趙 玲，黃 剛，栗 健，牟 儀

(1.東北石油大學(xué) 計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)學(xué)院，黑龍江 大慶 163318；2.東北石油大學(xué) 電氣信息工程學(xué)院，黑龍江 大慶 163318)

0 引 言

作為傳統(tǒng)工業(yè)基本原料的石油，隨著時(shí)代的發(fā)展，其儲(chǔ)量正在不斷減少，但是，人們對(duì)于石油的需求卻一直居高不下。隨著時(shí)代與科學(xué)的進(jìn)步，中國(guó)進(jìn)入了常規(guī)與非常規(guī)油氣并重的勘探開(kāi)發(fā)新時(shí)代，地質(zhì)開(kāi)發(fā)理論進(jìn)入了非常規(guī)油氣創(chuàng)新的“黃金期”[1]。早期油氣勘探中重、磁、電、化等非地震勘探技術(shù)曾發(fā)揮過(guò)重要作用[2],但隨著石油資源的不斷減少以及開(kāi)采成本的不斷增加，為了解決石油勘探數(shù)據(jù)難以管理與共享的問(wèn)題，引入了勘探開(kāi)發(fā)一體化管理的概念[3]和“勘探開(kāi)發(fā)一體化”這一新型的技術(shù)理念。“勘探開(kāi)發(fā)一體化”，即將中國(guó)石油工業(yè)原有的勘探與開(kāi)發(fā)相分割的工作模式轉(zhuǎn)變?yōu)橐惑w化的工作模式[4]?？碧介_(kāi)發(fā)一體化重點(diǎn)是突出“兩個(gè)延伸”：一是勘探向后延伸，延伸到開(kāi)發(fā)實(shí)施、信息反饋階段，以及時(shí)了解勘探部署實(shí)施的實(shí)際效果，指導(dǎo)下一步勘探；二是開(kāi)發(fā)向前延伸，延伸到工業(yè)評(píng)價(jià)階段，即圈閉預(yù)探獲得工業(yè)油流后，開(kāi)發(fā)及時(shí)介入，勘探開(kāi)發(fā)共同完成尋找商業(yè)儲(chǔ)量的任務(wù)，及時(shí)部署滾動(dòng)勘探方案，擴(kuò)大勘探成果[5]。勘探開(kāi)發(fā)一體化是加快勘探開(kāi)發(fā)的實(shí)施進(jìn)程，早日獲得經(jīng)濟(jì)效益，控制成本投資，實(shí)現(xiàn)利益最大化[6]的重要技術(shù)手段。并且勘探開(kāi)發(fā)一體化堅(jiān)持以經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量最大化為中心，樹(shù)立兩個(gè)觀念，即為多門(mén)學(xué)科多門(mén)專業(yè)一起聯(lián)合攻關(guān)，并且增儲(chǔ)上產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行。

隨著“勘探開(kāi)發(fā)一體化”管理模式的不斷發(fā)展壯大，其已成為石油勘探開(kāi)發(fā)的重要改革方向[7]。而石油勘探領(lǐng)域信息一體化模式的完整與否也是判斷國(guó)家石油經(jīng)濟(jì)發(fā)展好壞的標(biāo)準(zhǔn)之一。與此同時(shí)，世界各大石油公司的切身實(shí)踐已經(jīng)表明，勘探開(kāi)發(fā)一體化的管理模式已成為當(dāng)前復(fù)雜條件下油田生產(chǎn)的客觀要求[8]。

