國內石油企業“數字油田”建設的研究

汪俊華

[摘要]“數字油田”作為當代石油行業的重要戰略思想，從大慶油田最早提出開始，就在相關行業引起了巨大反響，并一直指引石油企業信息化建設的方向。國內各大石油企業也以“數字油田”為戰略目標，積極推進企業內部的信息化建設。本文從數字油田的基本概念和特征出發，總結當前國內石油企業發展數字油田歷程中所存在的問題，有針對性地提出了對策性意見。

[關鍵詞]數字油田；石油行業；管理創新；信息化；標準體系

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2013.08.031

[中圖分類號]F272.7；F426.22[文獻標識碼]A[文章編號]1673-0194（2013）08-0056-02

0 引言

“數字油田”（Digital Oil Field）來源于戈爾在1998年提出的數字地球（Digital Earth）的概念，中國石油大慶油田有限責任公司于1999年首次提出這一概念，并將其定為石油企業的一項戰略目標。當時的“數字油田”只是一個抽象概念，尚未確立明確的構架，但其理論思想在學術界和石油行業中引起廣泛關注。隨后幾年，學術界和業內專家對它進行了逐步深入的探討和研究。國內的石油企業也立即開始的數字油田的規劃以及具體領域的數字化建設，在實踐中取得了豐碩的成果和豐富的建設經驗。

1 數字油田的理論內涵

1.1 數字油田的定義

隨著學術研究和產業實踐的不斷推進，人們對“數字油田”這一概念的認識也經歷了由狹義到廣義的完善。狹義“數字油田”的定義，是一個以數字地球為技術導向、油田實體為對象、地理空間坐標為依據，具有多分辨率、海量數據和多種數據融合，可用多媒體和虛擬技術進行多維表達，集空間化、數字化、網絡化和可視化特征的技術系統。從廣義角度看，數字油田是全面信息化的油田，即指通過信息技術的運用使油田實體和石油生產企業實現全面的數字化、可視化、網絡化和智能化。

1.2 數字油田的基礎與核心

數字油田是一套貫穿于油田價值生產全過程、覆蓋油田開發各技術環節的閉環系統，在平臺與井下之間實現一次性數據采集、自動化數據傳輸以及實時數據處理，將復雜的油田結構以虛擬油田系統中的可視、可交互的三維動態圖像形式展示給管理者，從而在作業過程中實現對勘探開發方案及具體作業措施的實現監控和指導。

建立數字油田的核心是利用高效、智能的信息平臺實現對實時信息流的并行處理，將油田實時的運行生產狀況以直觀、準確、多維的方式傳遞給生產管理者，并且從海量的數據中分析出整體的發展趨勢及內在規律。

1.3 數字油田的結構

廣義數字油田的結構劃分為環境層、數據層、專題庫層、模型層、應用層、集成層和戰略層7個層次。其中數據層包含源數據子層、專業主庫子層和數據倉庫子層3個分層次。

而戰略層作為其中的最高層，負責制訂數字油田的整體性方案與建設策略，因而主導數字油田整體的發展方向。在戰略層，要依靠數字油田建設達到企業再造的目的。

2 國內外數字油田建設發展現狀

2.1 國外發展狀況

在數字地球概念的推動下，國內外油氣行業相繼提出了類似數字油田的概念，如“信息油田（i-Fields）”、“智能油田（Smart Fields）”及“未來油田（Fields of the Future）”等，積極制訂數字油田的發展規劃，并在科研和實際生產環節中對數字油田的主體技術進行廣泛的探索。斯倫貝謝公司2003年采用GigaViz微機集群三維可視化地震解釋&虛擬現實系統，發揮其在數據管理、顯示和解釋領域的優勢，并整合入GeoFrame油藏綜合描述系統中，形成靈活的綜合油藏應用平臺；斯倫貝謝公司和雪佛龍從2000年開始就合作研發INTERSECT技術，并不斷推出基于該技術的新一代油藏模擬軟件，這個軟件可以模擬大型復雜油藏以及高度非均質性體系，并進行復雜的油田管理；英國帕吉特公司致力于油田可視化平臺和協同工作環境建設，其獨創的“智景平臺”技術能夠集成運用計算機中控、網絡、大屏幕可視化、音視頻等設備，打造服務于油田勘探開發生產的智能交互平臺；埃克森美孚公司于2004年開始實施“未來地下工作室”計劃，核心包括2類設施：①地下數據采集和管理工具，②可視化的地質建模、地理信息及復雜油藏的監控軟件，實現內部軟件與外部開發軟件的整合，并支持全球功能結構。從整體來說，國外油田公司在油田數字化技術的應用水平上更加先進。

2.2 國內發展狀況

國內的石油企業也非常重視信息技術應用對業務的促進作用，紛紛抓緊投入到數字油田的研究和實踐之中，并取得了顯著成果。

中國石油天然氣集團以“資源、市場、國際化”為戰略思想，重點投入信息化建設。旗下的大慶油田作為我國最大的石油生產基地，以及“數字油田”概念的倡導者，率先提出了數字油田的7層架構模型，并基本建成了勘探、開發、地面工程三大綜合數據庫和經營管理數據庫。新疆油田公司在2002年提出建設“數字新疆油田”的目標，目前已成為國內首個全面數字化的油田。經過的多年建設，中國石油集團通過數字油田的實施，在優化資源配置、強化過程管控、支持技術創新、提升生產效率和促進管理變革等方面得到了有力的推動。

