒng)后臺數(shù)據(jù)庫的集合。主數(shù)據(jù)庫是相對穩(wěn)定的，其數(shù)據(jù)實體是異構(gòu)的、分層次的。數(shù)據(jù)來源于最基層的各個數(shù)據(jù)源單位、專業(yè)數(shù)據(jù)庫、專業(yè)應(yīng)用軟件，通過手工錄入或自動導(dǎo)入，把油氣勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營管理活動中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)(含圖形、圖像)收集并統(tǒng)一進行整合，并以企業(yè)資產(chǎn)的形式進行存儲和備份。因此進入主數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)要確保完整、準(zhǔn)確，并要保證相對穩(wěn)定。

目前西南油氣田在用主數(shù)據(jù)庫包含管理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的基于EPDM模型的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、管理地震和測井大塊數(shù)據(jù)體的PetroBank數(shù)據(jù)銀行系統(tǒng)、管理非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和文檔資料的CDSAO數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

(2) 空間數(shù)據(jù)庫

空間數(shù)據(jù)庫指的是與地理空間相關(guān)的數(shù)據(jù)集合，是描述空間實體位置、形狀、面積、方向及其相互拓撲關(guān)系等層次化、圖形化特點的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地圖數(shù)據(jù)、基礎(chǔ)地質(zhì)數(shù)據(jù)等。由于傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫在空間數(shù)據(jù)的表示、存儲、管理、檢索上存在許多缺陷，無法有效的支持復(fù)雜對象(如圖形、圖像)，從而形成了空間數(shù)據(jù)庫這一數(shù)據(jù)庫研究領(lǐng)域?？臻g數(shù)據(jù)庫因為數(shù)據(jù)量龐大，模型復(fù)雜，圖形圖像數(shù)據(jù)居多，需要屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)聯(lián)合進行數(shù)據(jù)管理，解決存儲和檢索等難點問題，利于數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用層面的軟件功能拓展。

數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用層面的軟件通過標(biāo)準(zhǔn)接口遠程調(diào)用公司統(tǒng)一的“基礎(chǔ)地理信息服務(wù)系統(tǒng)(GIS)”的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)，實現(xiàn)基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、公共地質(zhì)數(shù)據(jù)等基本信息的中轉(zhuǎn)/緩沖服務(wù)，這些服務(wù)包括：空間分析服務(wù)，行政區(qū)劃、道路、河流、油氣區(qū)塊、構(gòu)造、工區(qū)、層位、井軌跡、管線等對象的相互位置關(guān)系、開關(guān)關(guān)系等空間拓撲服務(wù)等。

(3) 元數(shù)據(jù)庫

元數(shù)據(jù)庫是描述和管理其他相關(guān)數(shù)據(jù)體系的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是為數(shù)據(jù)資源訪問控制提供抽象信息化的管理功能，幫助對各個數(shù)據(jù)庫的集成、維護、共享和綜合應(yīng)用提供基礎(chǔ)。所謂元數(shù)據(jù)是抽象概念，是一類定義數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，它用于描述數(shù)據(jù)的內(nèi)容、覆蓋范圍、質(zhì)量、管理方式、數(shù)據(jù)的所有者、數(shù)據(jù)的提供方式等信息，是數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)用戶之間的橋梁，是一種資源的描述、編目管理和控制信息，也可以是一組獨立的關(guān)于資源的說明。

元數(shù)據(jù)庫是指通過對業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模型的抽象形成的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。元數(shù)據(jù)庫的建設(shè)一般是將主數(shù)據(jù)庫、空間數(shù)據(jù)庫甚至是基層專業(yè)數(shù)據(jù)庫和綜合項目數(shù)據(jù)庫中全部可管理的資源對象的信息進行抽象、濃縮后進行統(tǒng)一管理，如網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、用戶、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)表及結(jié)構(gòu)關(guān)系、數(shù)據(jù)視圖、存儲過程、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)對象、數(shù)據(jù)映射關(guān)系、數(shù)據(jù)對象加載過程、應(yīng)用組件、用戶自定義系統(tǒng)等。

