渤海油田項(xiàng)目知識管理平臺建設(shè)與應(yīng)用

張萍 凌艷璽 郭林 張佳怡 姬銀秀

摘要：針對渤海油田勘探開發(fā)中積累的海量數(shù)據(jù)管理難度大、利用效率低的現(xiàn)實(shí)，研制完成了渤海油田項(xiàng)目知識管理平臺。該平臺以勘探開發(fā)生產(chǎn)項(xiàng)目日常管理為主線，采用了AngularJS 2、restful、OpenCL并行與大數(shù)據(jù)分析等技術(shù)建設(shè)該平臺，建成后平臺具有數(shù)據(jù)庫兼容性強(qiáng)、功能體系完整、可擴(kuò)展性強(qiáng)、輕量化等特點(diǎn)，為勘探石油行業(yè)的科研及知識管理提供強(qiáng)有力技術(shù)保障。

關(guān)鍵詞：項(xiàng)目知識管理平臺;數(shù)據(jù)庫;OpenCL;AngularJS 2.0;大數(shù)據(jù)分析;輕量化（Web）;可自維護(hù)

中圖分類號：TP311.13? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）30-0145-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

Construction and Application of Project and Knowledge Management Platform for Bohai Oil field

ZHANG Ping1，LING Yan-xi2，GUO Lin2，ZHANG Jia-yi2，JI Yin-xiu2

（1. CNOOC Energy Tech-Drilling and Production Co.， Tianjin300452， China;2. Tianjin Branch of CNOOC Ltd.， Tianjin300459，China）

Abstract： In response to the fact that the management of the massive data accumulated in the exploration and development of the Bohai Oilfield is difficult and the utilization efficiency is low， the knowledge management platform for the Bohai Oilfield project has been developed.This platform takes the management of oil exploration， development and production as the main line， adopting AngularJS 2.0， RESTful， OpenCL （Open Computing Language） parallel computation， big dataanalysis and other technologies， integrating lots of characteristics， such as strong database compatibility， powerful function system， strong scalability and more lightweight. This platform provides powerful technical support for scientific research and knowledge management of petroleum exploration industry.

Keywords： knowledge management platform; database; OpenCL; AngularJS 2.0; big data analysis; lightweight Web; self-maintaining

1引言

渤海石油研究院經(jīng)過多年數(shù)據(jù)庫的建設(shè)與積累，形成了勘探庫、物探庫、測井庫、化驗(yàn)庫、文檔庫及儲量庫等多個數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，每個數(shù)據(jù)庫不僅系統(tǒng)不同，前端的應(yīng)用也是相對獨(dú)立的，造成了各數(shù)據(jù)庫之間、各前端應(yīng)用之間均不能互相連接調(diào)用，嚴(yán)重影響了相關(guān)數(shù)據(jù)利用效率。為解決此問題，基于“多庫合一”的思想研制了渤海油田項(xiàng)目知識管理平臺。該平臺的建成為項(xiàng)目日常管理、數(shù)據(jù)資料檢索等提供了便捷，并具備良好的可擴(kuò)展性和可自維護(hù)性。

該平臺設(shè)計為四個層級：最底層為數(shù)據(jù)庫層，主要包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫、項(xiàng)目管理與成果文檔數(shù)據(jù)庫、物探數(shù)據(jù)庫、中間成果數(shù)據(jù)庫、勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)庫、測井?dāng)?shù)據(jù)庫;第二層為核心功能體系層，主要包括數(shù)據(jù)集成訪問、知識成果管理、研究項(xiàng)目管理和日常工作管理;第三層為專業(yè)應(yīng)用子系統(tǒng)層，主要包括測井大數(shù)據(jù)分析、月報子系統(tǒng)、井位審核流程子系統(tǒng)、開發(fā)圖件審核流程子系統(tǒng);最頂層是用戶層，面向科研人員和管理人員，如圖1所示。

2系統(tǒng)架構(gòu)

