油田數字化的異構數據源整合與集成技術分析

解肖華　張彬　趙剛

[摘 要]油田數字化是20世紀90年代提出的一種針對未來信息化、數字化的一種新型油庫模式，能有效滿足油料要求，提升油田開發系統的應用效率。本文將圍繞如何應用DSB技術，對異構數據源整合與集成技術進行探究，分析油田數字化的庫與庫數據訪問交換的實時問題，并針對互訪過程中出現的系統異常給出解決方案。

[關鍵詞]油田；數字化；數據源；DSB技術

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.14.018

[中圖分類號]TP311.13 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）14-00-02

近年來，隨著科技的不斷創新和發展，各種概念、新技術、新思維逐漸出現并被廣泛應用，而在軍事領域，數字化戰爭和可視化后勤保障等新概念的提出，使油田數字化成為當下的研究熱點。油田數字化是以數據服務為總線技術，集成整合異構數據，從而在油田勘探及開發的過程中，有效實現異構數據源的整合、交互，并研究分析多種數據源中的有效信息，為發展決策提供數據支撐，具有很大的研究價值。目前，雖然油田數字化還沒有一個標準的定義，但是其價值已經被發掘出來，國際上普遍認為這是油田今后的發展方向。

1 數字化油田概述

數字化油田是指在油田的勘探和開發中，利用計算機數字模擬技術，指導并參與開發的一種信息化技術模式，其核心是為了在油田開采過程中建立數據和信息管理，并在之后的建設采油設備、存儲設備、運輸設備以及資金資源管理等各個環節上，建立專業的管理體系，使各個環節高度融合，并通過計算機技術整合分析數據，為油田建設、開發、維護等過程提供科學有效的數據支撐。同時數字化油田需要利用計算機虛擬現實技術，對地面油田進行高精度模擬，有效管理和指導油田建設，具體采用三維技術建模、全方位細節展示技術、VR渲染技術、三維數據庫、虛擬現實與地理信息結合等關鍵技術，在后期對整個油田進行合并渲染，附加材質和屬性，真實還原現實油田的全貌和細節。此外，數字化油田借助計算機觀測模擬場景中的油田開發過程，記錄詳細的信息，為現實油田開發決策提供有效幫助，對油田的勘探開發和維護具有重要的意義。構建數字化油田有3個重要階段。

（1）建立虛擬油田場景。利用計算機三維數字模擬技術，對油田信息屬性進行查詢和分析，從而集成以“數字模型”為結構的地理地貌數據和油田模型的數據結構，生動形象地展示出油田各個系統之間的關系，實現對象的快速定位、準確瀏覽，給出相關聯的信息查詢，使油田管理者對油田的布局、資源分布、運行流程和經濟性有直觀的了解，能及時了解油田的最新動態。

（2）構建三維數字油田服務平臺。基于網絡構建出一個三維數字油田的服務平臺，為整個油田業務領域提供地面設施的定位和屬性查詢，在油田運作過程中提供數據，配合相關的專業要求開展工作。

（3）將三維可視化與數字仿真油田專業應用系統相結合，包括三維數字油田應急預案可視化系統、測量系統、設備管理系統、安全管理系統、資料管理系統、知識管理系統和生產管理系統等。以上系統既可以獨立用三維系統進行開發，也可以與二維系統結合起來，實現二三維的聯動，實現信息統一管理。

2 數字化油田發展的現狀

數字油田這一概念自數字地球概念產生后，迅速傳播，得到國際石油公司的廣泛關注，掀起了對數字化油田的研究熱潮，在2000年，劍橋能源研究會CERA在全球范圍內組織了一個以“數字油田——新一代油藏管理技術”為議題的多用戶研討會，會后發布了數字油田技術的研究報告，詳細闡述了其對石油工業帶來的作用及影響，最后對這項技術給予了高度評價。2005年，美國石油工程師協會在年度會議上對“數字能源”進行了專題討論，并隨后舉辦了多次會議研究。2006年在廈門，斯倫貝謝科技服務公司主辦了以“邁向數字化油田的通途”為主題的2006 SIS中國論壇，成為21世紀石油和相關業界談論的熱門話題。在國際上，關于“數字油田”的相關文獻很多，“數字油田”也從最初的簡單檢測儀器、儀表，逐漸發展成為一種無縫銜接各個流程的全面應用性系統，通過系統管理，數字油田的將發揮越來越重要的作用。

然而在多年的建設使用中，因為缺乏全面科學的規劃設計，對油田的信息系統管理和認識不到位。目前，很多油田的信息都是儲存在大眾數據庫系統中，例如Foxbase、Access，或是將數據存儲在異構數據庫里，而這些油田信息系統中的異構數據已經不能滿足使用需求，這在油田數字化發展推進過程中起到了阻礙作用，嚴重制約了數字化油田的發展進程。存在的問題主要表現在以下幾個方面，