1 主庫(kù)系統(tǒng)整體構(gòu)建思路

1.1 主庫(kù)系統(tǒng)基本介紹

該系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)運(yùn)行的管理及應(yīng)用需求，一方面需要將勘探階段的構(gòu)造和開(kāi)發(fā)階段的區(qū)塊作為核心實(shí)體，將這些實(shí)體上的地質(zhì)構(gòu)造識(shí)別、儲(chǔ)層預(yù)測(cè)、開(kāi)發(fā)指標(biāo)計(jì)算等作為核心實(shí)體活動(dòng);另一方面將油井作為基本分析實(shí)體，對(duì)于在井上的各種操作進(jìn)行劃分，從而描述勘探開(kāi)發(fā)的相關(guān)業(yè)務(wù)活動(dòng)，通過(guò)建立數(shù)據(jù)監(jiān)督專家組，制定完善相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)及管理制度[9]。開(kāi)發(fā)一體化之后油田隨鉆、開(kāi)發(fā)井位設(shè)計(jì)、地質(zhì)建模、油田數(shù)字模擬，以及物探項(xiàng)目隊(duì)的海量地震數(shù)據(jù)解釋和三維資料的審查等方面都會(huì)得到廣泛應(yīng)用。首先，該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)基于WEB[10]瀏覽器的分布式多層應(yīng)用的綜合數(shù)據(jù)匯交系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)管理、全面的數(shù)據(jù)共享；其次以管理為依托的數(shù)據(jù)三級(jí)(數(shù)據(jù)源點(diǎn)、業(yè)務(wù)單位、數(shù)據(jù)中心)集成化應(yīng)用管理體系，保障匯交數(shù)據(jù)質(zhì)量的全面性、準(zhǔn)確性、完整性、及時(shí)性和一致性。

1.2 系統(tǒng)構(gòu)建思路

該系統(tǒng)建立了包括數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換收入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析、用戶界面等模塊以及數(shù)據(jù)確認(rèn)、數(shù)據(jù)反饋兩個(gè)回路的石油勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。一體化系統(tǒng)的建立為試油、測(cè)井、錄井、鉆井等實(shí)鉆數(shù)據(jù)跨專業(yè)綜合研究奠定了基礎(chǔ)[11]。并且該系統(tǒng)是從油田數(shù)據(jù)產(chǎn)生的源頭開(kāi)始，結(jié)合實(shí)際數(shù)據(jù)管理方式及標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)信息手段，設(shè)計(jì)并實(shí)施數(shù)據(jù)匯交PDCA[12]循環(huán)管理，并最終實(shí)現(xiàn)既支持研究人員快速獲取數(shù)據(jù)、共享數(shù)據(jù)、共享成果，又支持不同研究階段的討論、匯報(bào)和決策[13]和可以構(gòu)建數(shù)據(jù)匯交全生命周期管理的新模式。勘探一體化對(duì)數(shù)據(jù)的唯一性、完整性等都進(jìn)行了明確的定義，并結(jié)合當(dāng)前IT技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，給出了更為簡(jiǎn)潔和易擴(kuò)展的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)解決方案[14]。

2 主庫(kù)系統(tǒng)整體架構(gòu)設(shè)計(jì)

主庫(kù)系統(tǒng)的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)方面：數(shù)據(jù)資料電子化匯交方案；數(shù)據(jù)資料流程管理；數(shù)據(jù)資料電子化存儲(chǔ)方案。

2.1 數(shù)據(jù)資料電子化匯交方案

數(shù)據(jù)資料電子化匯交方案主要是對(duì)于沒(méi)有電子化的數(shù)據(jù)庫(kù)，提出優(yōu)化解決方案和管理建議，包括人工數(shù)據(jù)錄入、結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提交、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提交、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)提交，以及數(shù)據(jù)電子化匯交流程定義與管理。

(1)人工數(shù)據(jù)錄入。

對(duì)沒(méi)有現(xiàn)存數(shù)據(jù)錄入軟件的資料，開(kāi)發(fā)人工數(shù)據(jù)錄入模塊。人工數(shù)據(jù)錄入模塊錄入的結(jié)果是事務(wù)型的，不宜直接存入數(shù)據(jù)中心，而是暫時(shí)存入本地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，待一個(gè)單元的數(shù)據(jù)錄入、校驗(yàn)、審核完成后，再通過(guò)提交模塊進(jìn)行提交。

(2)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的提交。

指數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有完整的數(shù)據(jù)模型。結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)是通過(guò)專門(mén)的采集軟件通過(guò)人工錄入、自動(dòng)采集或數(shù)據(jù)交換等方式存儲(chǔ)進(jìn)去的。

(3)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的提交。

半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要指以XML或Excel存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)主要是由數(shù)據(jù)采集軟件生成的，或由人工直接編輯生成。對(duì)半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)需要解析其格式，并建立其結(jié)構(gòu)與PCEDM之間的映射關(guān)系，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。

