勘探開發一體化專業軟件數據接口研究與實現

包宏 譚智勇 王鐵成 嚴又生 劉雄

[摘 要] 石油勘探開發是一項復雜工程，涉及地質、地球物理、油藏工程等多學科，相關專業應用軟件的數據獲取與數據交換是實現勘探開發一體化的難題之一。本文根據油氣藏勘探開發一體化綜合研究中數據應用的現狀與需求，提出了數據接口框架體系，并對所用的關鍵技術進行了闡述，最后通過實際應用案例，說明了該項技術的實用價值。

[關鍵詞] 勘探； 開發； 一體化； 數據接口； 存儲； 虛擬化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 036

[中圖分類號] F270.7；TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）03- 0083- 03

0 引 言

勘探開發一體化是指將實際聯系密切但又人為分割的勘探、開發業務中的研究、生產、管理與決策等活動進行有機整合，形成相互滲透、相互配合的有機整體，面對共同的地質目標，解決不同粒度、不同層次、不同子目標的油氣勘探開發問題。在實際的石油勘探開發過程中，通常按探區組成勘探開發一體化項目部，當石油勘探進入工業勘探評價階段，即在圈閉預探成功獲得工業油氣流后，采用勘探與開發聯合評價的方式，直接進行石油探明儲量的開發與生產。該模式的好處是對可采儲量實現明確管理，在勘探與生產中使用統一的、合理的技術經濟評價標準對油氣藏的儲量、產能、工程和經濟等方面進行綜合研究和評價，從而達到油氣田勘探開發經濟效益的最優化。

幾十年來，國內油氣藏研究已經取得了豐碩的成果和經驗。然而，隨著油氣田勘探開發業務的快速發展，傳統的科研方式已不適應勘探開發一體化發展的需求，問題主要體現在兩個方面：一是在石油勘探開發生產過程中，數據流與業務流之間存在分離和脫節的現象，即勘探開發業務運行過程和現有的數據管理系統之間沒有建立優化高效的鏈接通道，在勘探開發數據管理中數據的補充和更新很難做到及時和到位，使得勘探開發研究工作缺乏最新的、高可靠的數據基礎；二是在油氣藏研究過程中，研究的技術、方法和資源等方面缺乏共享機制，存在局部先進而整體落后的現象，不能充分發揮油田的整體優勢進行油氣藏綜合研究和高效開發。專業應用軟件是研究人員從事油氣藏綜合研究的主要工具，其數據來源及數據獲取方式既影響專業軟件應用的效率，也直接關系到油氣藏綜合研究成果水平。

過去由于缺乏適應勘探開發一體化模式的數據來源和高效的數據獲取方式，油氣藏研究數據的搜集一直采用低效的人工現場數據查找搜集方式（如圖1所示）。

針對勘探開發一體化專業應用軟件在數據應用環節中存在的問題，本文提出了勘探開發一體化專業軟件數據接口的基本概念、整體框架以及關鍵技術。

1 數據接口框架體系

1.1 數據接口

數據接口是在數據總線的基礎上開發的一系列為專業軟件提供自動數據采集傳送的工具。

數據接口可將儲存的正確數據，“一鍵式”快速地發送到專業應用軟件中，實現專業應用軟件對數據的可見即可得。核心價值在于省去了研究人員收集數據、整理數據、核對數據和加載數據的中間過程，這些過程都由數據接口自動完成。

1.2 數據接口框架體系

數據接口框架體系主要由數據總線、接口平臺、專業軟件等組成。作為專業軟件與數據總線之間的橋梁與紐帶，數據接口平臺依據勘探開發一體化的實際生產需求，從標準化數據總線中將研究人員所需的勘探與生產數據，快速、準確地發送給專業軟件應用；另一方面，經專業軟件分析處理所得到的各種研究成果，也通過數據接口平臺加入到數據總線中，供油田勘探開發用戶使用。數據接口框架模型如圖2所示。

數據接口框架體系既為勘探開發研究建立了存儲一定完整的、準確的、標準的勘探開發數據的數據總線，也為研究活動提供了按需自動處理和完成數據獲取功能的數據接口平臺，使研究人員徹底地從以前繁瑣復雜的數據搜集過程中解脫出來，實現了研究數據的快速獲取，大大地提高了勘探開發研究的工作效率；同時，也積極地發揮了勘探開發研究成果對油田勘探開發活動的指導與決策作用。

2 數據接口關鍵技術

數據接口的實現與應用涉及數據總線、存儲虛擬化、網絡、數據異步處理、事件驅動等高新技術，集成應用是數據接口實現的關鍵。依據數據接口的數據流程，從數據總線、數據獲取、數據傳輸、數據存儲、數據處理等層面探討數據接口的關鍵技術。

2.1 數據總線技術

數據總線技術是指由高速的網絡設備連接眾多物理存儲設備，組成一個存儲虛擬化平臺，統一對外提供數據服務。該鏈路的工作流程為：首先，由油田相關科室的專業數據管理人員按統一標準和質量要求將數據規范化后存儲到虛擬化存儲平臺，為勘探開發專業軟件提供數據來源；其次，勘探開發專業軟件在使用接口平臺提供的數據進行分析處理后得到的成果數據，也作為數據資源存儲到數據總線平臺，提供給其他油田用戶使用。勘探開發業務的專業數據、生產數據以及綜合研究成果等不同類型數據的補充形成了一個不斷完整的數據總線（見圖3）。

2.2 數據發送技術

數據發送技術，根據不同的專業軟件，可以分為3種類型：第一，針對擁有數據庫的專業軟件，采用數據連接技術（data connect）；第二，針對支持數據廣播機制的專業軟件，采用數據廣播技術；第三，針對沒有數據庫，也不支持廣播的專業軟件，使用內存共享技術。這3種方式構成了數據接口的主要數據發送方式。

