油田勘探开发一体化平台方案研究

(1.成都理工大学地球物理学院 四川 成都 610059；2.北京金双狐油气技术有限公司 北京 100193)

一、引言

油田企业信息化建设经过多年的发展已经取得了很大成绩，引入、开发推广了众多专业软件、应用管理软件，解决了很多部门级信息化问题。但是，由于缺乏企业层面整体信息资源规划，随着油田各类应用系统不断引入、开发，系统间信息共享变得更加困难，“信息孤岛”问题越发突出。

国外石油公司九十年代中期均已构建起了资源共享的油田模型[1]，建立企业级数据管理中心，逐步实现了勘探开发信息“一体化”，提高了研究水平。世界各大石油公司管理体制的一个重要特征就是勘探开发一体化管理[2]。基于国内油田信息化现状，学习、借鉴国外同行业信息化先进经验，建设油田勘探开发信息一体化已经成为业界的共识[3]，各油田均在积极研究、推进勘探开发一体化平台相关工作。

随着信息化建设的开展和网络规模的不断扩大，规范技术标准、健全管理制度的重要性日益显现[4]。我们结合自身技术积累及多年油田软件应用经验，在勘探开发一体化平台建设、应用方面进行了深入探索及实践，搭建了基于SOA的一体化集成平台，整合了勘探、开发各专业数据，搭建起了各类数据可视化应用及辅助决策支持系统等，实现了平台集成和应用实践的有机结合。在此基础上，结合当今最新信息化技术，逐步构建起勘探开发大数据云平台，通过云端化服务，实现对勘探开发大数据的深度集成、加工、分析处理及深化应用，大幅提高油田技术研究人员工作效率及研究质量，为领导层决策提供更为全面、精准、可靠的决策支持，辅助油田增油上产[5]。

二、建设思路

建设勘探开发一体化集成应用平台，以消除油田各专业应用信息孤岛、提高各岗位技术人员工作效率、提升决策分析科学性及辅助油田增油上产为根本目标，增强数据可视化在油田各专业领域中的应用；建立高度可扩展的一体化应用架构体系，集成基于各油田已建设的各类数据平台，扩展数据可视化应用平台，实现油田各专业数据的集成化、可视化、系统化应用，使之高效服务于油田勘探、开发、生产等领域。

三、总体架构

一体化平台主要包括数据层、平台层及应用层。设计基于平面GIS导航的关联查询模式，集成专业应用组件，搭建讨论决策环境，形成勘探开发一体化工作平台[6]。一体化平台是由多应用系统构成，存在多管理系统、多功能模块、多类型设备，为种类繁多的系统单元提供统一的多管理系统接入窗口、统一访问界面、统一管理风格等实现内部信息关联[7]。

(一)设计理念

我们倡导勘探开发一体化应用系统的可扩展性、模型标准性、实时性等基本理念。因此，在平台架构设计中应该体现如下几个理念：

1.具备可扩展性，可快速响应企业业务环境变化需要，能够迅速完成企业所需的新的应用开发及部署[8]。

2.具备统一的模型标准，包括满足业务运行及管理的业务逻辑模型，满足数据储存的数据模型及实现数据可视化应用的二三维空间模型等[8-9]。

3.构建勘探开发云平台[10]，提供企业级安全管理、分布式存储、分布式计算、高性能负载均衡管理、各类企业级应用服务、集约化运维管理等，实现集勘探开发各专业技术研究人员、管理人员等岗位的统一工作云平台。

4.使用互联网+数据、互联网+信息、互联网+成果的方式将勘探开发数据与互联网平台进行深度融合，充分与云服务相结合，在云平台上快速地对相关信息进行共享、浏览、分析、处理、可视化及生成报告等日常工作。

(二)数据服务层

数据服务层主要包括二方面数据：A、各专业数据集成、储存、索引及元数据管理；B、可视化相关的格式、符号、修饰、分类标准、图元等数据存储及索引。通过数据适配器(集成的专业数据接口)、图形适配器(可视化相关数据接口)向平台集成层提供各类数据服务。

数据服务层可以进行多数据库源及读写库信息的配置管理，实现已有数据库或新加数据库的交互管理，数据服务根据用户命令的不同自动识别并分发到相应数据库提取数据。在数据适配器中对地震数据体、三维数据体、测井曲线等勘探开发专业非结构化数据单独进行了模型构建，定制了专用的非结构化数据的访问接口，在准确定位数据的同时还大大提高了加载效率。

(三)平台集成层

平台集成层主要功能包括：A、集成数据管理平台和可视化应用平台；B、向系统外部提供平台集成接口服务标准，以便于其他外部应用接入，体现了平台的开放性及高度可扩展性，可以与不同操作系统、不同客户端进行无缝链接。

平台集成层包含了一系列的网络服务(Web Services)以及各类API接口，研发人员可以方便地与平台进行交互。

1.数据可视化平台。数据可视化层构建在平台集成层，向下耦合图形适配器，获取、加工可视化成图相关格式、符号、修饰、分类标准、图元等数据；向上为数据动态成图应用提供各类所需服务。

2.数据管理平台。数据管理平台位于平台集成层，一方面通过数据适配器连接底层数据服务层，获取各专业应用数据；另一方面，对集成到平台的各类专业数据进行加工处理，向应用层提供各类数据服务，如可视化成图应用所需数据服务、辅助决策所需数据服务等。

