中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司

數(shù)字化油田中多源數(shù)據(jù)的一體化應(yīng)用

王榮 張紅中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司

多源數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用技術(shù)是利用數(shù)據(jù)集成方法管理油田產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)，通過(guò)一體化實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合管理的應(yīng)用技術(shù)。油田數(shù)據(jù)的多源性主要體現(xiàn)在多來(lái)源、多語(yǔ)義、多時(shí)空、多尺度、獲取手段多樣、存儲(chǔ)格式多源、分布式特征和空間拓?fù)涮卣鞯确矫?。由于油田?shù)據(jù)的分布性、異構(gòu)性同時(shí)存在，數(shù)據(jù)集成管理成為數(shù)據(jù)管理的難點(diǎn)。數(shù)據(jù)集成的核心任務(wù)是將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起，使用戶能夠以透明的方式訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)集成為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源訪問(wèn)接口，執(zhí)行用戶對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)請(qǐng)求。數(shù)字化油田多元數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用技術(shù)通過(guò)優(yōu)化油田數(shù)據(jù)模型解決數(shù)據(jù)分類(lèi)的問(wèn)題，通過(guò)集成管理解決數(shù)據(jù)異構(gòu)問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)油田數(shù)據(jù)的規(guī)范性、統(tǒng)一性。

油田；多源數(shù)據(jù)；一體化應(yīng)用；集成管理；數(shù)據(jù)管理

目前，很多大型石油公司和油田服務(wù)公司，通過(guò)大量的研究和試驗(yàn)，不斷發(fā)展和優(yōu)化數(shù)字化油田的理念和應(yīng)用系統(tǒng)，但是現(xiàn)有的產(chǎn)品并不能解決油田多源數(shù)據(jù)集成管理的問(wèn)題；同時(shí)，石油公司內(nèi)部各個(gè)油田使用的數(shù)字化系統(tǒng)和應(yīng)用模式并不完全相同，給數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、規(guī)范管理和無(wú)縫融合帶來(lái)了很大的障礙。

多源數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用技術(shù)是利用數(shù)據(jù)集成方法管理油田產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)，通過(guò)一體化實(shí)現(xiàn)多業(yè)務(wù)的綜合管理的應(yīng)用技術(shù)。

1 多源數(shù)據(jù)

近年來(lái)，隨著油田數(shù)字化的推廣和應(yīng)用，數(shù)據(jù)日益豐富。由于數(shù)據(jù)采集方式和應(yīng)用軟件的不同，這些數(shù)據(jù)的格式及結(jié)構(gòu)也不同，導(dǎo)致了多源數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

油田數(shù)據(jù)的多源性主要體現(xiàn)在多來(lái)源、多語(yǔ)義、多時(shí)空、多尺度、獲取手段多樣、存儲(chǔ)格式多源、分布式特征和空間拓?fù)涮卣鞯确矫?。例如，大多?shù)油田的數(shù)據(jù)來(lái)源主要集中在自控系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)等）、勘探開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)軟件、地理信息系統(tǒng)（GIS）、辦公軟件等。油田數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)類(lèi)型很多，涉及到勘探開(kāi)發(fā)各個(gè)專(zhuān)業(yè)。

2 數(shù)據(jù)集成管理

數(shù)據(jù)集成管理按照職能可以分為數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)集成兩部分。數(shù)據(jù)管理是按照數(shù)據(jù)流程對(duì)油田數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)管理方法，數(shù)據(jù)集成則是解決數(shù)據(jù)分布性和異構(gòu)性問(wèn)題的方法。

