數字油氣藏數據中心建設的關鍵技術

王娟 楊倬 李良 魏紅芳

摘 要：油氣藏數據中心是實現數字油田建設的前提和基礎。針對油氣藏各數據集異構、研究與決策業務類型繁多等問題，通過制定統一的數據標準和數據庫規范，建立油氣藏一體化數據模型，研發油氣藏數據鏈、數據服務總線及軟件接口等關鍵技術，構建面向油氣藏業務流與數據流融合的油氣藏數據中心，從而實現油氣藏勘探開發業務的一體化、實時化、可視化和協同化，保障油氣藏勘探開發業務跨學科、跨部門、跨地域的高效運行，降低油氣藏經營管理成本。

關鍵詞：油氣藏；數據中心；油氣藏數據鏈；數據整合

中圖分類號：TP393.1 文獻標識碼：A

1 引言（Introduction）

油氣藏數據中心是以數據管理、加工和服務為核心業務，確保油田勘探、開發、生產、經營、管理等業務數據的正確性、完整性、一致性和及時性，是數字油田建設的重要組成部分。在數字油田建設過程中，由于各業務系統建設的階段性、技術性以及其他因素，企業各個部門采用不同技術界面、不同存儲方式形成的業務數據互不兼容，在縱向和橫向上均不能充分關聯、交換和共享，使得跨部門、跨學科、跨地域的綜合數據信息條塊分割，形成了多個信息孤島[1-3]，造成油田企業的油氣藏經營與管理難以實現實時、高效、跨地域及可視化。

長慶油田在數字化油田建設過程中，為全面實現油氣藏經營與管理系統的一體化、實時化、可視化和協同化，根據勘探開發實際需求，結合中國石油行業標準，開發了油氣藏數據鏈、數據模型、數據資源整合、可視化等關鍵技術，搭建了具有高可靠性和全油田共享的油氣藏數據服務平臺。

2 油氣藏數據中心關鍵技術（Key techniques of the

digital reservoir data center）

油氣藏數據中心建設主要是將油氣藏勘探開發及生產運營過程中形成的各類數據集成到統一的數據平臺上，實現開放、協同、共享、融合的油氣藏數據獲取和應用新模式，為數字油氣藏研究與決策等經營管理提供數據支持。為建設油氣藏數據中心，長慶油田自主研發了多種關鍵技術。

2.1 一體化數據模型

數據模型是指數據的表示方法和組織方法，即如何獲取、存放數據的方法與途徑[4]，通常包括數據標準及操作規范，而操作規范是對數據的存取和更新進行流程化、規范化[5]。

在建設油氣藏數據中心過程中，以中石油EPDM1.0數據模型為基礎，緊密結合油田勘探開發業務需求，借鑒POSC國際石油行業標準建模理念，采用面向對象的設計方法，根據業務需求，對數據結構、數據操作、數據約束進行了明確定義，保證了數據的唯一性、完整性和共享性，設計并建立了油氣藏數據模型（CQRDM1.0）。在系統開發中，對自行研發的應用軟件，執行統一的數據標準，按一體化數據模型進行數據庫設計；對引進的應用軟件產品，通過調整和修改其數據結構，使之符合一體化的數據模型和數據標準，從而建立由數據中心支持的系列核心業務應用系統，從根本上解決了“信息孤島”的出現。

CQRDM1.0作為一個勘探開發綜合數據模型，在業務范圍上覆蓋了油氣藏勘探開發整個生命周期中各階段涉及的研究與決策活動、對象及特性，建立了完整的業務流程和數據流程體系，保障了數據來源的可靠性、及時性和穩定性，實現了勘探開發基礎數據、原始歸檔數據、項目數據、成果數據的集成化管理是油氣藏數據集成和多學科協同工作的基礎。CQRDM1.0為工作人員提供了豐富、快捷、方便的數據應用手段，為跨專業、跨部門的綜合研究與決策提供了基礎支持，節省了工作人員大量的數據收集、整理的時間，縮短了研究周期，提高了工作效率。

2.2 油氣藏數據鏈技術

受軍事數據鏈思想的啟發[6]，在數字化油氣藏系統中開發了油氣藏數據鏈技術，即構建服務型數據應用環境，在油氣藏業務及數據標準化、規范化的基礎上，通過搭建數據和業務之間的邏輯關聯，應用數據整合、數據推送、數據導航、軟件接口、數據表達等技術，實現了各類動靜態數據的快速提取、高效處理與應用。

油氣藏數據鏈包含了完整的油氣藏數據采集、存儲、管理、應用等鏈路，在邏輯層次上分為數據元、數據集、鏈節點和數據鏈四層結構，如圖1所示。該模型體現了數據鏈技術對油氣藏研究與管理中開展綜合性、復雜性和關聯性應用的深度解析，可以穩定地支撐不同類型的業務，并能夠靈活適應業務流程的優化與重建。

元數據是一組用來描述定義、標識、表示和允許值的數據單元，在一定的環境下不可再細分的最小數據單位。元數據用于定義邏輯關聯，實現數據項、研究成果到數據集的傳遞。元數據是可識別和可定義的，每個數據元都有其基本屬性，如名稱、定義、數據類型、精度、值域等。元數據理論和技術是實現數據標準化以及數據共享、交換和整合的重要基礎。

數據集是用于將數據元描述的數據打包為數據鏈可整體傳遞的數據單元。該數據單元具有獨立業務含義，方便業務應用。同時，數據集是數據鏈中權限控制、加工處理的基礎單元，并根據業務需求將數據快速推送到各個研究崗位。