(4) 公司級數(shù)據(jù)服務(wù)總線

公司級數(shù)據(jù)服務(wù)總線由企業(yè)數(shù)據(jù)總線和企業(yè)服務(wù)總線構(gòu)成，是一套面向企業(yè)數(shù)據(jù)資源整合的解決方案(圖6)。

當(dāng)企業(yè)內(nèi)部數(shù)據(jù)資源海量增長，數(shù)據(jù)庫種類繁多之后，通過這套解決方案，可以集成幾乎所有來源的、所有格式的數(shù)據(jù)，確保有效地存儲、管理和應(yīng)用這些數(shù)據(jù)資源。

圖6 企業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)總線構(gòu)成示意圖

目前通常會采用XML格式進行數(shù)據(jù)提取和交換。比較熱門的SOA設(shè)計技術(shù)，采用面向服務(wù)的分解原則，以業(yè)務(wù)流程為基礎(chǔ)、以企業(yè)業(yè)務(wù)/功能為基本模型，結(jié)合虛擬化技術(shù)，解決企業(yè)數(shù)據(jù)整合問題。

2 勘探開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)和愿景

2.1 發(fā)展目標(biāo)和策略

(1) 分公司勘探開發(fā)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展目標(biāo)

圍繞分公司“十二五”信息化工作目標(biāo)，勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展目標(biāo)是：以勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)的建設(shè)、管理和應(yīng)用為核心，以強化組織管理體系、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)體系、信息安全體系、系統(tǒng)運維體系的建設(shè)為保障，建立數(shù)據(jù)資源建設(shè)、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)體系，全面實現(xiàn)數(shù)據(jù)入庫正常化、數(shù)據(jù)管理集中化、數(shù)據(jù)應(yīng)用多樣化、項目研究協(xié)同化，在數(shù)據(jù)信息業(yè)務(wù)方面全面支撐分公司勘探開發(fā)核心業(yè)務(wù)的發(fā)展，最終支持分公司實現(xiàn)數(shù)字化油氣田的目標(biāo)。

(2)建設(shè)方案

為滿足分公司勘探開發(fā)核心業(yè)務(wù)生產(chǎn)管理、科研需要的信息化建設(shè)需求，勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從組織機構(gòu)建設(shè)、數(shù)據(jù)資源建設(shè)、數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的業(yè)務(wù)發(fā)展需求出發(fā)，根據(jù)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)技術(shù)體系總體架構(gòu)設(shè)計，建設(shè)實施項目可分為勘探開發(fā)業(yè)務(wù)管理與應(yīng)用、綜合應(yīng)用、組織與保障體系3類，項目總體架構(gòu)如圖7所示：

(3) 總體工作策略

?結(jié)合油氣田數(shù)據(jù)建設(shè)、管理與應(yīng)用需求，完善組織機構(gòu)及管理制度建設(shè)，開展配套系統(tǒng)及相關(guān)項目建設(shè)。持續(xù)對已建系統(tǒng)的不斷完善和深化應(yīng)用，保障集團公司統(tǒng)推系統(tǒng)的實施與推廣應(yīng)用。

圖7數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展規(guī)劃實施項目總體架構(gòu)

?完成勘探與生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)資源建設(shè)，全面建立數(shù)據(jù)正?；峤缓腿霂炝鞒?，建成并完善以專業(yè)數(shù)據(jù)庫、主數(shù)據(jù)庫和項目數(shù)據(jù)庫等組成的數(shù)據(jù)管理平臺，實現(xiàn)分公司層面的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)統(tǒng)一集中管理。

?在數(shù)據(jù)集中管理的平臺上構(gòu)建完整的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用體系，逐步實現(xiàn)勘探與生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)信息化，建成統(tǒng)一、高效、安全的技術(shù)數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺，形成油氣田勘探開發(fā)一體化綜合研究與協(xié)同工作環(huán)境，滿足西南油氣田科研、生產(chǎn)管理和決策的需要。

2.2 發(fā)展愿景

數(shù)字油氣田是企業(yè)生產(chǎn)、科研、管理和決策的綜合基礎(chǔ)信息平臺。它將對油氣田的各級信息化建設(shè)起著統(tǒng)領(lǐng)和導(dǎo)向的作用。數(shù)字油氣田將實現(xiàn)工作流程數(shù)字化、勘探開發(fā)一體化研究、生產(chǎn)協(xié)同管理、生產(chǎn)與研究融合、地下與地上融合、虛擬現(xiàn)實與智能輔助決策等功能。