該系統(tǒng)使用B/S架構(gòu)，即瀏覽器和服務(wù)器架構(gòu)模式。這種模式實(shí)現(xiàn)了交互操作輕量化，最大程度減少了操作過程，簡化了系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)過程，從而提高效率[1]。系統(tǒng)前端頁面使用HTML5和（基于JavaScript的）AngularJS2框架[2]。使前端交互界面樣式豐富，交互操作響應(yīng)迅速。同時在構(gòu)建Web應(yīng)用程序時，能靈活、快速構(gòu)建Web應(yīng)用，提高Web 開發(fā)和維護(hù)速度[3]。系統(tǒng)后端服務(wù)使用私有云軟件架構(gòu)，支持柔性部署。使后臺服務(wù)既可以部署在一臺服務(wù)器上，也可以部署在多臺服務(wù)器上，保持流量動態(tài)平衡。同時應(yīng)用Web數(shù)據(jù)服務(wù)接口技術(shù)，提供符合Restful標(biāo)準(zhǔn)的WebAPI和統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，與系統(tǒng)前端或其他系統(tǒng)無縫連接，來訪問項(xiàng)目知識庫的數(shù)據(jù)、文檔、圖件和項(xiàng)目信息[4]。系統(tǒng)總體框架如圖2所示。

3功能實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)對現(xiàn)狀及數(shù)據(jù)的流向和主要用途進(jìn)行分析，我們將多個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行整理并分類，首先保留部分原有數(shù)據(jù)庫及其應(yīng)用，其次對現(xiàn)有的部分?jǐn)?shù)據(jù)庫進(jìn)行必要的整合，最后根據(jù)科研人員的實(shí)際需求，建立新的數(shù)據(jù)庫。該平臺建設(shè)的一個重要原則是具有可開放性，為平臺的進(jìn)一步擴(kuò)充提供接口，還可以連接任意第三方的數(shù)據(jù)庫。同時底層數(shù)據(jù)庫之間呈網(wǎng)狀分布，通過完整、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)字典進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)各個數(shù)據(jù)庫之間資料的共享與利用。

3.1數(shù)據(jù)管理模塊

數(shù)據(jù)管理模塊具有數(shù)據(jù)加載、修改和刪除等功能，不僅包含在線表單式數(shù)據(jù)錄入方法，還可根據(jù)各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表，定制數(shù)據(jù)加載模板，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的批量加載功能。

該模塊除了能處理結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)外，針對LAS格式的測井曲線數(shù)據(jù)文件，在數(shù)據(jù)加載入庫時，將LAS文件的頭文件信息、數(shù)據(jù)信息分別保存到數(shù)據(jù)庫中，既保留了完整的原數(shù)據(jù)格式，又能滿足大數(shù)據(jù)分析時的需求。而對于文檔、圖件的管理，不僅可以實(shí)現(xiàn)批量加載，還可在瀏覽器中直接查看，同時為滿足文檔、圖件管理頁面的層進(jìn)關(guān)系，平臺通過可自定義視圖、索引等方式，實(shí)現(xiàn)頁面便捷化的管理功能。平臺中設(shè)立不同角色、不同權(quán)限的用戶安全體系，滿足不同用戶對數(shù)據(jù)進(jìn)行修改及刪除等功能的需求。

3.2工作流管理模塊

該平臺建立了多個精細(xì)化、專業(yè)化的工作流程，包括井位審核流程、地震采集設(shè)計審核流程、井地層成果審核流程、井地化成果審核流程、井儲層成果審核流程、圖件審核流程、化驗(yàn)送樣及取樣工作流程等。通過編寫工作流服務(wù)引擎和輕量化（WEB）頁面，完成與之對應(yīng)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理過程。每個工作流節(jié)點(diǎn)中，均包含過程的維護(hù)者、監(jiān)控者和實(shí)例化者，過程維護(hù)者對過程進(jìn)行維護(hù)，過程監(jiān)控者可以對這個過程進(jìn)行完整的監(jiān)督和控制，過程實(shí)例化者可將過程模型轉(zhuǎn)化為一個過程實(shí)例。工作流引擎將項(xiàng)目流程歸類，為每類流程模型開發(fā)（定制）服務(wù)模塊。流程中涉及的每個活動節(jié)點(diǎn)都單獨(dú)封裝成“申請-審核”結(jié)構(gòu)的模型。無論流程中涉及多少個節(jié)點(diǎn)、多少種數(shù)據(jù)模板，都可以通過配置文件定義實(shí)現(xiàn)，從而滿足用戶可自維護(hù)的需求。工作流服務(wù)技術(shù)思路如圖3所示。

