勘探开发一体化专业软件数据接口研究与实现

包宏 谭智勇 王铁成 严又生 刘雄

[摘 要] 石油勘探开发是一项复杂工程，涉及地质、地球物理、油藏工程等多学科，相关专业应用软件的数据获取与数据交换是实现勘探开发一体化的难题之一。本文根据油气藏勘探开发一体化综合研究中数据应用的现状与需求，提出了数据接口框架体系，并对所用的关键技术进行了阐述，最后通过实际应用案例，说明了该项技术的实用价值。

[关键词] 勘探； 开发； 一体化； 数据接口； 存储； 虚拟化

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

[中图分类号] F270.7；TP315 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）03- 0083- 03

0 引 言

勘探开发一体化是指将实际联系密切但又人为分割的勘探、开发业务中的研究、生产、管理与决策等活动进行有机整合，形成相互渗透、相互配合的有机整体，面对共同的地质目标，解决不同粒度、不同层次、不同子目标的油气勘探开发问题。在实际的石油勘探开发过程中，通常按探区组成勘探开发一体化项目部，当石油勘探进入工业勘探评价阶段，即在圈闭预探成功获得工业油气流后，采用勘探与开发联合评价的方式，直接进行石油探明储量的开发与生产。该模式的好处是对可采储量实现明确管理，在勘探与生产中使用统一的、合理的技术经济评价标准对油气藏的储量、产能、工程和经济等方面进行综合研究和评价，从而达到油气田勘探开发经济效益的最优化。

几十年来，国内油气藏研究已经取得了丰硕的成果和经验。然而，随着油气田勘探开发业务的快速发展，传统的科研方式已不适应勘探开发一体化发展的需求，问题主要体现在两个方面：一是在石油勘探开发生产过程中，数据流与业务流之间存在分离和脱节的现象，即勘探开发业务运行过程和现有的数据管理系统之间没有建立优化高效的链接通道，在勘探开发数据管理中数据的补充和更新很难做到及时和到位，使得勘探开发研究工作缺乏最新的、高可靠的数据基础；二是在油气藏研究过程中，研究的技术、方法和资源等方面缺乏共享机制，存在局部先进而整体落后的现象，不能充分发挥油田的整体优势进行油气藏综合研究和高效开发。专业应用软件是研究人员从事油气藏综合研究的主要工具，其数据来源及数据获取方式既影响专业软件应用的效率，也直接关系到油气藏综合研究成果水平。

过去由于缺乏适应勘探开发一体化模式的数据来源和高效的数据获取方式，油气藏研究数据的搜集一直采用低效的人工现场数据查找搜集方式（如图1所示）。

针对勘探开发一体化专业应用软件在数据应用环节中存在的问题，本文提出了勘探开发一体化专业软件数据接口的基本概念、整体框架以及关键技术。

1 数据接口框架体系

1.1 数据接口

数据接口是在数据总线的基础上开发的一系列为专业软件提供自动数据采集传送的工具。

数据接口可将储存的正确数据，“一键式”快速地发送到专业应用软件中，实现专业应用软件对数据的可见即可得。核心价值在于省去了研究人员收集数据、整理数据、核对数据和加载数据的中间过程，这些过程都由数据接口自动完成。

1.2 数据接口框架体系

数据接口框架体系主要由数据总线、接口平台、专业软件等组成。作为专业软件与数据总线之间的桥梁与纽带，数据接口平台依据勘探开发一体化的实际生产需求，从标准化数据总线中将研究人员所需的勘探与生产数据，快速、准确地发送给专业软件应用；另一方面，经专业软件分析处理所得到的各种研究成果，也通过数据接口平台加入到数据总线中，供油田勘探开发用户使用。数据接口框架模型如图2所示。

数据接口框架体系既为勘探开发研究建立了存储一定完整的、准确的、标准的勘探开发数据的数据总线，也为研究活动提供了按需自动处理和完成数据获取功能的数据接口平台，使研究人员彻底地从以前繁琐复杂的数据搜集过程中解脱出来，实现了研究数据的快速获取，大大地提高了勘探开发研究的工作效率；同时，也积极地发挥了勘探开发研究成果对油田勘探开发活动的指导与决策作用。

2 数据接口关键技术

数据接口的实现与应用涉及数据总线、存储虚拟化、网络、数据异步处理、事件驱动等高新技术，集成应用是数据接口实现的关键。依据数据接口的数据流程，从数据总线、数据获取、数据传输、数据存储、数据处理等层面探讨数据接口的关键技术。

2.1 数据总线技术

数据总线技术是指由高速的网络设备连接众多物理存储设备，组成一个存储虚拟化平台，统一对外提供数据服务。该链路的工作流程为：首先，由油田相关科室的专业数据管理人员按统一标准和质量要求将数据规范化后存储到虚拟化存储平台，为勘探开发专业软件提供数据来源；其次，勘探开发专业软件在使用接口平台提供的数据进行分析处理后得到的成果数据，也作为数据资源存储到数据总线平台，提供给其他油田用户使用。勘探开发业务的专业数据、生产数据以及综合研究成果等不同类型数据的补充形成了一个不断完整的数据总线（见图3）。

2.2 数据发送技术

数据发送技术，根据不同的专业软件，可以分为3种类型：第一，针对拥有数据库的专业软件，采用数据连接技术（data connect）；第二，针对支持数据广播机制的专业软件，采用数据广播技术；第三，针对没有数据库，也不支持广播的专业软件，使用内存共享技术。这3种方式构成了数据接口的主要数据发送方式。

