數(shù)字化遼河油田建設(shè)與效果

張秋菊，宋新芳

（中國石油遼河油田公司，遼寧 盤錦 124010）

1 引言

遼河油田勘探開發(fā)經(jīng)過四十多年的歷程，為國家經(jīng)濟建設(shè)提供了可觀的油氣能源。隨著遼河油田石油勘探開發(fā)的不斷持續(xù)，地下油氣儲量逐漸減少，勘探開發(fā)目標越來越復(fù)雜，油氣開發(fā)難度愈來愈大，勘探開發(fā)成本越來越高。為尋求油田穩(wěn)產(chǎn)及企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，迫切需要借助信息技術(shù)手段對油田進行升級改造。

遼河油田的信息化建設(shè)經(jīng)歷了由分散到集中的建設(shè)過程，在分散建設(shè)階段形成的局部應(yīng)用、系統(tǒng)繁多、標準不統(tǒng)一、規(guī)模效益小等問題在集中建設(shè)階段尚未達到徹底改觀。

基于油田新的信息技術(shù)及應(yīng)用頂層設(shè)計，以解決油田信息化建設(shè)存在的問題，全面提升油田勘探開發(fā)各項生產(chǎn)業(yè)務(wù)的運行效率，提高油田經(jīng)營管理與決策整體水平為目標，通過遼河油田數(shù)字化體系完善，云計算、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)庫集群等先進技術(shù)的運用，開展了油田業(yè)務(wù)與IT技術(shù)的融合、整合、契合等應(yīng)用實踐，取得了初步效果。

2 數(shù)字油田建設(shè)面臨的問題與挑戰(zhàn)

數(shù)字油田是利用信息技術(shù)、通信技術(shù)、自動化等技術(shù)，全面實現(xiàn)油田實體、企業(yè)及其環(huán)境的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化，實現(xiàn)勘探開發(fā)一體化、地上地下一體化，主要生產(chǎn)過程自動化、物聯(lián)化，經(jīng)營管理最優(yōu)化，業(yè)務(wù)決策科學(xué)化的建設(shè)過程。

油田業(yè)務(wù)與IT技術(shù)的融合應(yīng)用，是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，結(jié)合遼河油田信息化建設(shè)現(xiàn)狀，面臨的主要問題和挑戰(zhàn)包括：一是對諸多領(lǐng)域前沿信息技術(shù)應(yīng)用研究，復(fù)雜度高、技術(shù)難度大；二是油田業(yè)務(wù)覆蓋的專業(yè)領(lǐng)域廣（涉及物探、鉆井、錄井等三十多個專業(yè)）、專業(yè)性強，業(yè)務(wù)流程繁雜且管理層級多；三是整合已建分散的硬件、數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用等信息系統(tǒng)資源，對數(shù)據(jù)標準和信息技術(shù)的要求較高，整合難度很大；四是需要基于先進的IT技術(shù)進行研發(fā)創(chuàng)新、融合應(yīng)用、整合提升，實現(xiàn)數(shù)字油田的規(guī)模效益。

3 數(shù)字油田頂層設(shè)計

數(shù)字油田頂層設(shè)計是油田企業(yè)數(shù)字化、信息化建設(shè)規(guī)劃的核心內(nèi)容之一，是指導(dǎo)數(shù)字油田建設(shè)過程和實現(xiàn)數(shù)字油田階段性建設(shè)目標的重要文件，也是實現(xiàn)油田各領(lǐng)域信息化建設(shè)具有整體性、系統(tǒng)性、關(guān)聯(lián)性的關(guān)鍵。

數(shù)字油田頂層設(shè)計（見圖1）包括三個層次：應(yīng)用架構(gòu)層、數(shù)據(jù)架構(gòu)層、基礎(chǔ)架構(gòu)層。應(yīng)用架構(gòu)層是整個架構(gòu)的最上層，從業(yè)務(wù)層面將系統(tǒng)應(yīng)用劃分為勘探與評價、開發(fā)與生產(chǎn)等四個不同領(lǐng)域，包括不同領(lǐng)域的應(yīng)用系統(tǒng)、系統(tǒng)接口、相關(guān)應(yīng)用服務(wù)等；數(shù)據(jù)架構(gòu)層是中間層，為應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)資源，包括數(shù)據(jù)體系、數(shù)據(jù)模型、實體數(shù)據(jù)等，對數(shù)據(jù)層的設(shè)計需要與應(yīng)用和業(yè)務(wù)層進行統(tǒng)一；基礎(chǔ)架構(gòu)層是最底層，包括存儲設(shè)備、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施，為上層數(shù)據(jù)和應(yīng)用提供計算資源、存儲資源和信息傳輸支撐。

圖1 數(shù)字油田頂層設(shè)計與技術(shù)架構(gòu)

4 數(shù)字油田技術(shù)體系

4.1 主要構(gòu)成

數(shù)字油田頂層設(shè)計與技術(shù)架構(gòu)體系中主要包括以下四個方面的內(nèi)容：

（1）云計算中心，采用云計算技術(shù)［3］，整合分散管理的近百套物理設(shè)備中的計算資源、存儲資源，滿足數(shù)字油田應(yīng)用對計算、存儲資源的需要。