該平臺通過這些專業(yè)流程的建設(shè)，在實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目協(xié)作、項(xiàng)目管理、項(xiàng)目過程的追溯、知識成果的累積與保存的同時，還能減少紙質(zhì)圖件的打印，降本增效，讓工作更環(huán)保。

3.3數(shù)據(jù)搜索功能模塊

該平臺在滿足常規(guī)數(shù)據(jù)查詢功能外，還支持自定義和常用分組查詢方式，并能在查詢結(jié)果中再進(jìn)行搜索。對查詢結(jié)果，除支持按數(shù)據(jù)項(xiàng)或按數(shù)值范圍分組統(tǒng)計外，還支持圖形顯示功能，包括柱狀圖、折線圖和餅圖等。對于查詢正在進(jìn)行中和已完成的工作流項(xiàng)目，平臺支持對該項(xiàng)目邏輯視圖中各項(xiàng)內(nèi)容的搜索，包括項(xiàng)目流程名稱、登記時間、項(xiàng)目參與者、數(shù)據(jù)和文檔等。

基于平臺中不僅涵蓋勘探數(shù)據(jù)庫、測井?dāng)?shù)據(jù)庫、化驗(yàn)庫、儲量庫和物探數(shù)據(jù)庫等的各類結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，還包含各類會議資料、成果文檔、技術(shù)交流文檔、培訓(xùn)文檔、各類單井圖件、構(gòu)造圖件和工作流程等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在平臺中快速搜索相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)和文檔成為關(guān)鍵，通過給定井名、構(gòu)造名稱、油田名稱等關(guān)鍵信息，在全局范圍內(nèi)可將相互關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)、圖件及文檔等信息顯示在一個頁面中，并能將集成數(shù)據(jù)查詢的結(jié)果進(jìn)行打包下載。

3.4大數(shù)據(jù)分析模塊

為最大限度地滿足科研人員的需求，本平臺還增加了大數(shù)據(jù)分析模塊，利用分類與預(yù)測、聚類分析、關(guān)聯(lián)規(guī)則、時序模式、偏差檢測等方法，挖掘測井曲線與地層巖性之間的對應(yīng)關(guān)系，為命中概率進(jìn)行巖性識別提供依據(jù)[5]。

通過搭建并行計算平臺，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析與計算過程。為保證數(shù)據(jù)計算速度，平臺采用OpenCL并行計算技術(shù)，充分利用GPU強(qiáng)大的并行計算能力以及與CPU的協(xié)同工作，進(jìn)行性能優(yōu)化，更高效地完成大規(guī)模的、并行度高的計算[6-10]。

大數(shù)據(jù)分析基本過程包括：定義挖掘目標(biāo)、數(shù)據(jù)取樣、數(shù)據(jù)探索、數(shù)據(jù)預(yù)處理、挖掘建模和模型評價。首先進(jìn)行前期準(zhǔn)備工作，將測井曲線名稱和地層巖性名稱規(guī)范化;然后，加入?yún)^(qū)域位置信息，形成區(qū)域位置-測井曲線-地層巖性結(jié)構(gòu)的關(guān)系數(shù)據(jù);最后，根據(jù)區(qū)域位置、深度段和測井曲線，分析對應(yīng)區(qū)域位置和深度段的地層巖性的可能性。根據(jù)錄井?dāng)?shù)據(jù)得到有效的測井曲線組合與地層巖性的對應(yīng)關(guān)系，如：在某一個區(qū)域內(nèi)，指定深度范圍的GR、ZDEN、CNCF等曲線數(shù)值組合，與玄武巖具有對應(yīng)關(guān)系，在 19 個相似測井曲線對應(yīng)的地層中，有 18 個地層都是玄武巖，通過大數(shù)據(jù)分析，新地層是玄武巖的命中概率是95%。分析過程，如圖4所示。