2.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)服務(wù)、加密與解密等。

數(shù)據(jù)資源管理的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源編目管理、數(shù)據(jù)資源注冊(cè)登記、數(shù)據(jù)資源應(yīng)用等。模型管理的內(nèi)容包括一體化主庫(kù)、各專(zhuān)業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的物理模型管理和維護(hù)，一體化主庫(kù)的部署管理，各物理模型與部署數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)對(duì)比檢查分析等。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容包括各類(lèi)源頭數(shù)據(jù)的通用采集和管理，各在線應(yīng)用系統(tǒng)采集同步數(shù)據(jù)和接口采集任務(wù)的統(tǒng)一管理等。數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是基于數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)資源編目，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量自動(dòng)檢查與控制體系，監(jiān)控每個(gè)數(shù)據(jù)從產(chǎn)生、應(yīng)用到廢棄整個(gè)生命周期各階段的質(zhì)量狀況。數(shù)據(jù)同步管理是基于數(shù)據(jù)資源編目定義的數(shù)據(jù)資源映射關(guān)系和模型管理的映射關(guān)系，采用元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)遷移和同步。數(shù)據(jù)服務(wù)管理的內(nèi)容包括服務(wù)方式的管理（綜合信息查詢、數(shù)據(jù)接口服務(wù)、專(zhuān)題應(yīng)用推送和研究成果的回存等）和服務(wù)內(nèi)容的管理（服務(wù)對(duì)象的注冊(cè)、服務(wù)內(nèi)容的組織、服務(wù)內(nèi)容權(quán)限分配和服務(wù)計(jì)量管理等）。數(shù)據(jù)加密和解密是利用加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密和解密，保證數(shù)據(jù)安全。

2.2數(shù)據(jù)集成

由于油田數(shù)據(jù)的分布性、異構(gòu)性同時(shí)存在，數(shù)據(jù)集成管理成為數(shù)據(jù)管理的難點(diǎn)。數(shù)據(jù)集成的核心任務(wù)是要將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起,使用戶能夠以透明的方式訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)集成為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源訪問(wèn)接口，執(zhí)行用戶對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)請(qǐng)求[1]。

數(shù)據(jù)的分布性問(wèn)題可以通過(guò)提高網(wǎng)絡(luò)傳輸性能和安全性來(lái)解決。

數(shù)據(jù)的異構(gòu)性通過(guò)數(shù)據(jù)格式集成解決。數(shù)據(jù)格式的集成方式包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式、數(shù)據(jù)互操作模式和直接數(shù)據(jù)訪問(wèn)模式三種。直接訪問(wèn)是指在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)其他數(shù)據(jù)格式的直接訪問(wèn)；格式轉(zhuǎn)換是指將其他數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)格式；數(shù)據(jù)互操作是指將具有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的系統(tǒng)集成在一起協(xié)同工作。

利用數(shù)據(jù)模型進(jìn)行油田數(shù)據(jù)分類(lèi)管理，根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型（北京中盈安信），油田數(shù)據(jù)可分為勘探、油氣藏、鉆井、地球物理測(cè)井、錄井、完井、試油、采油/氣工程、分析化驗(yàn)、井下作業(yè)、油氣儲(chǔ)運(yùn)、油氣生產(chǎn)、地面工程、生產(chǎn)測(cè)試以及非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等十五類(lèi)。

3 一體化應(yīng)用

在油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的全過(guò)程中，會(huì)使用大量的專(zhuān)業(yè)軟件，這些專(zhuān)業(yè)軟件涉及到勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、設(shè)備、HSE、行政、經(jīng)營(yíng)、后勤保障等各個(gè)方面，且都自成系統(tǒng)、彼此獨(dú)立，安裝運(yùn)行在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上，嚴(yán)重影響了油田信息的共享。同時(shí)，用戶使用不同專(zhuān)業(yè)軟件時(shí)需要在不同工作站上用相應(yīng)的用戶名登錄，并配置相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，流程復(fù)雜繁瑣，影響油田的工作效率。因此，油田數(shù)據(jù)的一體化應(yīng)用建設(shè)勢(shì)在必行。通過(guò)數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用，可以跨平臺(tái)集成專(zhuān)業(yè)軟件應(yīng)用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化軟件應(yīng)用環(huán)境和使用流程，實(shí)現(xiàn)資源高度共享，提高工作效率。

