油气行业“开放地下数据空间”的发展与启示——数字化转型解决方案探讨

律红洲

( 中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院）

1 “开放地下数据空间”（OSDU）为油气行业数字化转型提供了解决方案

在DNV-GL集团对2020年油气行业前景的调查中，92%的受访者表示，预计2020年将增加或保持在数字化方面的支出水平，认为数字技术与数据驱动的理念正在改变运营，提高效率，提高敏捷性，并决定着勘探开发价值链上多个关键环节的战略决策[1]。数字化转型已成为油气行业应对发展环境挑战、重塑经营管理模式、打造竞争优势的重要手段[2]。

面对累积的海量历史数据，要实现数字化和智能化的演变，首先要革新复杂的数据和应用环境。目前，油气行业尚未建立一套完整的石油行业通用的石油勘探开发数据标准[3]，国际石油公司和技术服务厂商必须面对大量异构的数据源和来自不同厂商的应用软件，如何建立统一、共享的数据模型，从而进一步实现多专业、多学科应用软件的协同工作，是石油行业面临的挑战之一[4]。开放地下数据空间™（Open Subsurface Data Universe™，OSDU）的诞生为这一数字化转型难题提供了解决方案，被业内认为是过去10年油气数字化领域最大的一次变革。

2 “开放地下数据空间”是什么

2018年初，壳牌与开放的技术标准和认证技术联盟“The Open Group”合作，启动SDU项目，旨在探索消除数据孤岛与应用孤岛解决方案，随着bp等公司的加入，逐渐升级为油气行业解决方案。同年春季，安纳达科、bp、埃克森美孚、壳牌和道达尔等石油公司集中召开产业会议，探讨产业协作与共建开源解决方案的可能性，标志着油气行业上游业务全面迈入敏捷时代。

2019年3月，“The Open Group”宣布正式启动“开放地下数据空间”论坛。该论坛由多家石油和天然气运营商、服务公司、技术供应商、应用供应商、学术机构和其他标准组织组成，旨在为石油和天然气行业提供一个开放的、基于标准的数据平台，赋能新的云原生数据驱动应用，实现对地下和油井数据的安全性、可靠性、全球性及高效性的访问，激发创新，推动数据管理产业化并缩短实施新解决方案的周期（见图1）。论坛内容包括以下几个方面：一是一个可面向微软公司的Azure、亚马逊公司的AWS和谷歌公司的GCP实施的云原生地下数据平台参考架构；二是应用标准应用编程接口（API）可确保由各方开发的所有应用（微服务）都能在任意“开放地下数据空间”数据平台上运行；三是利用行业数据标准实现无缝集成和数据访问[5]。

3 “开放地下数据空间”带来了什么

3.1 打造竞争合作的创新生态

“开放地下数据空间”为开发开放式数据平台和生态系统提供了一个厂商中立的环境，对不同类型的会员单位分别提供了有针对性的生态整合定位，以及配套的市场支撑，如今已经发展成为30余家石油公司、170余家油服公司以及信息技术（IT）公司、软硬件技术公司、服务公司和学术机构共同支持响应的上游开源组织。每个加入“开放地下数据空间”的企业或组织都可以选择加入某些委员会或项目组，并拥有投票权。“开放地下数据空间”组织机构见图2。

通过加入“开放地下数据空间”，油气行业经营者、油气数据供应商等会员单位，一是能够借助业界验证的工作成果，加快平台设计和开发工作；二是能够通过加强与社区专家的协作，加速数字敏捷性；三是能够减轻独立设计和验证地下数据平台的成本负担；四是可以借助社区开发的无差异数据平台，快速、低成本地开发差异化战略业务工作流和解决方案（见表1）[6]。

表1 “开放地下数据空间”参与者愿景

“开放地下数据空间”开放、共建、共享的新模式，吸引了众多的油气行业技术公司共同参与建设（见表2），跨越传统行业壁垒和障碍进行强强合作，打造了竞争合作的创新生态并迅速发展。

表2 “开放地下数据空间”深度合作典型案例[7-10]

3.2 建立云端标准化的数据平台

“开放地下数据空间”解决方案的核心原则是将数据与应用分离，其实现途径为开发一个标准的数据平台（见图3）。该平台基于公有云，涵盖勘探、开发、油井等油气上游业务数据存储、计算、标准、安全、运营等多个方面，首个开放数据平台Mercury（R3）已于2021年底上线。

