油田勘探開發(fā)一體化平臺方案研究

(1.成都理工大學地球物理學院 四川 成都 610059；2.北京金雙狐油氣技術(shù)有限公司 北京 100193)

一、引言

油田企業(yè)信息化建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展已經(jīng)取得了很大成績，引入、開發(fā)推廣了眾多專業(yè)軟件、應(yīng)用管理軟件，解決了很多部門級信息化問題。但是，由于缺乏企業(yè)層面整體信息資源規(guī)劃，隨著油田各類應(yīng)用系統(tǒng)不斷引入、開發(fā)，系統(tǒng)間信息共享變得更加困難，“信息孤島”問題越發(fā)突出。

國外石油公司九十年代中期均已構(gòu)建起了資源共享的油田模型[1]，建立企業(yè)級數(shù)據(jù)管理中心，逐步實現(xiàn)了勘探開發(fā)信息“一體化”，提高了研究水平。世界各大石油公司管理體制的一個重要特征就是勘探開發(fā)一體化管理[2]。基于國內(nèi)油田信息化現(xiàn)狀，學習、借鑒國外同行業(yè)信息化先進經(jīng)驗，建設(shè)油田勘探開發(fā)信息一體化已經(jīng)成為業(yè)界的共識[3]，各油田均在積極研究、推進勘探開發(fā)一體化平臺相關(guān)工作。

隨著信息化建設(shè)的開展和網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴大，規(guī)范技術(shù)標準、健全管理制度的重要性日益顯現(xiàn)[4]。我們結(jié)合自身技術(shù)積累及多年油田軟件應(yīng)用經(jīng)驗，在勘探開發(fā)一體化平臺建設(shè)、應(yīng)用方面進行了深入探索及實踐，搭建了基于SOA的一體化集成平臺，整合了勘探、開發(fā)各專業(yè)數(shù)據(jù)，搭建起了各類數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用及輔助決策支持系統(tǒng)等，實現(xiàn)了平臺集成和應(yīng)用實踐的有機結(jié)合。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合當今最新信息化技術(shù)，逐步構(gòu)建起勘探開發(fā)大數(shù)據(jù)云平臺，通過云端化服務(wù)，實現(xiàn)對勘探開發(fā)大數(shù)據(jù)的深度集成、加工、分析處理及深化應(yīng)用，大幅提高油田技術(shù)研究人員工作效率及研究質(zhì)量，為領(lǐng)導(dǎo)層決策提供更為全面、精準、可靠的決策支持，輔助油田增油上產(chǎn)[5]。

二、建設(shè)思路

建設(shè)勘探開發(fā)一體化集成應(yīng)用平臺，以消除油田各專業(yè)應(yīng)用信息孤島、提高各崗位技術(shù)人員工作效率、提升決策分析科學性及輔助油田增油上產(chǎn)為根本目標，增強數(shù)據(jù)可視化在油田各專業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用；建立高度可擴展的一體化應(yīng)用架構(gòu)體系，集成基于各油田已建設(shè)的各類數(shù)據(jù)平臺，擴展數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用平臺，實現(xiàn)油田各專業(yè)數(shù)據(jù)的集成化、可視化、系統(tǒng)化應(yīng)用，使之高效服務(wù)于油田勘探、開發(fā)、生產(chǎn)等領(lǐng)域。

三、總體架構(gòu)

一體化平臺主要包括數(shù)據(jù)層、平臺層及應(yīng)用層。設(shè)計基于平面GIS導(dǎo)航的關(guān)聯(lián)查詢模式，集成專業(yè)應(yīng)用組件，搭建討論決策環(huán)境，形成勘探開發(fā)一體化工作平臺[6]。一體化平臺是由多應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)成，存在多管理系統(tǒng)、多功能模塊、多類型設(shè)備，為種類繁多的系統(tǒng)單元提供統(tǒng)一的多管理系統(tǒng)接入窗口、統(tǒng)一訪問界面、統(tǒng)一管理風格等實現(xiàn)內(nèi)部信息關(guān)聯(lián)[7]。

(一)設(shè)計理念

我們倡導(dǎo)勘探開發(fā)一體化應(yīng)用系統(tǒng)的可擴展性、模型標準性、實時性等基本理念。因此，在平臺架構(gòu)設(shè)計中應(yīng)該體現(xiàn)如下幾個理念：

1.具備可擴展性，可快速響應(yīng)企業(yè)業(yè)務(wù)環(huán)境變化需要，能夠迅速完成企業(yè)所需的新的應(yīng)用開發(fā)及部署[8]。

2.具備統(tǒng)一的模型標準，包括滿足業(yè)務(wù)運行及管理的業(yè)務(wù)邏輯模型，滿足數(shù)據(jù)儲存的數(shù)據(jù)模型及實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化應(yīng)用的二三維空間模型等[8-9]。