一體化應(yīng)用的內(nèi)容包括地下地面一體化、勘探開(kāi)發(fā)一體化等方面。

3.1地下地面一體化

數(shù)字化油田基于地面地下一體化技術(shù)的思維，可以跟蹤油藏、層位、井、集輸管道、班站、凈化處理等整個(gè)過(guò)程情況，通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)采集并記錄單井產(chǎn)量、壓力、溫度等信息，分析開(kāi)發(fā)動(dòng)態(tài)，從而達(dá)到合理開(kāi)采油藏、提高地面工程運(yùn)行效率的目的。

在油氣田開(kāi)發(fā)建設(shè)中，參照地面地下一體化的思想進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，優(yōu)化運(yùn)行方案，綜合考慮各方面因素，明確各分系統(tǒng)的邊界以及輸入輸出，運(yùn)用大系統(tǒng)優(yōu)化理論建立整體優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并采用多目標(biāo)、離散優(yōu)化手段，使整體效益在整個(gè)開(kāi)發(fā)建設(shè)期內(nèi)達(dá)到最優(yōu)。而且，三維可視化技術(shù)可為地面地下一體化三維場(chǎng)景展示提供支撐，直觀、逼真地展示地面設(shè)備、設(shè)施和周邊環(huán)境，方便、真實(shí)地反應(yīng)地下地質(zhì)、油藏場(chǎng)景；可點(diǎn)選設(shè)備、設(shè)施，能夠快速查詢其運(yùn)行動(dòng)態(tài)、計(jì)量信息以及直觀的工藝流程仿真；也可以對(duì)各個(gè)應(yīng)用圖形和空間查詢分析結(jié)果進(jìn)行展示。其三維展示如圖1所示。

圖1 油田班站數(shù)字化三維展示

3.2勘探開(kāi)發(fā)一體化

在油田的勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，需要使用地震處理、地震解釋、儲(chǔ)層反演、盆地模擬、測(cè)井解釋、地質(zhì)建模、油藏模擬和經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)等專(zhuān)業(yè)軟件。這些軟件系統(tǒng)相互獨(dú)立且安裝運(yùn)行在不同的系統(tǒng)平臺(tái)上，存在應(yīng)用流程復(fù)雜以及軟件和數(shù)據(jù)資源共享困難等問(wèn)題；同時(shí)，油田數(shù)字化系統(tǒng)需要定制勘探開(kāi)發(fā)工作流程，提高工作效率。

勘探開(kāi)發(fā)一體化應(yīng)用的內(nèi)容，需要結(jié)合實(shí)際需求定制。例如勘探開(kāi)發(fā)綜合數(shù)據(jù)管理（專(zhuān)業(yè)軟件的輸出成果等）、油田關(guān)鍵指標(biāo)展示、油田開(kāi)發(fā)和油井服務(wù)等方案的設(shè)計(jì)、儲(chǔ)量管理、開(kāi)發(fā)過(guò)程中的曲線繪制等都在應(yīng)用內(nèi)容的范圍之內(nèi)。

4 結(jié)語(yǔ)

數(shù)字化油田多元數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用技術(shù)，通過(guò)優(yōu)化油田數(shù)據(jù)模型解決數(shù)據(jù)分類(lèi)的問(wèn)題，通過(guò)集成管理解決數(shù)據(jù)異構(gòu)的問(wèn)題，通過(guò)數(shù)據(jù)管理實(shí)現(xiàn)油田數(shù)據(jù)的規(guī)范性、統(tǒng)一性。

在多源數(shù)據(jù)一體化應(yīng)用中，整合勘探、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)等方面的專(zhuān)業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供地下地面一體化、勘探開(kāi)發(fā)一體化等應(yīng)用思路，實(shí)現(xiàn)對(duì)油田數(shù)據(jù)和信息的高度共享、快速檢索和綜合利用，可增強(qiáng)員工對(duì)生產(chǎn)相關(guān)信息和技術(shù)的認(rèn)識(shí)，提高工作效率，為油田生產(chǎn)節(jié)約成本。

[1]宮長(zhǎng)路，姜雪源，劉惠，等．油田開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)方法研究[J]．油氣田地面工程，2006，25（6）：40-41.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.016