(四)应用服务层

应用服务层位于平台架构的顶层，架构在平台集成层之上，为油田用户提供各类专业应用功能。可以包含诸如井筒描述、地震解释、变速成图及生产辅助决策等一系列应用系统。这些系统可以为新开发的软件系统，也可以在已有应用系统的基础上，增加对平台层中相应服务接口的支持，实现对数据库中各类信息的访问操纵，有机地融入一体化平台中。

四、平台遵循的规范

一体化平台涉及勘探开发诸多专业，对于构建这样复杂的一体化应用软件系统，制定统一的标准规范是实现平台可扩展性及实时性的基础保障。平台建设需要遵守面向服务架构SOA规范、数据图形格式交换标准及数据模型与数据交换标准。

五、平台架构优势

通过建立分层式多层架构间的标准接口服务规范，实现了各层间的松耦合，增强了整个架构的高度可扩展性，支撑了开放的系统集成架构，便于后续逐步集成各类已有系统及新系统。

(一)可视化优势

在开放的技术架构支撑下，实现了勘探开发专业数据和图形的无缝对接，即实现了数据到图形、图形到数据的无缝切换，所见即所得。通过数据到图形，能够直观展示数据变化规律，对比图形到数据可以分析图形变化的内在原因。这种图形数据无缝对接机制，大幅提高了勘探、开发等各专业人员的工作效率。

(二)数据检索优势

在一体化平台中，不仅要实现规则数据的检索接口，还要实现众多专业异构数据的检索接口，可以根据用户数据的需求对检索内容自动进行绑定。通过这种方式，不仅实现了各类规则数据的快速检索、处理，还可以对诸如三维地震数据体、测井曲线、空间模型等专业数据的快速抽取插值，真正地达到了所需即所得。随着勘探开发一体化软件功能的不断扩展，数据检索也会越来越完善，云检索的优势也会越来越明显。

(三)云管理优势

勘探开发云平台的构建，使得平台部署实施更简单、数据高度安全、企业应用无处不在。只要在总部部署一套系统即可完成整个广域网的监测，二级单位和三级单位无需部署监控系统，只需登录总系统，将被云平台监控系统监控和管理，无论身在何处均可以通过授权使用云平台提供的各类企业应用服务。

六、数据可视化技术

在勘探开发一体化平台中，最主要的是如何将数据与图形有机的结合在一起，实现动静态数据结合，达到数据即是图形、图形即是数据的目标，因此数据可视化技术在平台中起到了至关重要的作用。通过全方位、多角度的可视化集成环境，使勘探、开发专业科研人员实现所想即所得的信息获取需求，数据可视化技术主要包括数据可视化格式标准规范及可视化关键技术。

(一)可视化标准规范

数据可视化标准采用的是PCG2.0标准，即《石油地质与地球物理图形数据PCG格式规范》(Q/SY 1833-2015)，采用XML方式进行保存。规范主要包括了格式标准、符号标准、修饰标准及分类标准，可以描述平面图、柱状图、剖面图及交会图等。

(二)可视化关键技术

可视化关键技术主要包括快速、模板化成图技术、图形关联数据的自动绑定导航技术及等值线自动勾绘技术等。

七、结论

勘探开发一体化的重要基础之一是信息一体化，实现各种勘探开发技术、方法的应用与集成，是勘探开发一体化系统运行的目标和结果。结合以上勘探开发一体化平台建设的方案，我们在西部、东部的相关油田进行了实践及应用，实现了平台数据的统一管理，平面图、柱状图、剖面图及交会图的快速可视化，基于地质图件的漫游浏览、图元导航及相关空间分析功能，取得了较好的应用效果。

需要指出的是，尽管已经在一些油田进行有益的探索和实践，但应用范围毕竟有限，加之石油行业业务所固有的多元性和复杂性，要实现数据可视化技术和勘探开发一体化平台的深度应用还需要油田广泛深入的参与，并通过示范工程，完善、拓展平台相关应用体系，使之更适合油田业务发展。

由于作者认识水平有限，不足之处在所难免，请有关专家共同研究与探讨。

【参考文献】

[1]熊方平,马进山,陈新燕,孙瑶.中国石油一体化勘探开发数据模型研究与实践[J].信息技术与信息化,2011(3):49-55.

[2]刘永爱,董义军.油气资源勘探开发一体化管理模式探析[J].西安石油大学学报,2010,19(1):5-10

[3]吴岚,熊焱,谭建平,勘探开发一体化应用平台建立[J].复杂油气藏,2009(3):76-78.

[4]王京,赵珍梅,曹代勇.浅谈海外数字油田与勘探开发一体化集成系统建设[J].地球物理学进展,2006,21(1):225-231

[5]王权.油田信息化的新阶段——数字油田时代[J].数字化工,2004(9):1-3.

[6]刘建涛.油田勘探开发一体化信息系统建设实践与认识[J].当代石油石化,2016,24(10):46-50.

[7]董玉敏,张文书,宋雪峰,王杏兰,杨敏.油气勘探私有云运维管理平台开发与应用,信息技术,2015(10):145-148

[8]马涛,许增魁,王铁成,李阳明.数字油田软件系统架构研究[J].信息技术与信息化,2010(6):41-45.

[9]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):90-96.

[10]赵阳,赵汩凡,李婧,姚云飞.云钻井在石油工程中的应用展望,石油科技论坛,2015(3):51-55