油田勘探決策支持系統研究及在中原油田的應用

張瑞英

(中國石化中原油田分公司信息中心，河南濮陽 457001)

油田勘探決策支持系統研究及在中原油田的應用

張瑞英

(中國石化中原油田分公司信息中心，河南濮陽 457001)

摘要：在調研國內外勘探決策支持技術基礎上，確定了適合中原油田的勘探決策支持系統的總體思路，研究了勘探決策數據集成管理技術、多維海量異構數據關聯技術、多塊大屏幕無縫連接展示與異地井位論證通信技術等，并開發了適合中原油田的勘探決策支持技術系統，改變了傳統紙質掛圖井位論證模式。經過1年多的運行，該系統累計支持勘探井位部署論證決策會議89次,部署勘探井位85口，使用超過1 700 次/人，決策論證時間縮短30%，并支持了遠程異地論證會，為中原油田各區域勘探效率提供技術支撐。

關鍵詞：中原油田；勘探決策支持系統；數據集成管理；數據關聯；多屏展示；異地通信

中原油田作為東部老油田，勘探開發和穩產難度的不斷加大，勘探開發決策的科學性和有效性顯得越來越重要。中原油田經歷40年的勘探開發歷程，積累了大量基礎數據，如何高效便捷的利用這些數據為勘探開發決策服務成為油田目前面臨的重要研究課題。為此，中原油田針對勘探決策井位論證階段地震解釋、地質研究等海量資料數據電子化技術、數據庫建設技術、多維關聯對比展示技術與異地遠程井位論證等技術，開展了井位網上論證和勘探異地協同工作，實現勘探科學決策，為油田高效開發提供技術支撐。

1國內外勘探決策技術現狀

信息化技術在國內外油氣勘探開發中的應用，無論是其技術的先進性、集成度，還是應用的廣度和深度，近年來都有了長足的進步和發展，已經成為石油勘探開發的核心技術之一。

國外勘探開發決策技術應用主要體現在數據采集、數據存儲和管理、數據處理分析和解釋、多學科協同工作、信息共享和交流、知識挖掘和發現、決策支持等方面。國外石油公司開始探索油田勘探開發知識管理，運用以往成熟的經驗來指導目前勘探開發工作。當前正處于將各類系統進行數據整合、應用整合階段，朝著信息化應用的最高階段勘探決策支持的方向進行發展。目前發展最突出的信息技術有：數據管理技術(數據銀行技術)、網絡技術、可視化和虛擬現實技術、集群計算技術、數據倉庫和決策支持技術等。

目前，國內石油企業信息化手段已經開始滲透到勘探管理階段，針對勘探決策的支持系統正在積極探索之中。勘探信息化的發展方向是：以勘探數據庫為基礎，以成熟的石油地質理論為指導，充分利用信息化新技術，針對不同勘探階段、不同勘探對象，設計并建立不同的決策模型，研究決策支持方法和模式，建立起一套包括儲層預測、油藏描述、井位部署、勘探評價和風險決策為一體的油氣勘探協同決策支持系統，實現油田勘探決策方案制定的定量化、計算機化和科學化，為勘探工作實時提供服務。

2中原油田勘探決策技術總體結構設計

中原油田勘探決策技術總體目標是建立勘探決策支持系統和配套決策環境建設，充分挖掘和利用已有信息資源，將決策主題相關的各種信息有機地集成起來,進一步提高勘探決策效率和水平，總體結構圖1。重點解決勘探開發數據標準化、勘探開發數據一體化管理的難題；解決勘探底圖、剖面、圖檔與電子掛圖等異構數據的規范入庫問題；進行地理信息系統GIS查詢與三維可視化、井筒信息可視化的大屏幕展示技術攻關；研究探井部署流程管理和探井生產流程管理等內容。

