基于GIS的油田地面信息系統(tǒng)設(shè)計

苗 媛，許曉宏 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

郭 敏 (西安格蒂電力有限公司，陜西 西安 710075)

基于GIS的油田地面信息系統(tǒng)設(shè)計

苗 媛，許曉宏 (長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 荊州 434023)

郭 敏 (西安格蒂電力有限公司，陜西 西安 710075)

油田地面設(shè)施存在大量信息，這些信息表現(xiàn)為多系統(tǒng)、多層次，既包括油田地貌圖、地面建設(shè)系統(tǒng)圖、井站關(guān)系圖、站內(nèi)平面布置圖等，又包括規(guī)劃、設(shè)計活動必要的各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及生產(chǎn)管理活動在內(nèi)的動態(tài)、歷史、統(tǒng)計信息。地理信息系統(tǒng)(GIS)具有空間分析、海量數(shù)據(jù)處理、多元數(shù)據(jù)融合等特點。利用GIS的技術(shù)特點與優(yōu)勢，設(shè)計了一個基于GIS的油田地面信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對這些眾多的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的有效管理，從而為油田的發(fā)展提供更好的服務(wù)。

地理信息系統(tǒng)(GIS)；油田地面信息系統(tǒng)；空間分析；海量數(shù)據(jù)

石油企業(yè)存在人員集中、地理分散、多工種作業(yè)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)緊扣、信息量密集以及科技含量高的特點，因此，應(yīng)當(dāng)對分散在各地的整個生產(chǎn)流程進行不間斷的連續(xù)監(jiān)控和即時的狀態(tài)了解。地理信息系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)管理、空間信息分析、決策服務(wù)為一體，具有獨特的空間信息和屬性信息管理優(yōu)勢。受數(shù)字地球和數(shù)字城市的啟發(fā)，以油田專業(yè)數(shù)據(jù)庫建設(shè)為基礎(chǔ)，數(shù)字油田和油田地理信息系統(tǒng)的思想逐漸成熟并開始進行系統(tǒng)建設(shè)[1]。地理信息系統(tǒng)(GIS)具有空間分析、海量數(shù)據(jù)處理、多元數(shù)據(jù)融合等特點。為此，筆者利用GIS的技術(shù)特點與優(yōu)勢，設(shè)計一個基于GIS的油田地面信息系統(tǒng)，將這些眾多的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一的有效管理，并將其應(yīng)用到油氣地面信息系統(tǒng)的建設(shè)中，從而為油田的發(fā)展提供更好的服務(wù)。

1 油田地面信息系統(tǒng)建設(shè)要求和目標

1)建設(shè)要求 ①輸出基本比例尺電子基礎(chǔ)地形圖，可以進行地圖的編輯(如圖形操作、繪制、變換等)，地圖的更新、維護、區(qū)域的面積計算與分析等基本GIS功能。②可以顯示輸出各類地理專題圖，并進行專題圖的疊加、拆分等操作。③實現(xiàn)由屬性到圖形與圖形到屬性的查詢，并支持按關(guān)鍵字、專題圖的各類查詢。④提供全局統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫屬性結(jié)構(gòu)和統(tǒng)一格式的統(tǒng)計報表，滿足地面生產(chǎn)單位生產(chǎn)現(xiàn)狀數(shù)據(jù)、動態(tài)數(shù)據(jù)、設(shè)備歷史數(shù)據(jù)的查詢統(tǒng)計。⑤實現(xiàn)以油田設(shè)計院為主，并向局機關(guān)有關(guān)部室及各采油廠提供基礎(chǔ)地形圖及地圖的WEB發(fā)布。

2)建設(shè)目標 ①提供統(tǒng)一基準的可供油田設(shè)計院及各采油廠規(guī)劃設(shè)計所采用的無縫電子地形圖。②在油田統(tǒng)一規(guī)范內(nèi)按需提供滿足油田地面建設(shè)規(guī)劃不同專業(yè)用戶所需不同油田區(qū)塊、不同比例及各種等級層次的各種現(xiàn)狀圖及相關(guān)屬性數(shù)據(jù)。③實現(xiàn)與油田各生產(chǎn)單位的數(shù)據(jù)庫共享，使各種用戶能基于地面建設(shè)信息系統(tǒng)和地形圖庫來統(tǒng)計、查詢生產(chǎn)動態(tài)和管理信息，提供各油田區(qū)塊、各種分站等級、各個油田的地面建設(shè)統(tǒng)計報表。④提供油田地面建設(shè)規(guī)劃優(yōu)化軟件及其他應(yīng)用軟件要求的油田地面建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 油田地面信息系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

