數(shù)據(jù)集成助力頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)

李海 任惠琴 夏維嘉 敬博

[摘? ? 要] 頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)已經(jīng)成為油氣勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)重點(diǎn)，為了更加高效地利用現(xiàn)有信息化系統(tǒng)與數(shù)據(jù)源為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供有力支撐，通過(guò)構(gòu)建數(shù)據(jù)集成平臺(tái)實(shí)現(xiàn)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)各專業(yè)數(shù)據(jù)集成，消除信息孤島，建立起頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)集成模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、快速共享。為頁(yè)巖氣項(xiàng)目經(jīng)理部提供基于數(shù)據(jù)集成的生產(chǎn)監(jiān)控、成果管理、決策支持等功能服務(wù)，助力頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)。

[關(guān)鍵詞] 頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā);數(shù)據(jù)集成;數(shù)據(jù)集成平臺(tái)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 03. 029

[中圖分類號(hào)] TP311;TE34? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]? A? ? ? [文章編號(hào)]? 1673 - 0194（2019）03- 0072- 03

1? ? ? 引? ? 言

目前，頁(yè)巖氣的開(kāi)發(fā)利用已成為全球油氣勘探開(kāi)發(fā)的新亮點(diǎn)。加快頁(yè)巖氣資源勘探開(kāi)發(fā)和利用，對(duì)于改變中國(guó)油氣資源格局，甚至改變整個(gè)能源結(jié)構(gòu)，緩解中國(guó)油氣資源短缺，保障國(guó)家能源安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展都具有十分重要的意義[1]。全國(guó)各地區(qū)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)也在如火如荼地進(jìn)行。中石化、中石油等企業(yè)在頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中充分依托完整產(chǎn)業(yè)鏈，整合內(nèi)部資源，引進(jìn)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)區(qū)塊實(shí)行勘探開(kāi)發(fā)一體化管理，保障頁(yè)巖氣效益開(kāi)發(fā);在提供鉆前、鉆井、測(cè)井、錄井、固井、壓裂、地面建設(shè)等一體化工程服務(wù)的同時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，加快核心技術(shù)攻關(guān)。形成了頁(yè)巖氣地質(zhì)綜合評(píng)價(jià)技術(shù)、頁(yè)巖氣水平井快速鉆井技術(shù)等勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)，并推廣應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，促進(jìn)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的順利進(jìn)行。

其中，中石油為了保障一體化工程技術(shù)服務(wù)與勘探開(kāi)發(fā)關(guān)鍵技術(shù)研究及推廣的順利開(kāi)展，充分利用A1、A2、A7等信息化系統(tǒng)[2]，為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)的采集、傳輸、存儲(chǔ)、管理提供信息化支撐。但上述系統(tǒng)也存在相互孤立、數(shù)據(jù)重復(fù)采集、數(shù)據(jù)源眾多但結(jié)構(gòu)不同、數(shù)據(jù)共享困難等不足，影響了管理層對(duì)數(shù)據(jù)及系統(tǒng)的利用率及效率。要想給頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)人員提供更加及時(shí)、高效的數(shù)據(jù)查詢、調(diào)用、管理、應(yīng)用服務(wù)，就需要利用數(shù)據(jù)集成把分散于各個(gè)源頭及系統(tǒng)的專業(yè)數(shù)據(jù)集成到一起，使得用戶能更加方便、快捷地訪問(wèn)和使用這些數(shù)據(jù)[3]（見(jiàn)圖1）。

2? ? ? 國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)集成現(xiàn)狀

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展和信息化推進(jìn)，企業(yè)或社會(huì)組織建立起大量的信息系統(tǒng)及數(shù)據(jù)源，從而使更多的人更充分地利用已有的數(shù)據(jù)資源，減少資料收集、數(shù)據(jù)采集等重復(fù)勞動(dòng)和相應(yīng)費(fèi)用。然而，這些為不同應(yīng)用服務(wù)的信息都存儲(chǔ)在許多不同的數(shù)據(jù)源之中，其管理系統(tǒng)也各不相同。為更有效地利用這些信息，往往需要從多個(gè)分布、異構(gòu)和自治的數(shù)據(jù)源中集成數(shù)據(jù)，同時(shí)還需要保持?jǐn)?shù)據(jù)在不同系統(tǒng)上的完整性和一致性。因此，如何對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的集成管理已成為增強(qiáng)國(guó)內(nèi)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇，尤其是對(duì)于石油行業(yè)擁有多部門多數(shù)據(jù)源的大型企業(yè)來(lái)說(shuō)，數(shù)據(jù)集成更是至關(guān)重要。為了各部門間更好的合作和數(shù)據(jù)共享，并且為用戶提供更好的搜索查詢質(zhì)量，建立一個(gè)完善的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)是極有應(yīng)用價(jià)值且尤為重要的[4]。