3.5可自維護(hù)模塊

該平臺界面呈現(xiàn)內(nèi)容全部可以通過調(diào)用配置文件實(shí)現(xiàn)，而不用重新編輯程序。配置文件內(nèi)容根據(jù)實(shí)際情況可以進(jìn)行自定義，以數(shù)據(jù)查詢配置文件為例：

首先定義數(shù)據(jù)源配置表，將平臺底層的數(shù)據(jù)庫或其他第三方數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)表進(jìn)行整理，將字段信息增加到數(shù)據(jù)源配置表中。配置好的數(shù)據(jù)源顯示在界面中時，需要定義數(shù)據(jù)管理配置表。在數(shù)據(jù)管理配置表中，則定義了數(shù)據(jù)的具體顯示格式（表單形式或者網(wǎng)格形式）、表頭信息、頁面高度、頁面寬度等內(nèi)容。

當(dāng)整體結(jié)構(gòu)保持不變時，快速搜索模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊、文檔、圖件管理模塊和工作流管理模塊均能通過配置文件的方式進(jìn)行系統(tǒng)自維護(hù)，實(shí)現(xiàn)快速更新的效果。數(shù)據(jù)安全方面，也可通過讀寫日志實(shí)現(xiàn)對敏感數(shù)據(jù)（如：儲量數(shù)據(jù)）的管理，避免因?yàn)榘踩颍姑舾袛?shù)據(jù)成為孤島。數(shù)據(jù)查詢配置文件，如圖5所示。

4平臺應(yīng)用效果

項(xiàng)目知識管理平臺使用最新IT技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)框架及思想，完成了輕量化（Web）系統(tǒng)界面。包括快速搜索界面、數(shù)據(jù)查詢界面、文檔、圖件管理界面和工作流管理界面。其中快速搜索界面是在數(shù)據(jù)、文檔、圖件和工作流等全局范圍內(nèi)搜索并分頁顯示。該平臺推廣應(yīng)用近2年來，登錄用戶涵蓋渤海石油研究院全部科研人員，保證科研人員在日常工作中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和文檔能及時加載入庫，平臺中的數(shù)據(jù)不斷累積，又能最大限度滿足科研人員在搜集、整理數(shù)據(jù)時的需求。平臺主界面，如圖6所示。

工作流管理界面，從項(xiàng)目啟動-項(xiàng)目數(shù)據(jù)錄入-項(xiàng)目參與者分配，到項(xiàng)目審核-項(xiàng)目進(jìn)度管理的各階段，都已實(shí)現(xiàn)輕量化操作。通過該平臺登記的井位審核流程已超過100口井，在滿足用戶科研生產(chǎn)與管理工作等需求的同時也保障了數(shù)據(jù)安全與有效。

5結(jié)論

項(xiàng)目知識管理平臺采用輕量化（Web）、可自維護(hù)系統(tǒng)，使用戶操作更便捷，確保數(shù)據(jù)更安全。在不斷完善對專業(yè)數(shù)據(jù)的管理和分析能力的同時，還實(shí)現(xiàn)了知識成果的累積與追溯。用?戶使用率的不斷提升，說明系統(tǒng)定位是符合實(shí)際工作情況的。對管理人員而言，它是一個項(xiàng)目管理平臺，既可以實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)過程的實(shí)時管理，又可以實(shí)現(xiàn)對企業(yè)知識資產(chǎn)的有效利用;對科研人員來說，它既是一個工作平臺，又是一個面向各種專業(yè)數(shù)據(jù)庫和項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用界面。經(jīng)過多年的建設(shè)與應(yīng)用，本平臺對充分利用數(shù)據(jù)庫資源，提高工作效率，保障安全生產(chǎn)，都發(fā)揮著越來越重要的作用。

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【通聯(lián)編輯：王力】