3勘探決策支持軟件開發

圖1　中原油田勘探決策系統整體結構示意圖

3.1勘探決策數據集成管理技術研究

根據勘探地質資料的規范要求與管理規定，開展勘探數據資源集成管理與組織技術研究，實現油氣勘探相關對象的圖形化信息統一組織和管理，建立各類勘探對象分類組織的信息樹，實現地理信息、礦權、儲量、地震測網、地震工區以及各類勘探部署圖、構造圖等圖件信息的有效組織。

3.1.1數據采集

勘探決策系統數據庫包括以下幾個部分：

(1)勘探、開發源頭數據庫：主要是探井(開發井)基礎數據，這是使用最多的數據部分。所有探井報表、井筒地質圖、井身結構圖等信息，都來自于此。

(2)決策項目數據：包括勘探主題相關數據(勘探項目、研究單位、組織結構、資料分類等)、決策信息樹數據(所有的信息都按照空間位置和業務對應關系被統一組織起來，在數據查詢中實現數據的關聯)、決策成果數據(包括部署井數據、設計井數據、物探部署等)、安全數據(用戶表，權限分配，訪問日志等)。

(3) 解釋成果：主要是地質解釋與綜合研究成果數據。解釋成果數據主要包括來自于蘭德馬克Openworks軟件和斯倫貝謝的Geoframe軟件的解釋成果，主要為解釋層位和斷層，這部分數據也需要進行統一的建庫運行管理。

(4)地震資料庫：對野外采集獲取的原始數據及其處理成果數據(二維、三維等)進行統一保存與管理，格式一般為SEGY數據。

(5)圖檔庫：包括各類地震和地質研究成果的圖件、文檔、匯報材料等，這是論證會中最重要的數據，在電子掛圖、底圖和信息樹中都要進行顯示。

(6)井基礎數據:對探井和開發井基礎數據和井斜數據，通過數據遷移工具從源頭數據庫中抽取并加載到勘探決策支持系統項目庫中。

(7)系統綜合展示所需的外部數據庫支持：勘探決策支持系統實現對外部數據庫中物探、鉆錄、測井、試油數據的綜合集成展示，以井或項目等方式組織，滿足論證會對有關論證數據的快速查詢需求。

3.1.2不同來源數據對接與定制

關于數據接口的分析情況，根據數據庫表結構和名字的不同，修改相應的映射關系。

測井數據對接與定制：測井數據需要在部署前對相應模塊進行必要的定制完善，修改(或增加)必要的模版，提供LAS文件等在內的測井曲線數據成圖支持等。

錄井、試油等數據的對接與定制：鉆井地質數據包括錄井圖、巖屑錄井、套管、鉆頭程序、鉆井取心等錄井數據，以及氣測、地層分層、地化、測井解釋、綜合解釋、試油成果等其它類型數據，在勘探決策支持系統中都有重要而廣泛的應用，根據油田的實際情況，結合勘探決策支持系統，對數據進行相應的對接和定制，實現系統的順利部署和應用。

源頭數據與決策項目庫的數據接口：勘探決策支持系統的運行除依托本身的決策項目庫外，還通過直接連到數據中心的源頭庫，實現對大多數專業數據的直接訪問。

歷史源頭庫數據遷移：對歷史數據進行分析，將勘探決策支持系統相關的鉆、錄、測、試、分析化驗的21張表共1742104條記錄遷入了源頭庫。

井坐標數據補錄：收集9000余口井的坐標數據在中間庫進行補錄。

3.2多維海量異構信息數據關聯技術研究

油田勘探決策業務需要不同類型、不同專業的海量數據的集成應用與展示，這些數據來自物探地震解釋、鉆井、錄井、測井、地質研究等不同專業部門，如何使這些異構的海量數據在勘探決策系統中合理組織關聯與快速調用，是擺在技術人員面前的一道難題。