2.3 数据传输技术

数据传输技术在数据接口中具有举足轻重的作用，传输的速度直接影响到数据发送的效率。首先，数据系统中采用前后端服务分开部署的方式减轻网络传输压力； 其次，数据系统10GB级别的交换机、网卡等光纤设备保障数据的高速传输。在实际测试中写入速度能达到100MB/s，拷贝8GB的数据只需要90秒。

2.4 数据存储技术

数据存储技术是数据接口中一项基础技术，在本框架体系中涉及大块数据的应用，如地震数据、测井数据等，一旦处理不好将造成数据重复存储、多次拷贝等不经济操作，造成磁盘空间浪费，网络阻塞，进而影响到数据接口的应用效果。存储虚拟化技术很好地解决了这一问题，它将资源的逻辑映象与物理存储分开，从而为系统提供一幅简化、无缝的资源虚拟视图，并为应用提供像磁盘一样的快速访问通道。存储虚拟化技术的应用可为数据接口提供一个庞大而且快速的存储环境。

2.5 数据处理技术

数据接口发送的是大量数据，对服务器IO要求很高，如果和其前端服务一起部署会加重前端服务器IO负担，进一步影响到其他用户的操作。此处采取异步数据处理的技术，将前端服务和数据发送服务分开部署到两台服务器上。前端服务主要处理用户的请求，比如用户需要发送数据到软件，前端服务将产生一条包含数据名和软件名的命令，将该命令发送到后端服务器，后端服务器接收到命令后，将该命令添加到执行队列，等待执行该命令。执行完该命令后，后端服务器将执行的结果返回到前端服务器。该步骤也是异步过程，是将消息发送到前端服务的消息接收服务。因此，前端发送数据后，不会影响用户的速度，也不会占用用户的资源，可以同时进行其他操作，只需要从站内信件中获取发送数据的结果即可，从而提高用户的操作效率，优化用户的操作体验。

2.6 跨平台应用技术

跨平台是软件开发中一个重要的概念，即：既不依赖于操作系统，也不依赖于硬件环境。本平台接口数据既可以推送到Windows系列的操作系统，也可推送到Unix、Linux等操作系统，不论在什么操作系统、什么硬件环境下，平台接口都可以正常使用。勘探开发一体化专业软件类别众多，涉及地球物理、地质分析、地质建模、数值模拟等多个类型，这些专业软件配置环境复杂多样，硬件资源和操作系统多种多样，为了解决专业软件的异构问题，跨平台应用技术是必不可少的技术基础。

3 应用实例

勘探开发一体化专业软件数据接口研究工作结合油田数字化油气藏项目，由专业应用人员进行了大量的测试，达到了专业人员的应用要求。

3.1 应用情况

通过数据接口技术，解决了束缚油田数据共享应用的瓶颈问题，通过与应用软件集成技术的结合，实现了国内（主要包括：GeoMap、Forward、石文）及国外（GeoFrame、Openworks 2003/R5000、Petrel、GeoView、Jason、GeoLog、ArcGIS）十余项专业应用软件的集成应用。

3.2 应用对比分析

通过对比数据接口模式和传统数据应用工作模式，发现该项技术的应用具有明显优势，体现在以下几个方面。

时间长度：传统工作模式下，查询、收集、检验、整理等过程缺一不可，查询需要3～5个工作日，收集拷贝需要2～3个工作日，检验和整理则需视数据的复杂程度，复杂的情况下需要8～10个工作日，不复杂的情况下需要3～5个工作日，累计起来是11～28工作日；应用该项技术完成一个项目（约1 000口井）的数据准备，所需要的时间为一个工作日。

过程复杂度：传统工作模式下，需要通过电话、邮件等方式查询多个单位、部门，查询到最新版本和最合适的数据，之后需要携带磁盘去该单位拷贝数据。拿到数据后即可以进行检验，看数据是否质量过关，是否符合应用要求，检验通过后需要根据应用要求做一系列整理工作；应用该项技术后操作过程为：登录平台，输入查询条件找到数据，然后发送数据，该过程在个人电脑上即可完成，甚至可以足不出户便完成工作。

人员技能要求：传统工作模式下，专业人员需要了解数据来源的诸多单位，需要掌握数据检验的基本技术，需要知晓数据整理的相关知识等；应用该项技术的专业人员只需要培训一个数据接口的使用流程，数据接口流程就和上网搜索一样简单。

数据准确度：传统工作模式下，由于缺乏统一的质量把关，数据准确性得不到保障；应用该项技术，数据总线中的数据都经过来源部门的质量检查，以及相关负责人的技术审核，数据的准确性有保证。

4 结 论

勘探开发一体化专业软件数据接口技术的研发与应用，改变了专业技术人员传统的数据应用模式，提高了数据查找、数据整理、数据格式转换和数据质量确认等繁琐过程的友好性、便捷性和易操作性，极大地提高了数据使用与共享效率，使专业技术人员和研究人员有更多的精力用于技术研究工作。

通过在长庆油田数字化油气藏系统中的应用，勘探开发一体化专业软件数据接口技术成为勘探开发一体化协同研究系统平台建设中的核心技术之一，实现了在国内的首次规模化应用，大大提高了油气田勘探开发核心业务的工作效率，有效促进了石油上游业务信息化的发展。

主要参考文献

[1] 张军华，钟磊，王新红，等. 数字油田要素分析、建设现状及发展展望[J]. 勘探地球物理进展，2007，30（1）.

[2] 陈强，王宏琳. 数字油田：集成油田的数据、信息、软件和知识[J]. 石油地球物理勘探，2002，37（1）.

[3] 王宏琳. 石油勘探开发信息化[M]. 北京：石油工业出版社， 2001.