數(shù)字化油田的建設(shè)離不開基礎(chǔ)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展。在信息化時代，大量(專業(yè)覆蓋面寬)、詳實(完整、準(zhǔn)確)、及時(動態(tài)實時數(shù)據(jù)、最新成果)的數(shù)據(jù)資源是全面支撐公司主營業(yè)務(wù)的必要條件，數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的完善和發(fā)展在當(dāng)今現(xiàn)代化企業(yè)中的作用是不可替代的，它對企業(yè)主營業(yè)務(wù)的支撐和促進作用有時甚至是革命性的，即我們通常所說的企業(yè)業(yè)務(wù)流程再造。

數(shù)字油氣田已經(jīng)表現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景，其主要標(biāo)志之一是生產(chǎn)、科研、決策的數(shù)字化，包括：智能化野外作業(yè)現(xiàn)場、實時的油藏監(jiān)控系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實的輔助決策和控制中心。

(1) 智能化的野外作業(yè)現(xiàn)場

將大量的野外、生產(chǎn)現(xiàn)場工作通過自動化設(shè)備和人工智能完成。以現(xiàn)場采油氣為例，通過自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將每一口生產(chǎn)井的油氣產(chǎn)量實時記錄下來，通過衛(wèi)星等傳輸系統(tǒng)發(fā)送到后方生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫中，及時分析、自動調(diào)整開采量，達到對生產(chǎn)現(xiàn)場的實時、智能化掌控。

(2) 實時的油藏監(jiān)控系統(tǒng)

對各個區(qū)塊或油氣田的產(chǎn)量進行實時監(jiān)控，觀察每口井的產(chǎn)量動態(tài)變化曲線，實時掌握油氣田的開發(fā)動態(tài)，一旦有某一井或多井產(chǎn)量發(fā)生異常，可隨時向虛擬現(xiàn)實的輔助決策和控制中心匯報，并發(fā)出報警信息，同時可借鑒以往發(fā)生類似情況的經(jīng)驗，對該區(qū)塊的油田開發(fā)方案及時進行調(diào)整。

(3) 虛擬現(xiàn)實的輔助決策和控制中心

建立虛擬現(xiàn)實的輔助決策和控制中心，在公司層面對各類生產(chǎn)、經(jīng)營活動進行先期的輔助決策和實施過程的智能控制。以鉆井為例，將某區(qū)塊的地震、地質(zhì)、生產(chǎn)、鉆井、錄井等各種綜合信息集中到一起進行分析研究，綜合該區(qū)塊的各個井的產(chǎn)量、地震、地質(zhì)信息，在專家的輔助下提供新井的部署方案，再根據(jù)現(xiàn)有的地表條件和鉆井工藝，設(shè)計出新井的地面位置、地下目標(biāo)和井軌跡，隨后先期在仿真空間(地表、構(gòu)造、層位)及時間維度上，模擬出整個鉆進、取芯、試油等建井過程，以供領(lǐng)導(dǎo)和專家決策。

3 結(jié)束語

在信息化和工業(yè)化高速融合的今天，信息技術(shù)正處于高速發(fā)展過程中，一般3至5年就有一個飛躍，因此，我們現(xiàn)在較難對油氣田信息化的未來場景作出準(zhǔn)確、詳盡的描述，但只要我們重視公司技術(shù)數(shù)據(jù)的建設(shè)、管理和應(yīng)用，努力借鑒國內(nèi)外先進油田公司的成功經(jīng)驗，緊跟全球信息化發(fā)展趨勢，密切圍繞公司整體發(fā)展戰(zhàn)略，堅持我們既定的路線和策略，在集團公司、分公司的統(tǒng)一部署和引領(lǐng)下，從“工業(yè)化西南油氣田”到“數(shù)字化西南油氣田”再到“智能化西南油氣田”的目標(biāo)就一定能實現(xiàn)。

1 高復(fù)先.信息化IRP之路[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2008.

2 王權(quán).從數(shù)字油田到智能油田[R].大慶：大慶油田公司信息中心，2011.