數(shù)字化油田中多源數(shù)據(jù)的一體化應用

中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司

數(shù)字化油田中多源數(shù)據(jù)的一體化應用

王榮 張紅中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司

多源數(shù)據(jù)一體化應用技術(shù)是利用數(shù)據(jù)集成方法管理油田產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)，通過一體化實現(xiàn)多業(yè)務的綜合管理的應用技術(shù)。油田數(shù)據(jù)的多源性主要體現(xiàn)在多來源、多語義、多時空、多尺度、獲取手段多樣、存儲格式多源、分布式特征和空間拓撲特征等方面。由于油田數(shù)據(jù)的分布性、異構(gòu)性同時存在，數(shù)據(jù)集成管理成為數(shù)據(jù)管理的難點。數(shù)據(jù)集成的核心任務是將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起，使用戶能夠以透明的方式訪問這些數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)集成為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源訪問接口，執(zhí)行用戶對數(shù)據(jù)源的訪問請求。數(shù)字化油田多元數(shù)據(jù)一體化應用技術(shù)通過優(yōu)化油田數(shù)據(jù)模型解決數(shù)據(jù)分類的問題，通過集成管理解決數(shù)據(jù)異構(gòu)問題，通過數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)油田數(shù)據(jù)的規(guī)范性、統(tǒng)一性。

油田；多源數(shù)據(jù)；一體化應用；集成管理；數(shù)據(jù)管理

目前，很多大型石油公司和油田服務公司，通過大量的研究和試驗，不斷發(fā)展和優(yōu)化數(shù)字化油田的理念和應用系統(tǒng)，但是現(xiàn)有的產(chǎn)品并不能解決油田多源數(shù)據(jù)集成管理的問題；同時，石油公司內(nèi)部各個油田使用的數(shù)字化系統(tǒng)和應用模式并不完全相同，給數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理、規(guī)范管理和無縫融合帶來了很大的障礙。

多源數(shù)據(jù)一體化應用技術(shù)是利用數(shù)據(jù)集成方法管理油田產(chǎn)生的多源數(shù)據(jù)，通過一體化實現(xiàn)多業(yè)務的綜合管理的應用技術(shù)。

1 多源數(shù)據(jù)

近年來，隨著油田數(shù)字化的推廣和應用，數(shù)據(jù)日益豐富。由于數(shù)據(jù)采集方式和應用軟件的不同，這些數(shù)據(jù)的格式及結(jié)構(gòu)也不同，導致了多源數(shù)據(jù)的產(chǎn)生。

油田數(shù)據(jù)的多源性主要體現(xiàn)在多來源、多語義、多時空、多尺度、獲取手段多樣、存儲格式多源、分布式特征和空間拓撲特征等方面。例如，大多數(shù)油田的數(shù)據(jù)來源主要集中在自控系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)、CCTV系統(tǒng)等）、勘探開發(fā)專業(yè)軟件、地理信息系統(tǒng)（GIS）、辦公軟件等。油田數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)類型很多，涉及到勘探開發(fā)各個專業(yè)。

2 數(shù)據(jù)集成管理

數(shù)據(jù)集成管理按照職能可以分為數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)集成兩部分。數(shù)據(jù)管理是按照數(shù)據(jù)流程對油田數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)管理方法，數(shù)據(jù)集成則是解決數(shù)據(jù)分布性和異構(gòu)性問題的方法。

2.1數(shù)據(jù)管理

數(shù)據(jù)管理的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源、數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量、數(shù)據(jù)同步、數(shù)據(jù)服務、加密與解密等。

數(shù)據(jù)資源管理的內(nèi)容包括數(shù)據(jù)資源編目管理、數(shù)據(jù)資源注冊登記、數(shù)據(jù)資源應用等。模型管理的內(nèi)容包括一體化主庫、各專業(yè)應用系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的物理模型管理和維護，一體化主庫的部署管理，各物理模型與部署數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)對比檢查分析等。數(shù)據(jù)采集的內(nèi)容包括各類源頭數(shù)據(jù)的通用采集和管理，各在線應用系統(tǒng)采集同步數(shù)據(jù)和接口采集任務的統(tǒng)一管理等。數(shù)據(jù)質(zhì)量控制是基于數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)資源編目，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量自動檢查與控制體系，監(jiān)控每個數(shù)據(jù)從產(chǎn)生、應用到廢棄整個生命周期各階段的質(zhì)量狀況。數(shù)據(jù)同步管理是基于數(shù)據(jù)資源編目定義的數(shù)據(jù)資源映射關(guān)系和模型管理的映射關(guān)系，采用元數(shù)據(jù)驅(qū)動，實現(xiàn)不同數(shù)據(jù)源之間的數(shù)據(jù)遷移和同步。數(shù)據(jù)服務管理的內(nèi)容包括服務方式的管理（綜合信息查詢、數(shù)據(jù)接口服務、專題應用推送和研究成果的回存等）和服務內(nèi)容的管理（服務對象的注冊、服務內(nèi)容的組織、服務內(nèi)容權(quán)限分配和服務計量管理等）。數(shù)據(jù)加密和解密是利用加密算法對數(shù)據(jù)進行加密和解密，保證數(shù)據(jù)安全。

2.2數(shù)據(jù)集成

由于油田數(shù)據(jù)的分布性、異構(gòu)性同時存在，數(shù)據(jù)集成管理成為數(shù)據(jù)管理的難點。數(shù)據(jù)集成的核心任務是要將互相關(guān)聯(lián)的分布式異構(gòu)數(shù)據(jù)源集成到一起,使用戶能夠以透明的方式訪問這些數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)集成為用戶提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源訪問接口，執(zhí)行用戶對數(shù)據(jù)源的訪問請求[1]。