油田地面信息系統(tǒng)需要把油田及周邊環(huán)境的立體空間內(nèi)所有確定點的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息組織起來，組成能包容地上、企業(yè)管理和地質(zhì)工程都在內(nèi)的信息系統(tǒng)；并且還能獲得行政區(qū)劃、地形、水系、交通等標準空間地理信息圖層的支持[2]。因此，油田地面建設(shè)信息系統(tǒng)的支撐技術(shù)包括：數(shù)字信息的處理與系統(tǒng)基礎(chǔ)建設(shè)、數(shù)據(jù)源的采集與獲取、油田地面的管理、建設(shè)地面信息系統(tǒng)軟件平臺開發(fā)環(huán)境解決方案等。關(guān)鍵技術(shù)主要有GPS-GIS-RS一體化技術(shù)、高分辨率衛(wèi)星對地觀測技術(shù)、地理信息系統(tǒng)GIS的建設(shè)、基礎(chǔ)數(shù)字地圖庫的建設(shè)及標準化技術(shù)、計算機軟硬件設(shè)施建設(shè)[3]。

3 系統(tǒng)架構(gòu)

目前多數(shù)信息系統(tǒng)中，大多數(shù)都采用簡單的C/S(Client/Server，客戶端/服務(wù)器端)技術(shù)構(gòu)架[4]，這種體系結(jié)構(gòu)采用的是開放模式，具有較強的信息共享能力，但在特定的應(yīng)用中Client端和Server端都需要特定的軟件支持，同時C/S結(jié)構(gòu)的軟件還需要針對不同的操作系統(tǒng)開發(fā)不同版本的軟件，而且純C/S的網(wǎng)絡(luò)運行模式對系統(tǒng)維護要求高、操作復(fù)雜，有時會出現(xiàn)管理人員維護不當(dāng)而使系統(tǒng)出錯甚至使系統(tǒng)崩潰。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖

B/S(Browser/Server，瀏覽器端/服務(wù)器端)結(jié)構(gòu)是C/S的進一步擴展，采用三層結(jié)構(gòu)，Browser、Web服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫[5-6]。這大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。以目前的技術(shù)看，局域網(wǎng)建立B/S結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，并通過Internet/Intranet模式下數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，相對易于把握、成本也是較低的。

油田地面建設(shè)的用戶群分為3個部分：油田公司、油田設(shè)計院、各采油廠的地面工程建設(shè)單位。而且各廠的系統(tǒng)需要以各礦獲得數(shù)據(jù)，因為各系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫不是實時相連，所以系統(tǒng)應(yīng)是一個分布式的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。鑒于B/S和C/S方式各具有優(yōu)缺點，結(jié)合油田地面建設(shè)實際需求，系統(tǒng)采用B/S和C/S混合模式的體系結(jié)構(gòu)(見圖1)。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計主要確定油田地面信息系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，即分別確定油田地面信息系統(tǒng)的各子系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的主要功能模塊，確定各子系統(tǒng)各功能模塊之間的流程及數(shù)據(jù)交換內(nèi)容。

1)文件功能 信息系統(tǒng)通過該功能可實現(xiàn)文件的新建、打開、保存、關(guān)閉及退出等功能。

2)窗口功能 該功能主要包含工具欄、狀態(tài)欄以及窗口的放大、縮小、平移、更新等功能。

3)編輯功能 編輯功能主要是針對點、線、面各要素的編輯，主要包括添加、移動、編輯等。

4)系統(tǒng)查詢功能 系統(tǒng)通過該功能可實現(xiàn)對圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的單向及雙向查詢，主要包括圖形變換、條件跳轉(zhuǎn)、屬性跳轉(zhuǎn)、距離量算及面積量算等。

5)統(tǒng)計制表功能 用戶通過該系統(tǒng)查詢后生成的固定格式的統(tǒng)計報表可在網(wǎng)頁中顯示，或在客戶端生成Excel格式的報表。該信息系統(tǒng)還可實現(xiàn)動態(tài)統(tǒng)計制表、現(xiàn)狀統(tǒng)計制表和綜合統(tǒng)計制表，并可同時進行統(tǒng)計表輸出。

6)專業(yè)應(yīng)用功能 結(jié)合圖形編制功能，可在工程勘察基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地面工程建設(shè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，依據(jù)規(guī)劃設(shè)計工作的要求，生成油田地面工程各專業(yè)系統(tǒng)的現(xiàn)狀平面圖，并編制出平常規(guī)劃工作所需的各種規(guī)劃工作基礎(chǔ)圖，如井站關(guān)系圖、產(chǎn)能區(qū)塊井位圖、分站分等級管網(wǎng)圖、線(路、渠)帶狀圖等。

7)多媒體功能 多媒體功能包括多媒體制作和多媒體演示，信息系統(tǒng)通過該功能綜合利用圖像、聲音、文字、圖表等媒體，改善、提高系統(tǒng)應(yīng)用水平。