3.2.1建立基于地理信息系統GIS展示與三維地理信息導航環境

通過對C/S方式和WEB方式發布GIS與遙感信息的技術研究，實現地質信息、地理信息與遙感信息的精確疊合和發布；實現遙感、GIS導航的常規查詢、統計查詢等功能。主要內容包括：地理信息應用與發布技術研究；地理信息的采集處理、統一存儲；建立高精度的衛星地理信息數據庫；將勘探方面地理信息統一管理。

3.2.2建立探井和物探數據檔案

為歷年每一口探井建立一份電子檔案，包括這口井所能收集到的全部資料，并按專業類別(如鉆井、錄井、測井、試油等)分類，同時提供關鍵字查詢。為歷年施工的每個二維、三維工區建立一份電子檔案，包括工區所能收集到的全部資料，同時提供關鍵字查詢。

3.2.3GIS底圖上二維圖形顯示

以主要目的層構造圖為背景，疊加顯示工區測網、地理文化信息、層位、斷層邊界、測線、探井、開發井、設計井、井斜軌跡等對象，提供實時選取地震縱、橫和任意測線、井數據管理、計算距離、計算面積等功能，與GIS系統集成；跨工區抽取地震測線。

3.2.4地震剖面顯示

能夠進行地震剖面橫向、縱向、任意走向的顯示，能夠前滾或后滾顯示相鄰的剖面，顯示風格有變面積、變密度、曲線等；在變面積顯示中可以設置正負向填充方式，增益控制，可以動態調整顏色譜，在剖面中能夠疊加解釋層位、斷層段；能夠將井投影到剖面上，并顯示測井曲線和合成記錄等，跨工區地震剖面顯示；測井曲線顯示；設計井軌跡功能完善等等。在井位匯報時，具有各類圖件多屏幕顯示環境下的排列展示功能，實現圖檔管理與共享，提供不同格式的圖形文件的顯示功能，對于矢量圖形，還可以進行圖件的放大、縮小，增加標注等操作。

3.2.5鉆測錄數據顯示

將鉆井、錄井、測井、巖心、分析化驗等資料融為一體進行可視化顯示，顯示的圖形包括：井身結構圖、井斜軌跡圖(平面軌跡、垂直軌跡)、固井質量圖、鉆井工程圖、地化錄井圖、綜合錄井圖、標準測井圖、氣測錄井圖、巖心圖像、四性關系分析圖、測井處理解釋圖、試油結論圖等。

3.2.6數據漫游導航

按照業務流程完成數據組織工作，通過二、三維聯動實現數據的漫游導航，使業務對象在二維和三維中同步投放、查看。

三維GIS軟件可以發布、分析和應用勘探相關的大部分數據,并且可以提供較好的視覺效果。但目前絕大部分勘探綜合研究成果圖件是二維圖件，且平面導航速度快，也符合應用人員的傳統習慣。把二維和三維結合在一起并互動，就可以充分發揮二者各自的優點，更加方便用戶的使用。

3.2.7數據聯動

漫游導航聯動：主要實現二維和三維在漫游導航的時候，因各類操作所引起的屏幕中心關注點發生變化時，需要進行同步，包括：平移、縮放等操作所引起的漫游移動。

業務對象管理聯動：當場景視圖中的業務對象數量發生變化時，二維和三維需要進行對象顯示上的同步。包括：業務對象的投放、刪除、可見性控制。

輔助決策聯動：當進行輔助決策的時候，雙方需要同步傳遞消息：創建新的點、線、面類元素；元素位置移動時發生同步；自定義區域元素編輯；創建標注類元素。

與其他應用模塊的聯動：通過事件通訊框架，不僅可以實現平面導航和三維GIS的同步，也可以實現導航模塊與其他應用模塊之間的互相聯動。

二維三維聯動的技術實現，主要是定義二維與三維窗口的通信協議并實現通信體系框架，通過該事件框架，二維導航模塊和三維模塊可耦合響應相互之間發送的事件，并根據事件信息執行相應的動作。