3.構(gòu)建勘探開發(fā)云平臺[10]，提供企業(yè)級安全管理、分布式存儲、分布式計算、高性能負載均衡管理、各類企業(yè)級應(yīng)用服務(wù)、集約化運維管理等，實現(xiàn)集勘探開發(fā)各專業(yè)技術(shù)研究人員、管理人員等崗位的統(tǒng)一工作云平臺。

4.使用互聯(lián)網(wǎng)+數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+信息、互聯(lián)網(wǎng)+成果的方式將勘探開發(fā)數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)平臺進行深度融合，充分與云服務(wù)相結(jié)合，在云平臺上快速地對相關(guān)信息進行共享、瀏覽、分析、處理、可視化及生成報告等日常工作。

(二)數(shù)據(jù)服務(wù)層

數(shù)據(jù)服務(wù)層主要包括二方面數(shù)據(jù)：A、各專業(yè)數(shù)據(jù)集成、儲存、索引及元數(shù)據(jù)管理；B、可視化相關(guān)的格式、符號、修飾、分類標準、圖元等數(shù)據(jù)存儲及索引。通過數(shù)據(jù)適配器(集成的專業(yè)數(shù)據(jù)接口)、圖形適配器(可視化相關(guān)數(shù)據(jù)接口)向平臺集成層提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)。

數(shù)據(jù)服務(wù)層可以進行多數(shù)據(jù)庫源及讀寫庫信息的配置管理，實現(xiàn)已有數(shù)據(jù)庫或新加數(shù)據(jù)庫的交互管理，數(shù)據(jù)服務(wù)根據(jù)用戶命令的不同自動識別并分發(fā)到相應(yīng)數(shù)據(jù)庫提取數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)適配器中對地震數(shù)據(jù)體、三維數(shù)據(jù)體、測井曲線等勘探開發(fā)專業(yè)非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)單獨進行了模型構(gòu)建，定制了專用的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的訪問接口，在準確定位數(shù)據(jù)的同時還大大提高了加載效率。

(三)平臺集成層

平臺集成層主要功能包括：A、集成數(shù)據(jù)管理平臺和可視化應(yīng)用平臺；B、向系統(tǒng)外部提供平臺集成接口服務(wù)標準，以便于其他外部應(yīng)用接入，體現(xiàn)了平臺的開放性及高度可擴展性，可以與不同操作系統(tǒng)、不同客戶端進行無縫鏈接。

平臺集成層包含了一系列的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(Web Services)以及各類API接口，研發(fā)人員可以方便地與平臺進行交互。

1.數(shù)據(jù)可視化平臺。數(shù)據(jù)可視化層構(gòu)建在平臺集成層，向下耦合圖形適配器，獲取、加工可視化成圖相關(guān)格式、符號、修飾、分類標準、圖元等數(shù)據(jù)；向上為數(shù)據(jù)動態(tài)成圖應(yīng)用提供各類所需服務(wù)。

2.數(shù)據(jù)管理平臺。數(shù)據(jù)管理平臺位于平臺集成層，一方面通過數(shù)據(jù)適配器連接底層數(shù)據(jù)服務(wù)層，獲取各專業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)；另一方面，對集成到平臺的各類專業(yè)數(shù)據(jù)進行加工處理，向應(yīng)用層提供各類數(shù)據(jù)服務(wù)，如可視化成圖應(yīng)用所需數(shù)據(jù)服務(wù)、輔助決策所需數(shù)據(jù)服務(wù)等。

(四)應(yīng)用服務(wù)層

應(yīng)用服務(wù)層位于平臺架構(gòu)的頂層，架構(gòu)在平臺集成層之上，為油田用戶提供各類專業(yè)應(yīng)用功能。可以包含諸如井筒描述、地震解釋、變速成圖及生產(chǎn)輔助決策等一系列應(yīng)用系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以為新開發(fā)的軟件系統(tǒng)，也可以在已有應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加對平臺層中相應(yīng)服務(wù)接口的支持，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中各類信息的訪問操縱，有機地融入一體化平臺中。

四、平臺遵循的規(guī)范

一體化平臺涉及勘探開發(fā)諸多專業(yè)，對于構(gòu)建這樣復(fù)雜的一體化應(yīng)用軟件系統(tǒng)，制定統(tǒng)一的標準規(guī)范是實現(xiàn)平臺可擴展性及實時性的基礎(chǔ)保障。平臺建設(shè)需要遵守面向服務(wù)架構(gòu)SOA規(guī)范、數(shù)據(jù)圖形格式交換標準及數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)交換標準。

五、平臺架構(gòu)優(yōu)勢

通過建立分層式多層架構(gòu)間的標準接口服務(wù)規(guī)范，實現(xiàn)了各層間的松耦合，增強了整個架構(gòu)的高度可擴展性，支撐了開放的系統(tǒng)集成架構(gòu)，便于后續(xù)逐步集成各類已有系統(tǒng)及新系統(tǒng)。