通過(guò)十幾年的摸索實(shí)踐，國(guó)內(nèi)外油氣田及技術(shù)服務(wù)公司也逐漸摸索出一套通過(guò)單一系統(tǒng)平臺(tái)對(duì)企業(yè)所有信息資產(chǎn)實(shí)現(xiàn)集成和管理的數(shù)據(jù)集成方法。通過(guò)單一系統(tǒng)提供給用戶一個(gè)統(tǒng)一和透明的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，在為用戶提供更好的搜索查詢質(zhì)量的同時(shí)，也為企業(yè)各部門之間更好的合作通過(guò)數(shù)據(jù)共享奠定基礎(chǔ)。

斯倫貝謝Studio E&P; knowledge environment軟件提供了一個(gè)統(tǒng)一勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息環(huán)境，與Petrel軟件相結(jié)合，使得地質(zhì)學(xué)家及工程師在Petrel操作中可以及時(shí)獲取、檢查和利用有價(jià)值的信息，從而大大提高工作效率。

國(guó)內(nèi)中油氣田及工程服務(wù)公司也相繼開(kāi)展了企業(yè)級(jí)的數(shù)據(jù)集成信息化建設(shè)，在原有多專業(yè)多系統(tǒng)分布數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理，高效共享及應(yīng)用，如中石油A11，A12系統(tǒng)，中石油川慶鉆探工程有限公司工程信息服務(wù)一體化平臺(tái)等。國(guó)內(nèi)油氣田企業(yè)也在大力開(kāi)展數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)建設(shè)[5-6]。

3? ? ? 頁(yè)巖氣數(shù)據(jù)集成

頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)也可以通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成平臺(tái)更加有效地集成企業(yè)數(shù)據(jù)及信息，實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同部門、不同領(lǐng)域數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管理。在數(shù)據(jù)集成的同時(shí)實(shí)現(xiàn)應(yīng)用集成，進(jìn)一步發(fā)揮信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)源對(duì)業(yè)務(wù)的支撐作用。

3.1? ?數(shù)據(jù)集成模式

從頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)一體化管理出發(fā)，就需要將傳統(tǒng)單獨(dú)存儲(chǔ)管理的油氣服務(wù)、工程技術(shù)、石油工程等專業(yè)數(shù)據(jù)源按照頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)生命周期進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，避免形成信息孤島，為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供全局化的數(shù)據(jù)服務(wù)，從而支持頁(yè)巖氣滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)。

按照油氣田勘探開(kāi)發(fā)程序，應(yīng)將區(qū)域普查、圈閉預(yù)探、油氣藏評(píng)價(jià)、產(chǎn)能建設(shè)、油氣生產(chǎn)階段的關(guān)鍵數(shù)據(jù)源都進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，按照區(qū)塊、單井、項(xiàng)目等業(yè)務(wù)模式進(jìn)行統(tǒng)一管理，為滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、跟蹤評(píng)價(jià)、優(yōu)化調(diào)整、統(tǒng)籌安排提供數(shù)據(jù)查詢、共享、調(diào)用等數(shù)據(jù)服務(wù)（見(jiàn)圖2）。

3.2? ?數(shù)據(jù)集成方法

3.2.1? ?模式集成

模式集成[7]是企業(yè)數(shù)據(jù)集成采取的主要方式之一，通過(guò)將各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)視圖集成為全局視圖，可使企業(yè)用戶更加便捷地訪問(wèn)各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。根據(jù)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)源之間的關(guān)系，采取中間件集成或者聯(lián)邦數(shù)據(jù)庫(kù)模方法建立基于整個(gè)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程的數(shù)據(jù)全局視圖，滿足不同用戶數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求。根據(jù)油氣田開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，基于GIS系統(tǒng)展示發(fā)布的數(shù)據(jù)全局視圖更加有效。

3.2.2 數(shù)據(jù)復(fù)制

數(shù)據(jù)復(fù)制是為了進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)共享利用的效率，減少對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)量，通過(guò)將各數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)復(fù)制到與其相關(guān)數(shù)據(jù)源的一種數(shù)據(jù)集成方法。例如將各專業(yè)日?qǐng)?bào)數(shù)據(jù)復(fù)制到生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析。最常見(jiàn)的數(shù)據(jù)復(fù)制方法就是數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)法，通過(guò)對(duì)分散數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的抽取、加工、整理、匯總，保障數(shù)據(jù)的一致性且同時(shí)滿足生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、決策分析等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)管理訪問(wèn)需要。