①數據信息的利用率低。對信息的加工和處理方式落后，嚴重影響信息質量，導致在使用過程中對一些重要的數據沒有進行分類記錄，而對一些冗余數據沒有進行刪減，對各個環節中采集的數據信息未能加以綜合利用。②對外部信息沒有進行及時、準確地反饋和利用。系統本身產生的大量臨時數據干擾了有價值信息的傳遞，不能及時反饋給管理人員。③無法實現共享。在數據傳輸中沒有一個統一的、標準的數據接口，不能采用一種通用的格式和使用規范，從而導致不能共享通用的數據源，影響信息的傳送、交互。④各個油田在使用管理系統時采用的信息系統平臺較多，相互之間不兼容，導致無法在大范圍內進行應用。⑤當下，受傳統思維影響，對數據整合分析不夠重視，導致信息相互關聯程度低、相對封閉和共享程度低等一系列問題。

3 異構數據源的整合與集成需求

異構數據源的整合需要符合以下幾個特性。

3.1 集成性

油田本身的各種數據庫相互獨立，如果要查詢信息，需要指定系統信息庫才能進行有效查找，而通過技術集成后，把原本孤立的各個信息系統整合、集成在一起，這樣在查詢目標時不必再分類查找，減少了人工操作，降低了人力成本，并且經過整合后只要在集成后的綜合數據庫內查找就可以達到訪問數據的目的，極大地提高了工作效率。同時，這種集成是將各個異構數據源內信息進行關聯、結合存儲，而不是簡單地堆放在一個數據庫中，這在技術上可實現性強，故障率低，對操作人員的要求較低。

3.2 完整性

從數字油田化方面看，數據完整性指通過查詢的數據是能夠反映出整個油田各個方面的詳細數據，包含油田的整體特性，其中包括數據完整性和約束數據完整性兩部分。約束則是指油田數字化的綜合數據庫里各個子系統的數據庫之間的關聯關系，有效的約束能夠優化數據交互、提高處理速度。

3.3 一致性

由于油田數字化的綜合數據庫里的數據來源于各個業務系統，而這些業務系統在設計之初因功能不同，應用了不同的語言結構，導致彼此數據之間存在語義上的差別。這些差別會導致信息記錄不完整，出現錯誤，干擾數據處理，整合集成數據后，必須對這些數據進行提前轉換和調整，將編碼轉換為統一數據結構后進行集合存儲。

3.4 安全性

在各個業務系統中存儲的數據都具有不同權限的訪問要求，在整合數據時需要將這些數據也依照不同的權限進行設置，保證對原有數據的訪問權限進行限制，進而保護整個數據信息，這就需要設計出統一的用戶安全管理模式進行分類管理。

4 用DSB技術實現數據整合

數據整合集成技術主要由主數據庫和數據服務總線組成。

4.1 主數據庫

主數據庫又稱公共數據，由油田名、測線號、區塊名和井名等核心實體數據構成，建設主數據庫的關鍵要素，是在于勘探開發出的數據結構要符合EPDM數據模型的要求。該模型涵蓋了石油開采的上游業務流程，并能夠對油井進行長期有效的數據管理，基于當前EPD數據模型構建主數據庫，開發與EPD主庫數據庫接口一致的專業數據庫，將各個業務系統數據庫中的數據遷移到EPD模型主庫中，規范統一各業務數據庫中的井號、油田區塊、坐標等基本數據，確保數據的唯一性和正確性。

4.2 數據服務總線技術

數據服務總線技術（DSB）是一項功能強、靈活性高的數據集成技術，并基于數據整合和數據虛化技術，開發了數據即時訪問和集成數據信息的功能，提供完整的數據整合方案，可以由用戶根據自身需求，自定義搭建數據服務平臺，進而對數據進行加工、組織與傳輸。對于來自不同數據庫的數據，首先經過抽取，然后經過轉換、清洗等處理，最后用多種傳輸方式傳輸到目標數據庫中。

5 結 語

油田數字化的異構數據源整合和集成，使已有多種業務系統、多種異構數據源能夠并存，使不同數據庫的不同數據之間能夠融合，實現異構數據源的動態及時互訪和信息的挖掘及綜合利用。油田數字化既保護了原有業務系統數據庫中的信息，同時為未來在油田開發中使用多種數據庫提供了統一的數據接口，保證了應用系統由舊向新、系統平臺由低向高的平滑過渡，有效地實現了異構數據源中的信息挖掘。

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