（2）大數(shù)據(jù)中心［1］，采用云存儲、數(shù)據(jù)庫集群［4］、數(shù)據(jù)倉庫［2］等技術(shù)，整合分散存儲的同構(gòu)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫以及非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，滿足數(shù)字油田數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用的需要。

（3）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管技術(shù)，采用一體化模型，與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)區(qū)域中心網(wǎng)、公司主干網(wǎng)、機關(guān)園區(qū)網(wǎng)、二級單位園區(qū)網(wǎng)等七大異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一監(jiān)管與運行維護。

（4）業(yè)務(wù)數(shù)字平臺，采用跨平臺開發(fā)與集成技術(shù)［1］，基于一體化大數(shù)據(jù)中心，以油田業(yè)務(wù)應(yīng)用為核心，實現(xiàn)油田勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營四大主營業(yè)務(wù)的集成應(yīng)用。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)

數(shù)字油田研發(fā)所選用的關(guān)鍵技術(shù)既要結(jié)合油田未來發(fā)展方向，更要結(jié)合IT技術(shù)發(fā)展趨勢。未來油田業(yè)務(wù)發(fā)展趨勢向（1）油氣采收高效化，（2）地質(zhì)研究精細化，（3）應(yīng)急處理快速化，（4）遠程施工可視化，（5）經(jīng)營管理協(xié)同化等方向發(fā)展。油田信息技術(shù)應(yīng)用發(fā)展趨勢向（1）信息采集物聯(lián)化，（2）信息傳輸移動化，（3）信息存儲虛擬化，（4）信息共享集成化，（5）信息利用知識化等方向發(fā)展。

目前數(shù)字油田采用的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下五大類：

（1）云計算：VMwareVIEW、PowerVM、VMwarevSphere、SVC等云化技術(shù)。

（2）數(shù)據(jù)庫管理：Oracle11G數(shù)據(jù)庫集群、自動存儲、分區(qū)管理、性能優(yōu)化、壓縮技術(shù)、備份與恢復(fù)等技術(shù)。

（3）數(shù)據(jù)存儲管理：系統(tǒng)工程、數(shù)據(jù)標準、云存儲、數(shù)據(jù)庫分區(qū)、數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘等技術(shù)。

（4）網(wǎng)絡(luò)監(jiān)管：設(shè)備技術(shù)指標實時采集、鏈路運行可視化、網(wǎng)絡(luò)安全、一體化模型、用戶行為監(jiān)控等技術(shù)。

（5）軟件開發(fā)：跨平臺開發(fā)、開源架構(gòu)、組件應(yīng)用、一體化集成應(yīng)用開發(fā)等技術(shù)。

4.3 云計算中心

針對遼河油田目前業(yè)務(wù)發(fā)展需要和未來大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用需求，以及硬件資源的優(yōu)化利用，研究并創(chuàng)新應(yīng)用了云計算VMwareVIEW等四項新技術(shù)，建立了遼河云計算中心（LH＿DAXS），實現(xiàn)了硬件資源整合利用。該系統(tǒng)具有負載均衡、資源動態(tài)分配、自動管理、高安全性、高可用性等特點，計算能力超過每秒20萬億次，存儲性能隨機讀寫60萬IOPS，總存儲容量達800TB。

云計算中心（LH＿DAXS）可為全油田公司信息化項目提供所需的計算與存儲資源，實現(xiàn)全局硬件資源共享，對硬件設(shè)備購置與管理模式進行了創(chuàng)新，節(jié)省了硬件設(shè)備的重復(fù)投資，并降低了系統(tǒng)的運維成本。

同時，云計算中心（LH＿DAXS）可提供終端用戶桌面云，前臺是瘦客戶端，后臺提供計算和存儲資源，用戶無需對本機進行維護管理，可減少終端計算機的購置，降低終端用戶運行所產(chǎn)生的系統(tǒng)安全隱患，縮減系統(tǒng)運維成本。

4.4 大數(shù)據(jù)中心

大數(shù)據(jù)中心具有創(chuàng)新的LH－ODB－CAPOB數(shù)據(jù)庫集群 （采用ORACLE11G的RAC技術(shù)，并創(chuàng)新應(yīng)用了索引、大表分區(qū)、SPM、CommVault一體化備份恢復(fù)等技術(shù)）、LH＿SPCOM＿DM 一體化數(shù)據(jù)存儲管理（數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘、多專業(yè)一體化共享設(shè)計）兩項核心技術(shù)。

大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)包括兩個層面：在數(shù)據(jù)庫方面，將物理上分散管理的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，集中整合在一個數(shù)據(jù)庫中進行管理；在數(shù)據(jù)存儲模型方面，在企業(yè)層面建立一套一體化數(shù)據(jù)存儲模型［5］，打通專業(yè)之間的通道，從整體上實現(xiàn)共享應(yīng)用，并將分散存儲的異構(gòu)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的存儲管理。