要保障頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)集成管理應(yīng)用的效果，通過(guò)將模式集成與數(shù)據(jù)復(fù)制兩種方法混合使用，形成綜合集成，可同時(shí)滿足不同用戶對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)的需求。

3.3? ?頁(yè)巖氣數(shù)據(jù)集成平臺(tái)設(shè)計(jì)

按照頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)集成實(shí)際需求構(gòu)建頁(yè)巖氣數(shù)據(jù)集成平臺(tái)。

3.3.1? ?平臺(tái)總體框架

頁(yè)巖氣數(shù)據(jù)集成平臺(tái)采用三層架構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖3）[8]，利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)資源，通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層查詢調(diào)用各數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)，再根據(jù)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)需求在業(yè)務(wù)邏輯層對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制和處理，表示層再通過(guò)WEB 方式進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布與服務(wù)。三層結(jié)構(gòu)也便于數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，特別是在業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)源可能隨著業(yè)務(wù)發(fā)展而變化時(shí)。

（1）數(shù)據(jù)源：各大企業(yè)基本建成了一系列的結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)采集傳輸存儲(chǔ)系統(tǒng)，只需通過(guò)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層對(duì)各類數(shù)據(jù)源進(jìn)行接口調(diào)用，數(shù)據(jù)抽取進(jìn)行數(shù)據(jù)集成，建立分布式數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)[9]。

（2）數(shù)據(jù)訪問(wèn)層：針對(duì)勘探開(kāi)發(fā)多專業(yè)數(shù)據(jù)源，專門進(jìn)行與數(shù)據(jù)源交互，同時(shí)執(zhí)行針對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)服務(wù)所需數(shù)據(jù)的查詢、抽取、修改等操作，通過(guò)數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用和抽取，結(jié)合ETL工具[10]提高數(shù)據(jù)訪問(wèn)調(diào)用效率。

（3）業(yè)務(wù)邏輯層：對(duì)數(shù)據(jù)訪問(wèn)層查詢抽取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析推送給表示層進(jìn)行發(fā)布，采用JSP，PHP等編程語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

（4）服務(wù)/表示層：負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)發(fā)布展示，采用通過(guò)Html5+CSS前端架構(gòu)可為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)不同崗位人員提供個(gè)性化的數(shù)據(jù)發(fā)布與操作界面，滿足不同用戶的需要。

3.3.2? ?功能設(shè)計(jì)

頁(yè)巖氣數(shù)據(jù)集成平臺(tái)的功能是為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)所需三種必要信息服務(wù)。

（1）生產(chǎn)監(jiān)控：通過(guò)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)快速查詢調(diào)用頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣田勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程各個(gè)階段生產(chǎn)作業(yè)的集中、重點(diǎn)監(jiān)控，以便對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制和調(diào)度，保障生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程的安全、穩(wěn)定、高效。功能界面分為鉆井施工監(jiān)控，生產(chǎn)動(dòng)態(tài)監(jiān)控等不同界面。

（2）成果管理：在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)控的同時(shí)，對(duì)勘探與開(kāi)發(fā)過(guò)程中勘探評(píng)價(jià)、開(kāi)發(fā)方案、研究報(bào)告等數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析，減少數(shù)據(jù)的重、錯(cuò)、漏，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，為頁(yè)巖氣滾動(dòng)勘探開(kāi)發(fā)提供充實(shí)的歷史成果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和查詢服務(wù)。

（3）決策支持：在生產(chǎn)監(jiān)控與成果管理的基礎(chǔ)上為管理決策人員提供所需數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘提取，幫助明確決策目標(biāo)和進(jìn)行問(wèn)題的識(shí)別，建立或修改決策模型，從而更好地輔助頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)[11]。

4? ? ? 展? ? 望

通過(guò)數(shù)據(jù)集成平臺(tái)進(jìn)行頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)各數(shù)據(jù)源之間的整合利用，為勘探開(kāi)發(fā)人員提供更加統(tǒng)一、精確的生產(chǎn)科研數(shù)據(jù)服務(wù)。利用數(shù)據(jù)集成平臺(tái)業(yè)務(wù)人員可快速查詢、調(diào)用頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)各專業(yè)數(shù)據(jù)，對(duì)整個(gè)氣田的勘探評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控與管理，通過(guò)進(jìn)一步的數(shù)據(jù)挖掘分析還可以為頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)提供成果管理、工程分析、進(jìn)度管理、智能預(yù)警等決策支持服務(wù)，更好地助力頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)工作。

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