基于GIS的數字油田系統的設計與開發

許曉宏，薛 皎 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100）

基于GIS的數字油田系統的設計與開發

許曉宏，薛 皎 （長江大學地球科學學院，湖北 武漢 430100）

結合地理信息系統 （GIS），針對目前油田信息化平臺還不能很好的適應數字油田工作這一突出問題，運用空間數據庫，實現了地質數據的讀寫管理、地質圖件的管理與可視化、圖形與屬性的關聯查詢、多種地質專題圖的繪制、動態資料統計圖的繪制、三維數據體縱向任意切割油藏剖面等功能，能提高專業研究人員工作的工作效率，具有較好的應用前景。

GIS；數字油田系統；空間數據庫

油田開發生產以及管理涉及多方面、多層次的復雜信息，這些信息表現出典型的三維空間分布特征和數據多樣化的特點［1］。隨著勘探開發的進一步深入，在油田勘探的日常開發生產中，會產生各種各樣的動靜態數據及資料。然而利用傳統的方式對這些數據及資料管理的信息系統有著一定的弊端，如很難對數據進行高效的檢索以及很難反映出油田所涉及的各個對象及其相關信息之間的空間分布關系。因此，需要建立基于GIS的油田的管理系統。

地理信息系統 （GIS）是一種獲取、存儲、檢查、操作、分析和顯示空間數據的計算機應用軟件系統［2］，地理信息系統的優勢在于能將地理空間位置與屬性信息以及時間關聯起來，進行數據的管理和空間分析［3］。把油田現場的數據與地理信息結合起來，利用地理信息系統技術把它們加以關聯，把查詢和分析結果以圖形化的形式展現出來，可以為油田開發管理進行規劃、判斷和決策提供科學依據。

數字油田以油田實體為對象，是具有多分辨率、海量數據的一個數字化、網絡化、智能化和可視化特征的技術系統［4］，是油田油氣地質特征、勘探開發過程和生產經營過程的數字化的虛擬體。該虛擬體在整個油田生命周期中不斷完善，人類通過與該虛擬體的互動，不斷加深對油田地質特征的理解，優化勘探開發過程，提升經營管理能力，從而為油田企業贏得最大的經濟效益［5－6］。

1 系統的架構設計與功能設計

系統的總體結構由三層式C／S結構模型和B／S結構混合模式組成。

圖1 C／S結構

1.1 三層式C／S結構模型

在三層式C／S結構模型中，把應用軟件分為數據服務層、業務邏輯層、用戶層3部分 （見圖1）。遵循不同類別的數據要放在不同的數據庫中的思想，通過SDK＋空間數據庫引擎，把勘探石油圖形數據放在數據庫中；為了實現海量數據的管理以及支持多用戶并發訪問，用SDK＋管理大型關系數據庫存儲空間數據和屬性數據。

1.2 B／S結構混合模式

B／S結構混合模式主要由4部分組成：數據庫服務器，GIS服務器，Web服務器和客戶端，提供網上圖件查看功能以及一些不涉及高密度計算的圖形處理（見圖2）。

2 系統的主要功能應用

在C／S界面系統軟件采用經典的WinForm窗體結構樣式，講究界面清晰簡潔，各個功能模塊分類明確，提高了用戶界面的友好性，簡化了用戶的操作，完全面向對象的系統設計增強了系統的穩健性 （見圖3）。在B／S界面中整個頁面布局不密集，風格統一，按照使用功能的不同，頁面被劃分為各個不同的區塊：中間部分為圖件瀏覽查詢區，左邊是圖件列表導航，右邊為鷹眼和圖層控制2部分 （見圖4）。

2.1 信息查詢

1）圖件到屬性的關聯查詢 通過鼠標左鍵查詢對象的基本信息和圖形對象關聯信息。

圖3 C／S模式界面

圖2 B／S結構

圖4 B／S模式界面

2）圖件到圖件的關聯查詢 選擇平面圖上的目標對象，通過鼠標雙擊圖形對象，如果該對象存在關聯的圖件，則能查看與之相關聯的剖面圖件，系統會自動開打關聯圖件窗口，如圖5所示。

3）屬性到圖形的關聯查詢 利用高級SQL查詢功能，通過對各種條件的定制查詢到相應的空間對象 （見圖6）。

圖6 屬性到圖形的查詢方法示意

圖5 雙擊平面圖上的地震布線結果

2.2 專題制圖

將隱藏的或不明顯的信息突現出來是專題圖的特點。通過專題圖能找到地質現象，認識地質規律。

1）地質專題圖的繪制 以繪制單值、分段、等級、點密度、統計、標簽等統計專題圖件為例。在圖層控制器中選中當前打開的圖件的待分析圖層，右鍵激發彈出菜單，選擇 ［專題圖向導］，激發專題圖制作向導 （見圖7、圖8）。

圖8 地質專題圖示例

圖7 地質專題圖的繪制

2）動態數據統計圖繪制 動態數據統計圖是油田生產動態信息的最好反映方式。繪制動態信息圖先要準備好地質信息庫中的動態信息數據，然后利用系統提供的動態數據統計圖報表繪制工具進行繪制（見圖9）。

3）三維數據體縱向任意切割油藏剖面 在傳統的精細油藏描述研究過程中，受到工作量大的限制，常規的繪制方法是選擇代表性油藏剖面。而該系統建立研究區地質體三維模型，可以繪制任意方向油藏剖面，大大簡化了工作量 （見圖10）。

圖10 任意油藏剖面的繪制示例

圖9 動態數據統計圖報表繪制工具界面

3 結 語

油田的數字化是油田開發和社會信息化的必然發展趨勢，也是油田更好發展的必經道路。該平臺為相關技術人員提供了一個適用、易操作的軟件平臺，數據的查詢、對比及計算、統計與分析以及各種專題地圖的制作對比，提高了專業研究人員工作的效率。下一階段的研究目標是在GIS的空間分析模塊中嵌入儲層建模、盆地模擬等相關的方法，讓GIS在油氣勘探開發和管理工作中發揮更大的作用。［1］Wu Xin-rong.GIS based information management system of oil field development ［J］.Journal of Jiang Han Petroleum Institute ，2004，26 （2）：151-152.

［2］李德仁，關澤群 .空間信息系統的集成與實現 ［M］.武漢：武漢大學出版社，2002.

［3］吳信才 .地理信息原理與方法 ［M］.北京：電子工業出版社，2002.

［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］He Sheng-hou，Mao Feng.Digital oil field，theory，design and Practice［M］.Beijng：Science Press，2001.

［6］Li Jian-feng.Digital oilfield ［M］.Beijng：Chemical Industry Press，2006.

Design and Development of Digital Oilfield System Based On GIS

XU Xiao-hong，XUE Jiao（Yangtze University，Wuhan430100）

The current Oilfield information platform cannot provide efficient support for digitalizing oilfield.By using Geographic Information Systems（GIS）and Spatial Database，the realization of reading and writing management of Geological data，management and visualization of Geological maps，associating query of Graphics and attributes，mapping of variety of geological thematic maps，mapping of dynamic statistics maps，etc are achieved.It can improve work efficient of professional researchers and has good application prospects.

GIS；digital oilfield system；spatial database

TP311.52

A

1673-1409（2013）31-0051-03

2013-07-10

許曉宏 （1965-），男，博士，教授，現主要從事油藏描述、數學地質、GIS應用、計算機軟件等方面的教學與研究工作。

［編輯］ 洪云飛