图3 “开放地下数据空间”平台架构

“开放地下数据空间”平台是一个构建在公有云之上的数据共享应用中心，包含基础设施服务、数据服务、应用服务三个层次，其中应用服务为竞争性层次，盈利性公司可在“用户界面”“工作流/协同服务”“应用服务（勘探/开发/钻井）”“应用平台服务（计算服务/度量服务/计量服务）”4个部分通过竞争和协作并存的方式共建。整体平台具有以下特征：1）全部基于公有云，提供未来无限的扩展性；2）通过统一的数据平台进行管理，包括数据加载、元数据提取、数据质量把控等；3）数据平台通过标准的应用编程接口（API）——RESTful API提供数据服务；4）所有应用按统一规范基于微服务开发；5）提供涵盖所有要素的信息安全保障，重点是数据安全；6）支持基于微软视窗（Windows）操作系统或Linux操作系统桌面传统应用；7）针对那些无法将数据移出并且没有云服务的国家，提供国内解决方案。

3.3 奠定油气行业数字化转型的基础

在技术范畴，油气行业数字化转型主要存在两个方面的障碍：一是数据孤岛，油气各业务领域在信息化、数据化历史过程中面向不同业务阶段和研究目标产生相互独立的各种专业数据库或项目数据库，整合难度很大；二是应用孤岛，面向应用的传统软件开发模式，形成了各专业领域相对独立的应用软件，各专业间的数据模型、业务模型等没有有效链接，地震、地质、油藏、钻完井及压裂工程等业务无法实现一体化协同。特别是近年来大数据、云计算、人工智能等新技术和新方法的涌现，给数据管理和应用管理提出了新要求。

“开放地下数据空间”的诞生，为这些难题提供了行业解决方案，云端的数据体系架构、数据与应用分离的新模式、全新的应用标准和数据标准、全领域的数据共享平台实现了真正的大数据中心，支撑了油气上游全业务域完整的工作流，支撑了人工智能等数字新技术应用，这正是油气行业数字化转型所亟需的支撑体系。

正如bp公司创新和工程执行副总裁大卫·艾顿（David Eyton）所说：“数据在bp向综合能源公司转型过程中居于核心位置。我们相信能源产业的未来将由数据驱动，在能源价值链的整个生命周期内推动合作伙伴数据共享，依托数据科学实现创新以及更加迅速的决策制定，以这些方式管理数据的能力将构筑产业未来之基。”[11]

3.4 加速油气行业的深度融合和创新

“开放地下数据空间”表面上是一个云端标准化的数据平台，其实内涵远不止是一个数据平台或产品。通过开放、竞争、协作的共建共享模式，涵盖物探、地质、油藏、采油与钻完井工程等多专业的数据共享和应用共享，不但消除了不同专业领域划分带来的信息孤岛，还实现了数字化转型的全局性工作流设计，原来的每个独立的专业应用与专业服务，能够实现与其他环节的有效衔接，直接打破了油气行业传统的壁垒和边界。

另外，“开放地下数据空间”竞争合作的全新生态模式，有效加速了油气行业的融合和创新，引领了未来油气行业的发展，这就不难理解为何国际领先的油气巨头和服务商们纷纷加入并献智献策，以期在数字化转型上抢得先机。例如，斯伦贝谢公司联手艾奎诺（Equinor）公司合作部署DELFI环境，与“开放地下数据空间”数据平台完全整合[12]；哈里伯顿公司利用兰德马克公司的行业数据管理的优势打造新一代开发勘探平台DecisionSpace，全面支持“开放地下数据空间”标准并已释放基于“开放地下数据空间”的数据模块产品[13]。

4 中国油气企业、软件供应商等加入“开放地下数据空间”的可行性

虽然“开放地下数据空间”成立只有短短几年时间，但发展异常迅速，几乎所有油气行业知名从业者都参与其中，涵盖了数据、知识、技术、方法、流程等各个方面，这对于中国油气行业既是机遇又是挑战。