通過大數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與應(yīng)用，整合了30多套數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了以數(shù)據(jù)庫集群為架構(gòu)的高效、安全管理；同時，建立了一體化數(shù)據(jù)存儲模型，將油田十七大類30多個專業(yè)數(shù)據(jù)存儲在統(tǒng)一模型數(shù)據(jù)庫中，支撐了860多套系統(tǒng)應(yīng)用。

5 油田數(shù)字化建設(shè)及應(yīng)用效果

5.1 數(shù)字勘探系統(tǒng)

在油田勘探領(lǐng)域，以系統(tǒng)化、一體化的思路，研發(fā)完成了支撐勘探業(yè)務(wù)科研、管理、生產(chǎn)、決策的綜合性應(yīng)用平臺，并支持國際、國內(nèi)大型專業(yè)軟件以及油田自主研發(fā)系統(tǒng)，將物探、鉆井、測井、錄井、試油、分析化驗等各類數(shù)據(jù)集成應(yīng)用，實現(xiàn)多專業(yè)應(yīng)用共享，有效支持地質(zhì)研究以及勘探部署工作。

5.2 數(shù)字開發(fā)系統(tǒng)

在油田開發(fā)領(lǐng)域，覆蓋油田開發(fā)生產(chǎn)業(yè)務(wù)鏈條，集中管理生產(chǎn)、注汽、注水、作業(yè)、措施等各類動態(tài)數(shù)據(jù)，支持勘探、采油、財務(wù)等油田自建系統(tǒng)50多套，支持國際、國內(nèi)大型專業(yè)軟件。該系統(tǒng)可應(yīng)用到科研、生產(chǎn)和管理三大業(yè)務(wù)領(lǐng)域，油氣開發(fā)更加精細化、準確化、科學(xué)化，提高了油氣采收率，降低了管理成本。

5.3 數(shù)字生產(chǎn)運行系統(tǒng)

在油田生產(chǎn)運行領(lǐng)域，通過數(shù)字生產(chǎn)運行系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，實施了計劃、勘探、開發(fā)、采油、生產(chǎn)等部門的協(xié)同工作，打破了部門與專業(yè)之間的信息壁壘，實現(xiàn)了油田公司、采油單位兩級生產(chǎn)運行的快速調(diào)度指揮，達到了管理增效、生產(chǎn)運行實時跟蹤、生產(chǎn)安全預(yù)警的目標。

5.4 數(shù)字經(jīng)營管理系統(tǒng)

在油田經(jīng)營管理領(lǐng)域，建立了一體化應(yīng)用平臺，將經(jīng)營領(lǐng)域多部門業(yè)務(wù)集成在一個平臺上進行公司運營管理。該系統(tǒng)涵蓋了公司的223項業(yè)務(wù)流程，系統(tǒng)運營節(jié)點可追溯、可分析、可核對，推動了各業(yè)務(wù)部門工作模式的轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)了從分散向集中的歷史性跨越。

5.5 網(wǎng)絡(luò)高速運營監(jiān)管體系

遼河油田網(wǎng)絡(luò)由區(qū)域中心網(wǎng)、公司主干網(wǎng)、機關(guān)園區(qū)網(wǎng)、二級單位園區(qū)網(wǎng)等七個部分構(gòu)成，針對七大異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)與管理問題，采用一體化管理模型，對油田整體網(wǎng)絡(luò)進行統(tǒng)一管理，搭建科學(xué)可靠的安全體系架構(gòu)，實現(xiàn)對整體網(wǎng)絡(luò)一體化的實時監(jiān)控管理，為各類應(yīng)用建立了網(wǎng)絡(luò)信息高速公路。

6 結(jié)語

遼河油田數(shù)字化建設(shè)，在IT技術(shù)方面，形成了以云計算中心、大數(shù)據(jù)中心、應(yīng)用系統(tǒng)三層技術(shù)架構(gòu)；在油田業(yè)務(wù)應(yīng)用方面，形成了勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、經(jīng)營等領(lǐng)域一體化、系統(tǒng)化、層級化的縱橫應(yīng)用模式，實現(xiàn)了軟硬件信息資源、油田業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的集中管理與一體化共享應(yīng)用，提升了兩化融合的應(yīng)用價值和應(yīng)用效果。該成果的廣泛應(yīng)用，提高探井成功率20%以上，動用了難采儲量近億噸，彌補了油田每年百萬噸產(chǎn)能的遞減，同時也大力推進了各項生產(chǎn)業(yè)務(wù)與企業(yè)財務(wù)的聯(lián)動，實現(xiàn)了業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的全面共享。

［1］高復(fù)先.信息資源規(guī)劃［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［2］陳新發(fā)，等.數(shù)字油田建設(shè)與實踐［M］.北京：石油工業(yè)出版社，2008.

［3］康瑞鋒 云計算架構(gòu)與企業(yè)“云”應(yīng)用研究［J］.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，2013（11）.

［4］查志勇，朱小軍，彭祥禮.Oracle數(shù)據(jù)庫高可用集群實現(xiàn)方案［J］.電力信息化，2011（11）.

［5］王海平，葛珺，王娟.基于 POSC 的油田業(yè)務(wù)分析與建模方法［J］.計算機系統(tǒng)應(yīng)用，2010（3）.