景瑞林 勝利石油管理局信息中心

基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)

景瑞林 勝利石油管理局信息中心

勝利油田以數(shù)據(jù)中心為依托，通過開展數(shù)據(jù)采集處理體系、數(shù)據(jù)存儲體系、維護體系、共享體系、應(yīng)用體系建設(shè)等研究工作，建立了基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)。系統(tǒng)建設(shè)采用分層開發(fā)、模塊化構(gòu)建的技術(shù)路線，總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、服務(wù)訪問層、業(yè)務(wù)層和展現(xiàn)層五個層次。在服務(wù)層采用服務(wù)的方式為相關(guān)業(yè)務(wù)及專業(yè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持以及功能支持，隨著項目的開展和生產(chǎn)的需要還可以把服務(wù)擴展到業(yè)務(wù)層。

勝利油田；數(shù)據(jù)中心；地理信息；信息集成

國內(nèi)主要油田開發(fā)建設(shè)已歷經(jīng)幾十年時間，大多數(shù)已進入開發(fā)的中后期階段，采出液含水量持續(xù)增加，穩(wěn)產(chǎn)形勢非常嚴峻。為了提高油田產(chǎn)能，每年油田都會投入大量資金開展地面工程建設(shè)工作。經(jīng)過幾十年的積累，地面工程設(shè)施的種類和數(shù)量已相當(dāng)可觀，但也存在著地面工程圖檔資料保存分散、損壞和遺失嚴重等問題。針對多源數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中化、電子化和高度共享，可為油田規(guī)劃建設(shè)、生產(chǎn)管理提供數(shù)據(jù)支持。建立基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)，對實現(xiàn)油田對地面設(shè)施的有效管理，建立地面工程地理信息的應(yīng)用體系，提高相關(guān)系統(tǒng)地理信息應(yīng)用水平是十分必要的。目前，國內(nèi)許多油田都建立了相應(yīng)的地理信息系統(tǒng)，但存在業(yè)務(wù)單一、技術(shù)平臺多樣化、未與數(shù)據(jù)中心中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行充分的關(guān)聯(lián)，妨礙了地理信息的共享等問題。為此，以數(shù)據(jù)中心為依托，通過開展數(shù)據(jù)采集處理體系、數(shù)據(jù)存儲體系、維護體系、共享體系、應(yīng)用體系建設(shè)等研究工作，建立了基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)，并在勝利油田得到全面應(yīng)用。

1 系統(tǒng)架構(gòu)及技術(shù)路線

（1）系統(tǒng)架構(gòu)。系統(tǒng)建設(shè)采用分層開發(fā)、模塊化構(gòu)建的技術(shù)路線，總體結(jié)構(gòu)包括數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、服務(wù)訪問層、業(yè)務(wù)層和展現(xiàn)層五個層次。在服務(wù)層采用服務(wù)的方式為相關(guān)業(yè)務(wù)及專業(yè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支持以及功能支持，隨著項目的開展和生產(chǎn)的需要還可以把服務(wù)擴展到業(yè)務(wù)層。