8)系統(tǒng)維護功能 可實現(xiàn)各網(wǎng)絡(luò)結(jié)點用戶的數(shù)據(jù)共享，并對各類用戶設(shè)置不同的訪問權(quán)限以保證各類信息的安全；同時，可實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、文檔數(shù)據(jù)的管理，包括數(shù)字化或掃描輸入、編輯、更新等；通過系統(tǒng)管理功能，可實現(xiàn)信息系統(tǒng)的建庫、庫操作、庫接口及數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等；數(shù)據(jù)備份恢復(fù)功能還可防止意外情況引起的數(shù)據(jù)丟失及改變。

9)輸出功能 可實現(xiàn)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的導(dǎo)出及各種圖形、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換輸出。

5 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

圖2 油田地面信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型

油田地面信息數(shù)據(jù)庫是一個以信息共享為目的大型、綜合的數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計可分2大類:屬性數(shù)據(jù)庫和圖形數(shù)據(jù)庫，并將空間實體與其所對應(yīng)的屬性記錄建立一一對應(yīng)的關(guān)鍵字，實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)一一對應(yīng)，這樣就可以對圖形、屬性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理，實現(xiàn)圖形、屬性數(shù)據(jù)的快速雙向查詢檢索。屬性數(shù)據(jù)庫是空間數(shù)據(jù)，它的主要內(nèi)容包括原油集輸系統(tǒng)、天然氣集輸系統(tǒng)、注水系統(tǒng)、采出水系統(tǒng)、水利系統(tǒng)、電力系統(tǒng)、道路系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)的數(shù)字化數(shù)據(jù)；圖形數(shù)據(jù)庫是專題信息數(shù)據(jù)，它的主要內(nèi)容是油田地形、地貌及地面規(guī)劃的大比例尺的圖形數(shù)據(jù)(見圖2)。

6 界面設(shè)計

圖3 界面設(shè)計圖

1)C/S界面 采用Windows界面，集菜單欄、工具欄、圖形顯示等可視區(qū)域于一體。加強用戶界面的可操作性，圖形操作界面清晰，能較方便的顯示打印和瀏覽數(shù)據(jù)，各種輸入、輸出界面與日常使用習(xí)慣一致，使用戶感到“親切”，初學(xué)者也容易掌握。具體的C/S界面設(shè)計如圖3所示。

2)B/S界面 用戶可以直接接觸的界面是采用網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問網(wǎng)頁，網(wǎng)頁的頁面上盡可能包含所有操作及資源的連接。頁面美觀，布局符合日常訪問網(wǎng)頁的習(xí)慣。

7 結(jié) 語

筆者以GIS技術(shù)設(shè)計了一種油田地面信息系統(tǒng)。油田地面信息系統(tǒng)的建立將方便、迅速、精確地對油地面空間信息及屬性信息進行儲存、查詢分析、輸出，彌補了手工繪制地圖或計算機繪圖有效組織信息、管理信息、應(yīng)用信息的不足，提高了油田規(guī)劃的質(zhì)量及效率和油田管理水平，大大縮短規(guī)劃工周期，進一步提高規(guī)劃方案的準確性、科學(xué)性，節(jié)省大量的人力、物力，產(chǎn)生了經(jīng)濟效益。

[1]何生厚，毛鋒.數(shù)字油田的理論、設(shè)計與實踐[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[2]何生厚，韋中亞.“數(shù)字油田”的理論與實踐[J].地理學(xué)與國土研究，2002，18(2)：5-7.

[3]田軍慶，高輝.淺談“數(shù)字油田”的建立[J].油氣田地面工程，2002，21(4)：133-134.

[4]汪關(guān)妹，許曉宏.GIS應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)方式的比較[J].微機發(fā)展，2003，13(13)：54-55.

[5]何貞銘，吳信才，何幼斌，等.基于GIS的數(shù)字油田基礎(chǔ)平臺[J].中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報，2010，35(3)：490-494.

[6]翟迅飛.油田地面建設(shè)信息系統(tǒng)[J].油氣田地面工程，2004，23(5)：48.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.028

TE973;TP393

A

1673-1409(2012)03-N083-03

2012-01-26

中國石油天然氣集團公司重點攻關(guān)項目(JS10525)。

苗媛(1986-)，女，2009年大學(xué)畢業(yè)，碩士生，現(xiàn)主要從事數(shù)字油田與數(shù)字油藏方面的研究工作。

許曉宏(1965-)，男，1985年大學(xué)畢業(yè)，博士，教授，現(xiàn)主要從事數(shù)學(xué)地質(zhì)方面的教學(xué)與研究工作。