3.2.8電子掛圖

在井位論證工作中，常需要展示大量分析圖件，有時還需要與PPT相配合，使研究人員清晰地將研究成果展現給決策專家，供領導和專家對比分析和點評。通過電子掛圖，能在多屏環境下，支持成果圖檔庫中圖件的多屏展示，并可通過鼠標滾輪進行快速縮放和任意擺放操作。對有坐標的圖件可以根據需要激活背景底圖，從而切換到平面導航模塊。

電子掛圖子系統可以創建一個演示文檔，或者打開一個已有的演示文檔；支持版面支持單屏/雙屏/多屏等；支持將圖檔庫中的圖件拖放到設計版面中，支持CGM/BMP/JPG等圖片格式；支持圖件的放大、縮小、平移操作；支持畫線、矩形、原型、文字、標注圖例等版面編輯；支持新增版面、刪除版面、版面上下移、置頂底等版面管理。

對創建的電子掛圖支持以幻燈片的方式進行播放。可以對當前播放圖件進行放大、縮小、恢復到原始大小操作；允許專家對圖檔提出自己的意見，進行標注。

3.3大屏幕展示技術與異地井位論證通信技術研究

大屏幕顯示系統充分利用計算機技術、通信技術、視頻技術，完成綜合、高速的信息處理，可實現高清晰度、高亮度、多畫面、多功能的顯示能力，用于遠程圖像及信息傳送、顯示、處理的需求，為勘探決策支持提供直觀、形象的交互式工具，是勘探決策支持必不可少的手段。大屏幕顯示系統包括圖像處理能力較強和顯示效果很好的專業投影單元，以及與之配套的圖像融合控制系統，支持單屏、多屏以及整屏顯示，實現圖像窗口的縮放、移動、漫游等功能。

根據系統功能要求和技術特點，選用合適的設備組成大屏幕投影顯示系統。整個系統可顯示計算機信號、視頻信號，實現這些計算機圖形和視頻圖像信息的綜合顯示，滿足勘探決策支持會議室的各種需要，為勘探決策支持工作提供一個靈活的顯示系統，以適應不斷發展的工作需要。

系統采用模塊化設計和全硬件結構，無操作系統，內部自建核心運算機制，無板卡式傳統處理器死機、藍屏和病毒的困擾。所有系統并行工作，無系統整體崩潰危險；上機即工作，可全天24小時不間斷運行。

4應用效果與評價

該系統在中原油田運行一年來，已支持勘探井位部署論證決策會議89次,部署勘探井位85口，使用超過1 700 次/人，決策論證時間縮短30%，并支持了遠程異地論證會。

勘探決策支持系統的應用變革了傳統的勘探井位部署論證工作模式，建立了適合中原油田需要的勘探業務流程的信息支持模式。對勘探井位部署而言，通過系統的、完整的數據庫及決策支持系統應用解決方案，實現了對地震、綜合研究成果等數據和資料的有效管理和共享，在決策現場能夠充分展示研究成果，以多種方式靈活高效調用決策需要的各種信息，為專家提供充分的依據，提高決策的準確性。

5結論

(1)油田勘探決策支持系統是基于案例庫的勘探知識管理體系，共享各專業領域專家的經驗和思維方法，改變了傳統的利用紙質掛圖進行井位論證的工作模式。

(2)該系統利用多維數據聯動通訊技術將多類異構數據關聯聯動展示，同時引入多塊大屏幕無縫融接技術，使資料更加豐富，且相互對比與印證，更加直觀方便，提高了勘探決策的準確性與效率。

(3)該系統設計基于SOA的企業級勘探應用軟件技術框架，構建穩定可靠、易于擴展的軟件系統。

參考文獻

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編輯：崔林

文章編號：1673-8217(2016)03-0127-04

收稿日期：2015-12-09

作者簡介：張瑞英，工程師，1980年生，2004年畢業于中國石油大學(華東)計算機應用與維護專業，現從事石油勘探開發信息化軟件開發與維護工作。

中圖分類號：TE122.9

文獻標識碼：A