GIS在油氣資源信息系統建設中的應用

付吉林，孫志華 許曉宏，邵燕林

(CNPC Niger Petroleum S.A.，B.P. 12520, Boulevard du Zarmaganda, Niamey, Niger) (長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

GIS在油氣資源信息系統建設中的應用

付吉林，孫志華 許曉宏，邵燕林

(CNPC Niger Petroleum S.A.，B.P. 12520, Boulevard du Zarmaganda, Niamey, Niger) (長江大學地球科學學院，湖北 荊州 434023)

分析了地理信息系統(GIS)的技術特點與優勢，提出了油氣資源信息的分類方案，列舉了GIS在油氣資源信息系統建設中的應用：運用GIS空間數據庫技術可以將基礎的油氣資源信息(包括圖件和數據)統一管理于一個數據庫平臺；基于GIS技術可以實現空間定位和屬性數據間的多元化信息查詢方法；利用GIS支持的多源數據融合技術可以實現靈活的空間數據轉換和移植；基于GIS的矢量制圖能力可以實現靈活的地質圖件專題制圖技術；借助GIS空間分析能力可以實現了虛擬鉆井等油氣輔助決策功能。

資源信息系統；地理信息系統(GIS)；空間數據庫；多源數據；矢量制圖；空間分析

20世紀末，數字油田的建設就已經在全球各大油田展開。2001 年，國內在將數字油田建設列為“十五”國家科技攻關計劃重大項目；2003年底，勝利油田的數字油田研究被列為國家863科技攻關項目，勝利油田明確提出了2010年初步實現數字油田的戰略目標；2004年大慶油田建議技術上要從大型計算中心轉型到網絡分布式信息中心，提出“數字油田”戰略。數字油田已經表現出廣闊的應用前景。數字油田建設可以大幅度提高油田勘探開發研究和輔助決策水平，促進油田的可持續發；數字油田建設可以優化生產流程，大幅提升油田生產運行質量；數字油田建設可以促進油田改革的進一步深化，進一步提高油田經營管理水平[1]。然而，數字油田理論與技術體系并未完全成熟，需要不斷地探索與實踐，并對數字油田理論與技術體系進行不斷地補充與完善。

2009年10月，中國數字油田十年高端論壇峰會將數字油田的定義劃分為廣義和狹義2大類。廣義的數字油田，認為數字油田是信息技術在油田應用的高級階段，是油田生產經營業務與計算機網絡、數據、應用系統的高度融合，數字油田包括數字石油業務、數字企業文化、數字員工等。大慶油田王權提出的七層式的數字油田模型，是廣義的數字油田主要代表[2]。狹義的數字油田源于美國前副總統Gore于1998年在OGC會議上提出的“數字地球”的概念，數字油田是數字地球建立的子屬內容；劉學鋒教授認為，數字油田是基于GIS的油田企業的信息基礎設施和企業管理層的基礎信息平臺，是建立在數字地球框架下的在線油田空間信息服務系統[3-6]；何生厚等于2002年對數字油田也作出過類似的詮釋[4]。無論是廣義還是狹義的數字油田，能融合屬性信息和空間定位信息系統的GIS肯定是數字油田建設和實施的核心技術。下面，筆者分析了地理信息系統(GIS)的技術特點與優勢，提出了油氣資源信息的分類方案，列舉了GIS在油氣資源信息系統建設中的應用。

1 GIS的技術特點與優勢

GIS的技術特點表現在以下幾個方面[5-6]：

1)專題制圖 利用GIS強大的制圖功能幾乎能實現目前油田生產過程中各種專題圖件的制作(如地質綜合柱狀圖、構造圖、等厚圖、各種地質剖面圖、沉積相圖、儲層分布與評價圖、生油巖分布圖，油氣資源評價與預測圖等)。

2)數據管理與共享 利用GIS能有效地將油田各種基礎圖件、數據資料管理于統一的平臺，建立起

空間信息與屬性數據相互的關聯，實現高效的數據管理，并能基于空間數據庫和網絡服務的應用實現高效的數據共享。

3)輔助決策與分析 基于GIS強大的空間分析功能，能構建專業分析算法和處理流，為油氣勘探提供輔助決策支持功能。基于GIS技術的“數字油田”的建立勢必樹立油田信息化建設新的里程碑。

2 油氣資源信息分類

針對油氣勘探工作涉及的基礎資料(包括基礎數據、地質圖件等)，按油藏描述的研究基本步驟與對象將其劃分為3類：井筒相關、剖面相關、區塊分布相關[6-7]。

1)井筒相關 指與井筒相關的一維數據和圖件，如測井數據、解釋結論、分層數據、單井相分析數據、測/錄井資料以及生產數據等等，這些信息都可以承載于單井柱狀圖上。

2)剖面相關 指與地質剖面相關的截面圖和依賴于截面圖的數據，如地震剖面、地層對比剖面圖、油藏剖面圖、水淹剖面、沉積相剖面圖等。

表1 部分要素分類編碼

3)區塊分布相關 指依賴于區塊內一定范圍分布的一些數據和圖件，主要以平面圖來承載，有井位圖、構造平面圖、沉積相平面圖、儲層物性平面分布圖、隔夾層平面分布圖、水淹平面圖、含油面積圖等。