(一)可視化優(yōu)勢

在開放的技術(shù)架構(gòu)支撐下，實現(xiàn)了勘探開發(fā)專業(yè)數(shù)據(jù)和圖形的無縫對接，即實現(xiàn)了數(shù)據(jù)到圖形、圖形到數(shù)據(jù)的無縫切換，所見即所得。通過數(shù)據(jù)到圖形，能夠直觀展示數(shù)據(jù)變化規(guī)律，對比圖形到數(shù)據(jù)可以分析圖形變化的內(nèi)在原因。這種圖形數(shù)據(jù)無縫對接機制，大幅提高了勘探、開發(fā)等各專業(yè)人員的工作效率。

(二)數(shù)據(jù)檢索優(yōu)勢

在一體化平臺中，不僅要實現(xiàn)規(guī)則數(shù)據(jù)的檢索接口，還要實現(xiàn)眾多專業(yè)異構(gòu)數(shù)據(jù)的檢索接口，可以根據(jù)用戶數(shù)據(jù)的需求對檢索內(nèi)容自動進行綁定。通過這種方式，不僅實現(xiàn)了各類規(guī)則數(shù)據(jù)的快速檢索、處理，還可以對諸如三維地震數(shù)據(jù)體、測井曲線、空間模型等專業(yè)數(shù)據(jù)的快速抽取插值，真正地達到了所需即所得。隨著勘探開發(fā)一體化軟件功能的不斷擴展，數(shù)據(jù)檢索也會越來越完善，云檢索的優(yōu)勢也會越來越明顯。

(三)云管理優(yōu)勢

勘探開發(fā)云平臺的構(gòu)建，使得平臺部署實施更簡單、數(shù)據(jù)高度安全、企業(yè)應(yīng)用無處不在。只要在總部部署一套系統(tǒng)即可完成整個廣域網(wǎng)的監(jiān)測，二級單位和三級單位無需部署監(jiān)控系統(tǒng)，只需登錄總系統(tǒng)，將被云平臺監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控和管理，無論身在何處均可以通過授權(quán)使用云平臺提供的各類企業(yè)應(yīng)用服務(wù)。

六、數(shù)據(jù)可視化技術(shù)

在勘探開發(fā)一體化平臺中，最主要的是如何將數(shù)據(jù)與圖形有機的結(jié)合在一起，實現(xiàn)動靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)合，達到數(shù)據(jù)即是圖形、圖形即是數(shù)據(jù)的目標，因此數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在平臺中起到了至關(guān)重要的作用。通過全方位、多角度的可視化集成環(huán)境，使勘探、開發(fā)專業(yè)科研人員實現(xiàn)所想即所得的信息獲取需求，數(shù)據(jù)可視化技術(shù)主要包括數(shù)據(jù)可視化格式標準規(guī)范及可視化關(guān)鍵技術(shù)。

(一)可視化標準規(guī)范

數(shù)據(jù)可視化標準采用的是PCG2.0標準，即《石油地質(zhì)與地球物理圖形數(shù)據(jù)PCG格式規(guī)范》(Q/SY 1833-2015)，采用XML方式進行保存。規(guī)范主要包括了格式標準、符號標準、修飾標準及分類標準，可以描述平面圖、柱狀圖、剖面圖及交會圖等。

(二)可視化關(guān)鍵技術(shù)

可視化關(guān)鍵技術(shù)主要包括快速、模板化成圖技術(shù)、圖形關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)的自動綁定導(dǎo)航技術(shù)及等值線自動勾繪技術(shù)等。

七、結(jié)論

勘探開發(fā)一體化的重要基礎(chǔ)之一是信息一體化，實現(xiàn)各種勘探開發(fā)技術(shù)、方法的應(yīng)用與集成，是勘探開發(fā)一體化系統(tǒng)運行的目標和結(jié)果。結(jié)合以上勘探開發(fā)一體化平臺建設(shè)的方案，我們在西部、東部的相關(guān)油田進行了實踐及應(yīng)用，實現(xiàn)了平臺數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理，平面圖、柱狀圖、剖面圖及交會圖的快速可視化，基于地質(zhì)圖件的漫游瀏覽、圖元導(dǎo)航及相關(guān)空間分析功能，取得了較好的應(yīng)用效果。

需要指出的是，盡管已經(jīng)在一些油田進行有益的探索和實踐，但應(yīng)用范圍畢竟有限，加之石油行業(yè)業(yè)務(wù)所固有的多元性和復(fù)雜性，要實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)和勘探開發(fā)一體化平臺的深度應(yīng)用還需要油田廣泛深入的參與，并通過示范工程，完善、拓展平臺相關(guān)應(yīng)用體系，使之更適合油田業(yè)務(wù)發(fā)展。

由于作者認識水平有限，不足之處在所難免，請有關(guān)專家共同研究與探討。

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