4.1 必要性

面对复杂多变的国内外环境，中国油气企业为实现增储上产，提升全要素生产率，也都在加快数字化转型方面部署。如何打破数据孤岛，实现数据共享和数据集中，如何整合各专业和工作环节，实现一体化系统应用，成为需要解决的重要课题。“开放地下数据空间”的理念、标准、技术、方法，值得借鉴和使用，也是中国油气企业夺取未来全球油气行业数字化主导权的重要途径。对于中国油气软件供应商、云厂商等技术公司来说，加入“开放地下数据空间”是加速创新、打造市场竞争力的必然选择。“开放地下数据空间”是一个全世界范围的行业协同与整合平台，所发布的软件开发规范、数据标准、业务流程标准等是未来行业数字化的基础，只有积极融入和保持开放，才能保持自身软件产品的可持续性和竞争力，并可利用“开放地下数据空间”开放性平台获取更多的市场机会。

4.2 技术可行性

中国油气行业信息化和数字化建设经历了单机应用、分散建设、集中建设、集成应用等阶段，基本实现了数字油气田初级阶段目标，正在开展数据治理、数据湖、一体化专业协同、云化改造和大数据分析等建设。在这个过程中，积累了大量的数字化成果和丰富的经验，培养了一大批信息化人才，这都为参与“开放地下数据空间”这样全球化的行业组织和国际化竞争奠定了标准、平台、技术和人才等各方面的基础。

4.3 经济可行性

“The Open Group”对企业类会员单位按类型分为3个等级，分别是白银会员、黄金会员和铂金会员。不同等级会员享有不同权益，其中白银会员有权参加一个论坛，黄金会员可以加入任意数量的论坛，铂金会员享有董事会成员资格并拥有2～3位常驻董事会席位。会员费用及“开放地下数据空间”可持续发展额外费用按照企业规模大小按年收取，企业可根据自身的需求和目标进行选择，门槛总体不高，与可获取的标准规范、技术、知识及市场机会等相比，投入产出之比完全可以接受。

5 建议

目前除杭州欧贲科技有限公司为“开放地下数据空间”会员，华为技术有限公司、中国国际航空公司等少数几家企业为“The Open Group”论坛会员外，“The Open Group”及“开放地下数据空间”几乎没有中国企业的身影，更没有出现来自中国的油气企业或油气软件供应商。原因主要有以下几个方面：一是“开放地下数据空间”是个新生事物，中国企业还缺乏深入了解，接受其开放、共享、共生的理念尚需时日；二是中国企业在“开放地下数据空间”这种开放性组织中如何保障数据安全及维护自主知识产权等方面缺乏经验和信心，存在一定顾虑；三是目前中国尚没有支持“开放地下数据空间”的公有云平台，“开放地下数据空间”平台还没有得到应用和检验。

针对以上问题，中国油气企业、软件供应商要加入并迅速融入“开放地下数据空间”体系需要注意以下几个方面。

一是要解放思想，加快深入了解“开放地下数据空间”体系。与“开放地下数据空间”组织及斯伦贝谢等关键会员公司开展多层次的技术交流，深度把握其开放、共享、共生内涵，熟悉其体系架构、数据平台、标准体系和技术规范等内容。

二是要结合实际，找准在“开放地下数据空间”的定位与目标。在深入了解“开放地下数据空间”基础上，中国油气企业要结合自身数字化转型实际情况，重点探索如何借鉴“开放地下数据空间”的标准体系、技术规范、业务流程等解决转型中遇到的数据孤岛、应用隔离等难题，同时要积极参与“开放地下数据空间”框架及体系建设，提升自身影响力，争取更多话语权，从“跟随者”转变为“领跑者”；软件供应商要着力融入“开放地下数据空间”创新生态，时刻把握市场动态，遵循其开发技术规范，保持自身软件产品的生命力，借力其平台影响力积极开拓市场。

三是要未雨绸缪，为数据安全及知识产权提供保障。要深入了解“开放地下数据空间”平台数据安全及知识产权保护方面的条款和内容，加强与中国信息安全、知识产权相关单位的合作，在企业内部培养这方面的技术人才和队伍，做到知己知彼，防患于未然。

四是要上云赋能，加强与中国先进技术公司的合作。在云计算等技术领域，与华为、腾讯等中国先进技术公司开展合作，充分利用公有云技术与平台为油气业务应用赋能，同时争取“开放地下数据空间”平台能尽快融合到中国共有云平台。