2.3 數據傳輸技術

數據傳輸技術在數據接口中具有舉足輕重的作用，傳輸的速度直接影響到數據發送的效率。首先，數據系統中采用前后端服務分開部署的方式減輕網絡傳輸壓力； 其次，數據系統10GB級別的交換機、網卡等光纖設備保障數據的高速傳輸。在實際測試中寫入速度能達到100MB/s，拷貝8GB的數據只需要90秒。

2.4 數據存儲技術

數據存儲技術是數據接口中一項基礎技術，在本框架體系中涉及大塊數據的應用，如地震數據、測井數據等，一旦處理不好將造成數據重復存儲、多次拷貝等不經濟操作，造成磁盤空間浪費，網絡阻塞，進而影響到數據接口的應用效果。存儲虛擬化技術很好地解決了這一問題，它將資源的邏輯映象與物理存儲分開，從而為系統提供一幅簡化、無縫的資源虛擬視圖，并為應用提供像磁盤一樣的快速訪問通道。存儲虛擬化技術的應用可為數據接口提供一個龐大而且快速的存儲環境。

2.5 數據處理技術

數據接口發送的是大量數據，對服務器IO要求很高，如果和其前端服務一起部署會加重前端服務器IO負擔，進一步影響到其他用戶的操作。此處采取異步數據處理的技術，將前端服務和數據發送服務分開部署到兩臺服務器上。前端服務主要處理用戶的請求，比如用戶需要發送數據到軟件，前端服務將產生一條包含數據名和軟件名的命令，將該命令發送到后端服務器，后端服務器接收到命令后，將該命令添加到執行隊列，等待執行該命令。執行完該命令后，后端服務器將執行的結果返回到前端服務器。該步驟也是異步過程，是將消息發送到前端服務的消息接收服務。因此，前端發送數據后，不會影響用戶的速度，也不會占用用戶的資源，可以同時進行其他操作，只需要從站內信件中獲取發送數據的結果即可，從而提高用戶的操作效率，優化用戶的操作體驗。

2.6 跨平臺應用技術

跨平臺是軟件開發中一個重要的概念，即：既不依賴于操作系統，也不依賴于硬件環境。本平臺接口數據既可以推送到Windows系列的操作系統，也可推送到Unix、Linux等操作系統，不論在什么操作系統、什么硬件環境下，平臺接口都可以正常使用。勘探開發一體化專業軟件類別眾多，涉及地球物理、地質分析、地質建模、數值模擬等多個類型，這些專業軟件配置環境復雜多樣，硬件資源和操作系統多種多樣，為了解決專業軟件的異構問題，跨平臺應用技術是必不可少的技術基礎。

3 應用實例

勘探開發一體化專業軟件數據接口研究工作結合油田數字化油氣藏項目，由專業應用人員進行了大量的測試，達到了專業人員的應用要求。

3.1 應用情況

通過數據接口技術，解決了束縛油田數據共享應用的瓶頸問題，通過與應用軟件集成技術的結合，實現了國內（主要包括：GeoMap、Forward、石文）及國外（GeoFrame、Openworks 2003/R5000、Petrel、GeoView、Jason、GeoLog、ArcGIS）十余項專業應用軟件的集成應用。

3.2 應用對比分析

通過對比數據接口模式和傳統數據應用工作模式，發現該項技術的應用具有明顯優勢，體現在以下幾個方面。

時間長度：傳統工作模式下，查詢、收集、檢驗、整理等過程缺一不可，查詢需要3～5個工作日，收集拷貝需要2～3個工作日，檢驗和整理則需視數據的復雜程度，復雜的情況下需要8～10個工作日，不復雜的情況下需要3～5個工作日，累計起來是11～28工作日；應用該項技術完成一個項目（約1 000口井）的數據準備，所需要的時間為一個工作日。

過程復雜度：傳統工作模式下，需要通過電話、郵件等方式查詢多個單位、部門，查詢到最新版本和最合適的數據，之后需要攜帶磁盤去該單位拷貝數據。拿到數據后即可以進行檢驗，看數據是否質量過關，是否符合應用要求，檢驗通過后需要根據應用要求做一系列整理工作；應用該項技術后操作過程為：登錄平臺，輸入查詢條件找到數據，然后發送數據，該過程在個人電腦上即可完成，甚至可以足不出戶便完成工作。

人員技能要求：傳統工作模式下，專業人員需要了解數據來源的諸多單位，需要掌握數據檢驗的基本技術，需要知曉數據整理的相關知識等；應用該項技術的專業人員只需要培訓一個數據接口的使用流程，數據接口流程就和上網搜索一樣簡單。

數據準確度：傳統工作模式下，由于缺乏統一的質量把關，數據準確性得不到保障；應用該項技術，數據總線中的數據都經過來源部門的質量檢查，以及相關負責人的技術審核，數據的準確性有保證。

4 結 論

勘探開發一體化專業軟件數據接口技術的研發與應用，改變了專業技術人員傳統的數據應用模式，提高了數據查找、數據整理、數據格式轉換和數據質量確認等繁瑣過程的友好性、便捷性和易操作性，極大地提高了數據使用與共享效率，使專業技術人員和研究人員有更多的精力用于技術研究工作。

通過在長慶油田數字化油氣藏系統中的應用，勘探開發一體化專業軟件數據接口技術成為勘探開發一體化協同研究系統平臺建設中的核心技術之一，實現了在國內的首次規模化應用，大大提高了油氣田勘探開發核心業務的工作效率，有效促進了石油上游業務信息化的發展。

主要參考文獻

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