中國石油化工集團，作為國內最大的石油產品生產商和供應商，從2001年開始，以ERP系統為切入點，全面展開數字油田建設。集團建立了以ERP為核心的經營管理平臺、以生產執行系統MES為核心的生產營運平臺以及信息基礎設施與運維平臺。其開發的國內首個制造業集團級的生產運營指揮系統，實現了集團整個生產運營信息的集成。通過勘探開發源頭數據采集實現了油田企業跨專業跨系統的數據共享和高效應用，對原油資源調動的實時監控。

中國海洋石油集團以“業務驅動IT引領，提高企業核心競爭力”這一理念為指引， 于2004年進行了集團信息化建設的統一規劃，提出了以“一個平臺、兩個重點、三縱四橫”的集團信息化體系架構為IT建設目標。經過5年的建設，實現了在集團范圍內建立了一個統一的經營管理基礎信息平臺。集團把油田設施資產信息化管理作為建設數字化油田的重點，于2009年實施工程設施數字化項目（EDIS），完成了在建33座平臺數字化和數據中心平臺建設。

從整體來看，國內數字油田建設雖然取得了豐碩的成果，但相比于國外數字油田建設的高起點、高標準，我們的平均水平還停留在初級階段，距離真正的數字油田還有明顯的距離。

3 目前存在的問題

國內石油企業的數字油田建設，相比于國外起步較晚，技術水平也有一定差距。所以目前存在以下幾方面的問題：

（1）整體規劃問題。石油企業往往規模龐大，并且內部體系結構復雜。不同層級與不同業務領域的部門由于內部溝通渠道的不暢通，以及各自的信息化水平和發展階段的較大差異，往往可能導致大量低端、重復性的工作，不僅產生不了任何實際效應，還會造成資源（人力、資金）的嚴重浪費，極大地增加了企業成本。

（2）數據標準問題。數字油田的實施會涉及到企業內部不同技術領域的海量數據，要對這些數據進行統一的處理操作，首先要要解決的問題就是建立怎樣的統一數據標準。在尚未覆蓋統一標準的環節，各單位往往由于管理的不一致而使得數據庫建設上差異廣泛，其采用的底層系統、軟件可能不一樣。同時已建立的標準化制度也可能因為執行力的欠缺，導致實際落實情況未達預期。

（3）數據孤島問題。各個油田單位乃至單位的各個部門，都保存了大量數據，并幾乎都根據自身需求及業務特點分別建立了局部的數據庫系統，以進行相關的信息維護工作。但是由于這些數據大多分布在不同層級的各部門，并且都具有非常強的專業性，因而目前的數據共享性很低，在實現信息的跨部門共享上存在著較大的難度。

（4）業務部門缺少明確的數據資產管理制度。由于對歷史數據長期缺乏充分監控和維護，并且原有數據庫系統中數據輸入輸出過程大多缺乏有效、完善的數據審核機制，導致數據質量不高。在數據準確性難以保證的條件下，數據使用者對這部分數據資產的積極性也會受到極大影響。同時，由于歷史數據的維護和糾錯成本較高，這也為更大范圍內的信息集成和系統整合增加了困難。

4 規劃實施“數字油田”的建議

4.1 “數字油田”建設要與管理創新相結合，促進油田綜合管理水平的提升

“數字油田”的建設，并不僅僅是由紙質向數字、由手動向自動的轉變，更本質的是生產運作模式的變革和經營管理理念的更新。因此，“數字油田”的建設過程中，企業不能只把注意力放在硬件設備和軟件系統的升級上，而更應當注重借鑒當今世界最先進的管理思想和管理技術，去推動整個企業的管理創新。

4.2 通過建立完善的信息化標準體系來規范“數字油田”建設的各項工作

完善信息化標準體系和管理體系是實現“數字油田”的根本保障，使“數字油田”建設的每個環節有標準可依。“數字油田”標準化管理體系包括：技術標準、工作標準和管理標準。標準化工作的重點不僅在于標準的制定，對標準的執行過程提供有效的制度支持同樣是至關重要的，對于已有標準必須嚴格地落實到生產管理過程中。同時，對于尚無標準的領域或已不符合實際的標準，要根據科學原則與業務實際，及時予以補充和完善。

4.3 信息技術的應用與石油專業的理論成果、勘探開發的生產實踐緊密結合

早期在勘探、開發等石油專業化領域，信息化技術只是作為生產和科研的輔助工具。但隨著油氣資源的勘探開發難度不斷加大，行業逐步意識到信息技術在優化業務流程、突破專業領域技術瓶頸上的重要意義。并且當今高新技術之間的相互滲透已成趨勢，石油行業的新技術對信息技術的依賴越來越強。因而企業必須投入更大精力，積極促進信息技術與勘探開發業務的融合， 才能發揮出“數字油田”所具備的巨大優勢。

4.4 完善“數字油田”風險管理機制，有效規避實施過程中的潛在風險

信息化項目由于特有的虛擬性，往往會存在諸多不確定因素，因而也面臨巨大的風險。而“數字油田”的建設更是有工程規模大、技術難度高、牽涉環節多的特點，其風險性也更高。并且，石油企業規模龐大，內部業務鏈長，任何一個環節的疏漏都可能對油田的效益產生巨大的經濟影響。因此在“數字油田”及其各子項目的規劃過程中，必須對其關鍵環節和潛在的風險因素予以全面的考量和評估，制定完善的應急策略以備防范。在實施過程中予以重點監控和嚴格管理，以將各種風險產生的消極影響控制在最低水平。

5 展 望

“數字油田”建設是加快石油企業現代化建設的戰略舉措。數字油田的實現將改變傳統的油田生產經營模式，實現工作流程高度規范優化、處理一體化，經營管理科學化，領導決策智能化。它貫穿中國石油行業的完整產業鏈，必將為我國石油企業帶來管理的革新，并推動企業流程再造，成為企業高效、快速、可持續發展的引擎。

主要參考文獻

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