(4)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的提交。

非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)指以文件形式整體存儲(chǔ)的資料，如圖形圖像文件，不需要解析文件的內(nèi)容。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)一般不需要直接存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)中，而是存放在專門(mén)的文件服務(wù)器上。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的容量一般比較大，為了提高傳輸效率，必要時(shí)還需要提供數(shù)據(jù)壓縮功能。此外，還要提供數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能，在網(wǎng)絡(luò)繁忙或不暢時(shí)，提高傳輸?shù)男省?/p>

(5)數(shù)據(jù)電子化匯交流程定義與管理。

隨著各種技術(shù)的發(fā)展，一種具體的資料內(nèi)容會(huì)發(fā)生變化，匯交資料的數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)篩選條件、文件格式、文件數(shù)量等都會(huì)發(fā)生變化，資料交接流程也會(huì)發(fā)生變化。資料流程定義與管理工具提供對(duì)流程以及流程中的活動(dòng)、資料的屬性進(jìn)行定義和修改等功能。

數(shù)據(jù)加載，按照預(yù)定義的數(shù)據(jù)映射模型，將數(shù)據(jù)提交到目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)中。

通過(guò)分析需求確定的數(shù)據(jù)電子化匯交流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)匯交流程管理

圖1中，用戶通過(guò)系統(tǒng)執(zhí)行數(shù)據(jù)匯交任務(wù)，需要經(jīng)過(guò)三次數(shù)據(jù)處理后完成。這三次處理即為數(shù)據(jù)匯交的三個(gè)數(shù)據(jù)處理部分，每一部分都涉及到了具體的數(shù)據(jù)操作。

(6)資料提交管理。

資料提交管理主要提供以下管理功能：

(a)資料審核。檢查是否已按計(jì)劃向數(shù)據(jù)中心提交了資料，所提交資料是否完整和正確，在確認(rèn)資料提交完整和正確的情況下，進(jìn)行電子簽名并接受提交。

(b)清查不完整資料。當(dāng)提交資料時(shí)，如果出現(xiàn)斷點(diǎn)而沒(méi)完成續(xù)傳，分次提交而沒(méi)完成所有提交內(nèi)容等情況，提交的資料是不完整的。不完整的資料超過(guò)一定的時(shí)限后，應(yīng)該清除掉。

(c)管理資料提交日志。每一次資料提交，都要對(duì)提交時(shí)間、提交人、提交內(nèi)容、提交狀態(tài)進(jìn)行記錄形成日志，同時(shí)允許對(duì)提交進(jìn)行查詢、刪除、保存等操作。

數(shù)據(jù)電子化匯交的框架如圖2所示。

圖2 數(shù)據(jù)綜合處理匯交系統(tǒng)框架

2.2 數(shù)據(jù)資料流程管理

在每類(lèi)基礎(chǔ)資料流程梳理過(guò)程中，將按照以下步驟展開(kāi)：

(1)調(diào)研并梳理當(dāng)前數(shù)據(jù)流程、交接內(nèi)容、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)方式和數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀；

(2)調(diào)研外部資料的交接與數(shù)據(jù)化管理現(xiàn)狀；

(3)優(yōu)化設(shè)計(jì)主庫(kù)模型中相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容；

(4)優(yōu)化設(shè)計(jì)以主庫(kù)為核心的數(shù)據(jù)資料交接管理流程；

(5)開(kāi)發(fā)相關(guān)基礎(chǔ)資料交接維護(hù)管理系統(tǒng)，提出優(yōu)化解決方案和建議。

2.3 數(shù)據(jù)資料電子化存儲(chǔ)方案

(1)設(shè)計(jì)資料存儲(chǔ)數(shù)據(jù)模型。

對(duì)勘探開(kāi)發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合調(diào)研內(nèi)容進(jìn)一步在勘探開(kāi)發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行模型比對(duì)，結(jié)合數(shù)據(jù)模型優(yōu)化和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)整合技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)勘探開(kāi)發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫(kù)模型中的相關(guān)數(shù)據(jù)內(nèi)容。

(2)建立專業(yè)數(shù)據(jù)與勘探開(kāi)發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型之間的映射關(guān)系。