油氣勘探工作涉及的資料信息，基于空間信息的組織模式，幾乎都能以地質圖件的方式來承載。為了便于系統對勘探開發中涉及的各種信息進行組織管理和表達，基于《石油工業信息分類編碼導則》(SY/T578521999)，對圖件要素和成果數據進行編碼(見表1)，然后按一定的信息編碼規則錄入到系統數據庫。

3 應 用

1)油氣資源信息系統數據管理 將油氣勘探涉及的圖件和數據以空間信息的模式組織，基于空間數據庫引擎，統一管理于大型的商業關系型數據庫中(SQL Server、Oracle、DB2等)，借助于其使用的關系數據庫，可以實現高效的數據安全控制和數據共享。同時平臺提供了2種數據管理方法，來完成屬性數據的管理：通過空間對象，管理其對應的屬性信息；利用系統提供的屬性數據管理工具(見圖1)。

2)油氣資源信息查詢 基于GIS靈活的空間查詢功能，勘探開發基礎信息平臺具有3種重要的查詢方法：從圖到屬性的基本信息查詢、從圖到圖的空間關系查詢以及從屬性條件到對應圖元的SQL查詢，圖2顯示了從圖元(鉆井)到其對應的基本屬性和圖件(鉆井綜合柱狀圖)的查詢。

圖1 地層分層數據管理器 圖2 屬性和圖的查詢

3)油氣資源多源信息融合 油氣勘探研究工作中，涉及到的基礎資料和成果，格式多樣。如地震解釋一般借助LandMark等專業軟件，解釋成果由該軟件導出，擁有其固有的格式，地質圖件可能是有Discover、CoreDraw、Surfer、AutoCAD等不同的制圖軟件制作而成。系統要移植以上的基礎資料和成果到空間數據庫中統一管理，有2種途徑：利用GIS平臺的多源數據融合技術，導入其支持的圖件和數據格式；對不支持的圖件格式，自行開發組件，實現基礎數據和成果的導入。對于地震解釋成果，該系統自行設計并實現了支持LandMark成果數據體的導入組件。

圖3 地質圖件管理與編輯

4)地質圖件專題制圖 目前油氣勘探的基礎圖件的形式主要紙質圖件或與GIS平臺不兼容格式的電子圖件，如果在系統中利用傳統的方式對這些基礎圖件進行清繪，一方面難以保證其精度，另一方面，這將是一個巨大的耗時耗力的工程。針對地質圖件的特點與要求，系統基于GIS二次開發平臺實現了快速的地質圖件自動-半自動成圖方法。實現了地質圖件的管理、矢量制圖和圖件的編輯工作(見圖3)。為了實現當前油田企業對信息化效率的要求，平臺還提供了鉆井綜合柱狀圖、連井剖面圖、平面分布圖等常規地質圖件的自動-半自動專題制圖功能(見圖4)。

5)油氣勘探輔助決策 油氣勘探輔助決策是GIS應用的最高程度，勘探開發基礎信息平臺基于DEM技術，建立了地下地質體的三維模型。基于該模型，平臺實現了虛擬鉆井的生成和任意方向剖面的生成2個功能，以對油氣勘探開發決策提供參考，圖5顯示了虛擬鉆井的生成，在工區內任意位置選擇虛擬鉆井，平臺能生成虛擬鉆井鉆遇的地層和地質分層數據，并自動繪制成鉆井柱狀圖。

圖4 地質專題圖的繪制 圖5 虛擬鉆井的生成

[1]段鴻杰.數字油田從理論到實踐[J].數字化工,2004(4):11-13.

[2]王權,楊斌,張萬里. 數字油田及其基本架構[J].油氣田地面工程,2004,23(12):47-48.

[3]Records L R,Shimbo D.Petroleum Enterprise Intelligence in the Digital Oil Field[J].SPE127355,2010.

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

[5]劉學鋒,孟令奎,龔文平,等.地理信息系統(GIS)在油氣勘探開發中的應用[J].地理空間信息，2003,1(2):12-16.

[6]劉學鋒,何貞銘,何幼斌.GIS輔助油氣勘探決策——原理、方法及應用[M].北京：石油工業出版社,2008.

[7]Holland D.Managing the journey to the digital oil field[J].The Leading Edge, 2004,23:1137-1138.

[編輯] 洪云飛

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.06.015

P208

A

1673-1409(2012)06-N045-03