（2）技術(shù)路線。系統(tǒng)采用B/S、.net、SOA、ArcGIS等技術(shù)，以實現(xiàn)健壯性、低耦合性、高擴展性為目標(biāo)，具體實現(xiàn)內(nèi)容包括：①應(yīng)用服務(wù)分三層設(shè)計，數(shù)據(jù)訪問層、業(yè)務(wù)層、展現(xiàn)層，其中業(yè)務(wù)層全部采用接口設(shè)計，以降低業(yè)務(wù)模塊間的耦合性和增加系統(tǒng)的擴展性；②采用Log4net作為系統(tǒng)日志系統(tǒng)，系統(tǒng)出錯時，可以查看系統(tǒng)堆棧，方便系統(tǒng)維護；③服務(wù)器和客戶端采用JSON作為通信數(shù)據(jù)格式，由于服務(wù)器和客戶端都采用實體類庫的設(shè)計，通過兩端的JSON數(shù)據(jù)綁定（編碼）和解碼實現(xiàn)純面向?qū)ο缶幊?，提高系統(tǒng)維護性；④采用Flex開發(fā)客戶端，提高系統(tǒng)的交互能力，增強了用戶體驗；⑤采用ArcServer、ArcEngine作為地理數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）面向Web服務(wù)的數(shù)據(jù)共享技術(shù)。對于基于SOA的空間數(shù)據(jù)共享，WebService在方法論上提出了解決方案，并提供了切實可行的SOAP、WSDL、UDDI等可操作的方法和規(guī)范。其提供者只需將數(shù)據(jù)或操作的服務(wù)貢獻出來，使用者不必了解它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用何種技術(shù)、何種語言實現(xiàn)，只需根據(jù)服務(wù)說明(WSDL)引用該服務(wù)，就可將其集成到自己的應(yīng)用中。REST（RepresentationalState Transfer）風(fēng)格則是一種互聯(lián)網(wǎng)超媒體分布式系統(tǒng)架構(gòu)，通過提供清晰的關(guān)注點分離、隱藏資源的底層實現(xiàn)和通信機制，降低架構(gòu)的復(fù)雜性，提高系統(tǒng)的可伸縮性，因為它要求所有的操作都是無狀態(tài)的。由于沒有了上下文的約束，做分布式和集群的時候就更為簡單，也可以讓系統(tǒng)更為有效地利用緩沖池。并且由于服務(wù)器端不需要記錄客戶端的一系列訪問，也減少了對服務(wù)器端的性能需求。構(gòu)建集中管理、優(yōu)質(zhì)高效的網(wǎng)絡(luò)、空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)支撐平臺，采用單一WebServcie或REST技術(shù)都不能滿足該要求，故本系統(tǒng)采用WebService和REST混合架構(gòu)，建立屬性數(shù)據(jù)和空間數(shù)據(jù)共享模型，滿足油田數(shù)據(jù)集中配置，信息資源共享的目標(biāo)，實現(xiàn)油田基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的規(guī)范管理，信息化基礎(chǔ)體系的持續(xù)完善，提升業(yè)務(wù)協(xié)同能力，形成一體化管理應(yīng)用模式。

（2）動靜態(tài)數(shù)據(jù)一體化展示技術(shù)。油田數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)包括開發(fā)靜態(tài)數(shù)據(jù)、開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)及油氣集輸?shù)葦?shù)據(jù)。開發(fā)靜態(tài)數(shù)據(jù)包括單井基礎(chǔ)信息、三采井附加基礎(chǔ)信息、鉆井地質(zhì)信息、鉆井地質(zhì)設(shè)計、直井定井位數(shù)據(jù)；開發(fā)動態(tài)數(shù)據(jù)包括采油井日數(shù)據(jù)、注水井日數(shù)據(jù)、采氣井日數(shù)據(jù)。由此可見，數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)種類龐雜，梳理并研究出可以一體化展示這些數(shù)據(jù)的方法，可降低工作量并顯著提高工作效率。研究表明，通過GIS技術(shù)，以地理位置為共通點建立動、靜態(tài)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)系，結(jié)合. net、Flex、JavaScript其他開發(fā)技術(shù)，可以有效地把動、靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，一體化展示，從而滿足生產(chǎn)需要。

（3）專業(yè)系統(tǒng)拓撲關(guān)系模型的研究與建立。油田地面工程主要包含的專業(yè)系統(tǒng)包括原油集輸系統(tǒng)、天然氣集輸系統(tǒng)、注水及污水處理系統(tǒng)、電力系統(tǒng)及道路系統(tǒng)。通過對這些系統(tǒng)特點的分析，研究并建立各個系統(tǒng)拓撲模型。在此以原油集輸系統(tǒng)為例介紹拓撲關(guān)系的建立，原油集輸系統(tǒng)Geodatabase（地理信息數(shù)據(jù)模型）的UML模型描述了系統(tǒng)各類設(shè)施從Geodatabase基類的派生情況、子類劃分情況、各類設(shè)施或子類的連通性規(guī)則并同時構(gòu)建原油集輸系統(tǒng)的幾何網(wǎng)絡(luò)，從而完成系統(tǒng)拓撲關(guān)系建立的基礎(chǔ)工作。UML模型中的子類及網(wǎng)絡(luò)要素類型由原油集輸系統(tǒng)的子類、網(wǎng)絡(luò)要素類型劃分及命名中的表定義，連通性規(guī)則由原油集輸系統(tǒng)的連通性規(guī)則中的表定義。

3 應(yīng)用效果

本系統(tǒng)的建設(shè)能夠深入基層需求，促進油田地理信息采集、應(yīng)用的統(tǒng)一建設(shè)，拓展地理信息應(yīng)用范圍，避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)省開支，系統(tǒng)的成功研發(fā)和應(yīng)用在油田起到了良好的效果。