數(shù)據(jù)的分布性問題可以通過提高網(wǎng)絡傳輸性能和安全性來解決。

數(shù)據(jù)的異構(gòu)性通過數(shù)據(jù)格式集成解決。數(shù)據(jù)格式的集成方式包括數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換模式、數(shù)據(jù)互操作模式和直接數(shù)據(jù)訪問模式三種。直接訪問是指在系統(tǒng)中實現(xiàn)對其他數(shù)據(jù)格式的直接訪問；格式轉(zhuǎn)換是指將其他數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換為標準格式；數(shù)據(jù)互操作是指將具有不同數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)格式的系統(tǒng)集成在一起協(xié)同工作。

利用數(shù)據(jù)模型進行油田數(shù)據(jù)分類管理，根據(jù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型（北京中盈安信），油田數(shù)據(jù)可分為勘探、油氣藏、鉆井、地球物理測井、錄井、完井、試油、采油/氣工程、分析化驗、井下作業(yè)、油氣儲運、油氣生產(chǎn)、地面工程、生產(chǎn)測試以及非結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)等十五類。

3 一體化應用

在油田開發(fā)生產(chǎn)的全過程中，會使用大量的專業(yè)軟件，這些專業(yè)軟件涉及到勘探、開發(fā)、生產(chǎn)、設備、HSE、行政、經(jīng)營、后勤保障等各個方面，且都自成系統(tǒng)、彼此獨立，安裝運行在不同的系統(tǒng)平臺上，嚴重影響了油田信息的共享。同時，用戶使用不同專業(yè)軟件時需要在不同工作站上用相應的用戶名登錄，并配置相關(guān)的數(shù)據(jù)資源，流程復雜繁瑣，影響油田的工作效率。因此，油田數(shù)據(jù)的一體化應用建設勢在必行。通過數(shù)據(jù)一體化應用，可以跨平臺集成專業(yè)軟件應用系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息，優(yōu)化軟件應用環(huán)境和使用流程，實現(xiàn)資源高度共享，提高工作效率。

一體化應用的內(nèi)容包括地下地面一體化、勘探開發(fā)一體化等方面。

3.1地下地面一體化

數(shù)字化油田基于地面地下一體化技術(shù)的思維，可以跟蹤油藏、層位、井、集輸管道、班站、凈化處理等整個過程情況，通過監(jiān)控系統(tǒng)自動采集并記錄單井產(chǎn)量、壓力、溫度等信息，分析開發(fā)動態(tài)，從而達到合理開采油藏、提高地面工程運行效率的目的。

在油氣田開發(fā)建設中，參照地面地下一體化的思想進行規(guī)劃設計，優(yōu)化運行方案，綜合考慮各方面因素，明確各分系統(tǒng)的邊界以及輸入輸出，運用大系統(tǒng)優(yōu)化理論建立整體優(yōu)化數(shù)學模型，并采用多目標、離散優(yōu)化手段，使整體效益在整個開發(fā)建設期內(nèi)達到最優(yōu)。而且，三維可視化技術(shù)可為地面地下一體化三維場景展示提供支撐，直觀、逼真地展示地面設備、設施和周邊環(huán)境，方便、真實地反應地下地質(zhì)、油藏場景；可點選設備、設施，能夠快速查詢其運行動態(tài)、計量信息以及直觀的工藝流程仿真；也可以對各個應用圖形和空間查詢分析結(jié)果進行展示。其三維展示如圖1所示。

圖1 油田班站數(shù)字化三維展示

3.2勘探開發(fā)一體化

在油田的勘探開發(fā)過程中，需要使用地震處理、地震解釋、儲層反演、盆地模擬、測井解釋、地質(zhì)建模、油藏模擬和經(jīng)濟評價等專業(yè)軟件。這些軟件系統(tǒng)相互獨立且安裝運行在不同的系統(tǒng)平臺上，存在應用流程復雜以及軟件和數(shù)據(jù)資源共享困難等問題；同時，油田數(shù)字化系統(tǒng)需要定制勘探開發(fā)工作流程，提高工作效率。

勘探開發(fā)一體化應用的內(nèi)容，需要結(jié)合實際需求定制。例如勘探開發(fā)綜合數(shù)據(jù)管理（專業(yè)軟件的輸出成果等）、油田關(guān)鍵指標展示、油田開發(fā)和油井服務等方案的設計、儲量管理、開發(fā)過程中的曲線繪制等都在應用內(nèi)容的范圍之內(nèi)。

4 結(jié)語

數(shù)字化油田多元數(shù)據(jù)一體化應用技術(shù)，通過優(yōu)化油田數(shù)據(jù)模型解決數(shù)據(jù)分類的問題，通過集成管理解決數(shù)據(jù)異構(gòu)的問題，通過數(shù)據(jù)管理實現(xiàn)油田數(shù)據(jù)的規(guī)范性、統(tǒng)一性。

在多源數(shù)據(jù)一體化應用中，整合勘探、開發(fā)、生產(chǎn)等方面的專業(yè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)，提供地下地面一體化、勘探開發(fā)一體化等應用思路，實現(xiàn)對油田數(shù)據(jù)和信息的高度共享、快速檢索和綜合利用，可增強員工對生產(chǎn)相關(guān)信息和技術(shù)的認識，提高工作效率，為油田生產(chǎn)節(jié)約成本。

[1]宮長路，姜雪源，劉惠，等．油田開發(fā)數(shù)據(jù)庫方法研究[J]．油氣田地面工程，2006，25（6）：40-41.

（欄目主持關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.2.016