鏈節點是指油氣藏數據鏈的組成節點，對應數據鏈構建理念中的BDR（Business，Data，Role，即業務、數據和崗位）節點。通過定義BDR節點，能夠實現崗位業務與數據的有機結合。鏈節點管理由“鏈節點列表”“鏈節點詳細信息”和“鏈節點輸入/輸出數據集”三部分內容組成。其中，“鏈節點列表”用來展示鏈節點名稱與描述，“鏈節點詳細信息”包括鏈節點名稱、級別與鏈節點描述，“鏈節點輸入/輸出數據集”主要完成鏈節點輸入/輸出數據集的設置。

油氣藏數據鏈技術實現了基于崗位或應用場景進行數據組織、研究方法封裝及專業軟件集成。以開展地層對比研究為例，傳統工作方式下研究人員需要收集鄰井各類數據，從檔案室借閱紙質測井藍圖手工對圖，通過標志層約束進行地質分層；在數字化油氣藏數據中心工作平臺中只需進入系統定制的地層對比崗，通過井位圖點選目標井，地層對比數據鏈就可將井位坐標、鄰井分層數據、測井體數據等各類數據打包推送到對應的專業軟件，快速繪制出連井測井曲線剖面，專業技術人員通過標志層和測井曲線旋回分析，就可快速完成地層對比，并將新井分層結果一鍵式歸檔。

2.3 數據服務總線技術

數據服務總線技術（Data Service Bus，DSB）將分散的多源、異構和多尺度數據組織起來，集成到統一的數據平臺上，使不同領域、不同學科及不同專業的研究人員及工程技術人員可以在同一平臺上，在不同時空條件下，一起研究討論同一難題，從而大大提高工作效率，實現了數據集成和數據即時訪問兩大應用。DSB作為一種數據整合技術，主要應用于數據采集、數據交換、數據同步、歷史數據遷移、數據質量管理等領域，可以根據用戶的業務需求，快速搭建所需的數據服務平臺，具有良好的靈活性。

DSB實現了多源、異構數據的整合，實現了數據在數據庫、專業軟件和數據中心平臺間便捷地訪問、查詢、搜索、格式轉換和遷移等操作，提高了專業軟件的集成性和中間數據及成果數據的復用性。DSB為用戶提供了統一完整的數據整合技術，有效降低了數據維護成本，DSB的功能架構如圖2所示。

2.4 專業軟件接口技術

針對國內外勘探開發中應用大量的專業軟件，其類型多、版本不統一，形成的數據不標準規范，給專業軟件的集成應用和數字化油田系統的高效運行帶來了諸多不便。為此，需建立數據適配器來提供數據提取、數據處理、數據存儲、數據發送、跨平臺應用等，實現油氣藏數據中心與專業軟件間自動讀取文件、解析數據、抽取所需數據項等功能，

并支持模式分析、公式計算、格式轉換、預處理等操作，從而打通專業軟件數據收集、整理、加載等各個應用環節。

通過與專業軟件廠商合作、基于SDK擴展開發及油田各部門第三方產品（OSP）等多種模式，研發了與GeoMap、GeoFrame、Petrel等國內外勘探開發主流專業軟件無縫連接的軟件接口技術，提供了開放的授權控制、業務處理及數據通信標準，實現了跨平臺、跨語言、跨網段的專業軟件整合應用，建立起從“地質—地球物理—油藏”的一體化油藏研究環境。

除上述關鍵技術之外，油氣藏數據中心還集成了地理信息系統GIS技術（Geographic Information System）、異構數據庫數據同步技術、數據庫鏈接技術、觸發器技術、分布式數據分發與數據復制技術、海量數據處理技術、海量地震數據壓縮技術及網絡安全保障等技術，實現了“數據—信息—知識—決策”的增值過程，提高數據應用效率。

3 結論（Conclusion）

油氣藏數據中心集信息存儲、傳輸、處理、分析、發布和服務于一體，是一種規范、統一、安全、高效的現代化油氣藏勘探開發信息管理和服務系統平臺，是建設數字油氣藏及智能油氣藏的基礎性工作和前提條件，是油田信息化建設的一個關鍵環節。油氣藏數據中心可實現油田企業內部信息的無縫傳遞和共享，降低信息成本，促進分散化組織的發展，使組織結構趨于扁平化[7]。

參考文獻（References）

[1] 杜保東，等.大慶油田云計算數據中心建設模式研究[J].信息

系統工程，2015，04：12-13.

[2] 馮宗祥.油氣勘探生產信息平臺建設的目標及方法[J].中國石

油勘探，2005，10（3）：53-56.

[3] 王娟，等.基于云架構的油氣藏數據智能管理技術[J].天然氣

工業，2014，03：137-141.

[4] G.P.Zarri.Knowledge representation and inference techniques

to improve the management of gas and oil facilities[J].

Knowledge-Based Systems，2011，24（7）：989-1003.

[5] 李春生，等.基于Web服務器的POSC數據倉數據操縱[J].大慶

石油學院學報，2001，25（1）：44-46；106-107.

[6] 趙志勇，等.數據鏈系統與技術[M].北京：電子工業出版社，

2014.

[7] 鄒永玲，等.國內外石油企業科研組織模式淺析[J].中國管理

信息化，2015，18（3）：101-103.

作者簡介：

王 娟（1974-），女，高級工程師.研究領域：數字化油氣藏及

油田信息化.

楊 倬（1980-），男，高級工程師.研究領域：油田生產運行管

理系統開發.

李 良（1979-），男，高級工程師.研究領域：數字油田與油田

數據中心建設.

魏紅芳（1981-），女，高級工程師.研究領域：油田信息化規劃

設計與綜合管理.