（1）大幅度節(jié)約油田投資，拓展GIS技術(shù)在油田的應(yīng)用范圍。該系統(tǒng)針對勝利油田地面建設(shè)的數(shù)據(jù)現(xiàn)狀，采取了面向服務(wù)的方式，使用了WebService與REST混合架構(gòu)模式，構(gòu)建了勝利油田面向服務(wù)的空間數(shù)據(jù)共享與空間信息服務(wù)集成平臺，實現(xiàn)了油田地面工程數(shù)據(jù)，生產(chǎn)動、靜態(tài)數(shù)據(jù)的集中存儲，管理與發(fā)布，避免了每個單位都搭建一個地理信息發(fā)布平臺，拓展了地面建設(shè)數(shù)據(jù)在油田的應(yīng)用范圍，減少了油田投資，降低了各單位基于地面建設(shè)數(shù)據(jù)二次開發(fā)的難度，為數(shù)字油田的建設(shè)提供了數(shù)據(jù)支持?，F(xiàn)在已為油田采油地質(zhì)系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)、車輛運行監(jiān)控系統(tǒng)、錄井生產(chǎn)平臺、供電公司巡線系統(tǒng)等十余套系統(tǒng)提供服務(wù)，減少了油田投資并加快了專業(yè)系統(tǒng)開發(fā)速度。

（2）基礎(chǔ)地理信息更加精確，地面設(shè)施數(shù)據(jù)更全、更準。在基礎(chǔ)地形圖以及影像圖更新完成后，基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)精確度更高，覆蓋面更全，時效性更強，地名數(shù)據(jù)更完整、準確，展現(xiàn)方式更直觀。通過地面設(shè)施數(shù)據(jù)普查測繪、更新入庫，精度由以前的10米級提高到1米以內(nèi)，提高了數(shù)據(jù)的全面性，目前各采油廠4萬余口井、4千多座站庫和14000公里的管線數(shù)據(jù)經(jīng)過復(fù)測后入庫，可以通過系統(tǒng)進行全面查詢。

（3）優(yōu)化了數(shù)據(jù)資源配置，減少了專業(yè)系統(tǒng)數(shù)量，提高了基層單位的工作效率。隨著油田的發(fā)展，面對多源數(shù)據(jù)的高速增長，通過基于GIS的生產(chǎn)信息集成系統(tǒng)可以優(yōu)化數(shù)據(jù)資源，提高生產(chǎn)效率。以最新的影像圖、基礎(chǔ)地形圖的使用為例，現(xiàn)在通過該系統(tǒng)，只需要在油田數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器上更新地圖，就可使最新的影像圖、基礎(chǔ)地形圖能夠快速應(yīng)用到全油田，而在過去需要各個系統(tǒng)自己搭建服務(wù)器，拷貝地圖，購買軟件，地圖整理、發(fā)布才能使用。

（4）可使油田各基層單位的生產(chǎn)管理更加主動。使用該系統(tǒng)基層隊可以做到通過對比進站油量，及時發(fā)現(xiàn)停井；通過對比外輸線輸差，發(fā)現(xiàn)外輸穿孔；通過進站液量、油量對比，發(fā)現(xiàn)停電；通過分隊計量產(chǎn)量變化，發(fā)現(xiàn)躺井。以現(xiàn)河采油廠為例，系統(tǒng)運行以來通過分隊預(yù)警及時發(fā)現(xiàn)單井管穿1973次，故障停井1127次，倒灌等生產(chǎn)不正常井510次，管線受不法分子破壞880次，提高了問題處理效率和油井時率。

（5）促進精細管理水平不斷提升。該系統(tǒng)的應(yīng)用實現(xiàn)了采油隊進站來液的監(jiān)控，每天的日分析報表上各礦及各隊、各系統(tǒng)的產(chǎn)量變化情況及變化原因一目了然，實現(xiàn)了產(chǎn)量動態(tài)分析管理。通過監(jiān)控系統(tǒng)反映的產(chǎn)量運行動態(tài)，還能夠及時地反映生產(chǎn)過程中存在的問題：地理上可以明確到區(qū)域、區(qū)塊乃至井點，內(nèi)容包括電網(wǎng)、管網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施、環(huán)保、人員管理等。這些存在的問題可以反映出生產(chǎn)管理現(xiàn)狀和不足，便于有針對性制定改進措施，有效地推動了管理水平的提升。

（欄目主持 張秀麗）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.4.023