當(dāng)前各采油廠和服務(wù)公司采用的源頭數(shù)據(jù)庫(kù)，采用的是數(shù)據(jù)采集軟件自帶的數(shù)據(jù)模型或?qū)I(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)模型，這些模型與勘探開(kāi)發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫(kù)有很大區(qū)別，要使源頭數(shù)據(jù)能交換到數(shù)據(jù)中心，必須首先建立兩種模型之間的映射關(guān)系。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)多應(yīng)用系統(tǒng)、多開(kāi)發(fā)平臺(tái)的高效支持，需要采用XML實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換管理。數(shù)據(jù)交換框架如圖3所示。

圖3 基于XML的數(shù)據(jù)交換

(3)對(duì)不同格式數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。

油田開(kāi)發(fā)基礎(chǔ)資料的種類(lèi)繁多，有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，也有非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，如Word格式的報(bào)告、Excel格式的表格、圖形圖像格式以及各種專用的格式。對(duì)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不僅要建立文件命名規(guī)范、文件存儲(chǔ)方式，還要建立文件內(nèi)容描述模型，保證在不打開(kāi)文件的情況下，可了解、查詢文件內(nèi)容。

(4)建立數(shù)據(jù)集的組織模式。

在大多數(shù)情況下，資料匯交不是以單一文件、單條記錄、單個(gè)數(shù)據(jù)為匯交單元的，而是一次匯交一組數(shù)據(jù)，資料從服務(wù)公司的數(shù)據(jù)庫(kù)中提取、打包、傳輸、審核、撤銷(xiāo)、轉(zhuǎn)移等，都是以這一組資料即數(shù)據(jù)集為單元的。需要建立一套描述數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)模型，為用戶提供按時(shí)間、名稱、單位管理的數(shù)據(jù)集，保證數(shù)據(jù)集的完整性、一致性。

3 業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

以“業(yè)務(wù)管理”為例，分析勘探開(kāi)發(fā)一體化主庫(kù)建設(shè)的適用性以及可行性。結(jié)合石油勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)，對(duì)業(yè)務(wù)進(jìn)行調(diào)整。在調(diào)整業(yè)務(wù)的過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)影響數(shù)據(jù)提交的流程，開(kāi)發(fā)流程控制系統(tǒng)要能適應(yīng)這種需求。通過(guò)管理和維護(hù)數(shù)據(jù)提交流程，可以向不同單位的不同用戶提供不同的數(shù)據(jù)提交任務(wù)，并監(jiān)控其任務(wù)執(zhí)行的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)基于業(yè)務(wù)流程的數(shù)據(jù)提交功能。

流程定義本質(zhì)上就是定義角色、活動(dòng)和對(duì)象之間的關(guān)系，例如：在本課題中就是定義哪些人在什么時(shí)間提交哪些數(shù)據(jù)(這些數(shù)據(jù)也是以數(shù)據(jù)集為單位的)。具體需要開(kāi)發(fā)的功能如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)流程

其中，在流程控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)交換過(guò)程中的數(shù)據(jù)定義、數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)映射、數(shù)據(jù)加載，包括各種新生成的靜態(tài)數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)審核都可以納入流程管理的框架當(dāng)中。

4 結(jié)束語(yǔ)

勘探開(kāi)發(fā)一體化主庫(kù)的建設(shè)為信息的管理以及數(shù)據(jù)的傳輸提供了極大便利，并且信息共享一體化作為勘探開(kāi)發(fā)一體化的重要基礎(chǔ)，也是當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)乃至國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)條件下企業(yè)的必經(jīng)之路。因此盡快構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，使企業(yè)在信息集成智能等方面有著更快的發(fā)展，促進(jìn)石油經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，從而實(shí)現(xiàn)勘探開(kāi)發(fā)信息的一體化，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字油田奠定基礎(chǔ)。當(dāng)然，它的建成是一項(xiàng)長(zhǎng)期的工作，需要政府的積極推進(jìn)與支持，并且需要大量包括人力資源以及物質(zhì)資源的不斷投入，隨著勘探開(kāi)發(fā)作業(yè)的不斷完善，能夠?yàn)閲?guó)內(nèi)石油發(fā)展貢獻(xiàn)一份不可或缺的力量。

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