基于知識圖譜的煤層氣檔案管理系統建設

張月　李宇新　梁學敏

關鍵詞： 油田工程技術 煤層氣 知識圖譜 智能檢索 檔案管理

中圖分類號： G273.5;F276.1 文獻標識碼： A 文章編號： 1672-3791（2024）01-0253-04

多年來，各油氣田公司在勘探開發研究與生產過程中積累了海量數據和研究成果，但仍面臨“有數據找不到、找到后無法用、知識經驗難共享、知識創新應用難”等業務痛點［1］。隨著傳統油田企業檔案管理在數據利用方面的弊端日益凸顯，基于知識圖譜的勘探開發領域檔案管理系統構建，將以更具邏輯性、強關聯性的方式，以更數據化、顆粒化的形式，更圖形化、可視化的狀態，呈現數據之間的關系，為業務人員在勘探開發方案編制、油氣藏動態建模、地質工程一體化研究、數字孿生體建設等方面，提供高效快捷、隨時調用的數據信息，有助于節省業務人員搜集資料時間，提高勘探開發研究的精細度與符合率［2］。

1 煤層氣檔案知識庫建設方案

1.1 關鍵需求

1.1.1 檔案數據處理技術研究

對歷史檔案按照不同的業務維度進行多維管理，構建檔案知識圖譜庫，對結構化數據實現相關結構化數據映射導入；對檔案數據實現加工處理和知識充填，實現檔案資源信息的多維聚合。

1.1.2 檔案智能檢索技術研究

搭建統一搜索門戶，實現對檔案成果及相關數據信息的綜合查詢和融合搜索，支持搜索信息的關聯推薦。

1.1.3 檔案分析洞察技術研究

建立面向業務場景的可視化分析維度，優選檔案資料全，數據質量好的檔案成果，構建面向業務應用的標簽體系和多維分析模型，支撐針對若干特定應用場景的多維度業務數據分析需求［3］。

1.2 功能設計與建設內容

1.2.1 總體思路

煤層氣公司勘探開發檔案知識庫建設，按照“建、搜、用”總體思路，整體規劃、分步實施，持續迭代。依托煤層氣公司海量檔案知識資源，充分利用知識圖譜、自然語言處理、大數據、機器學習等技術，通過知識成果匯總、知識體系構建、知識加工處理、知識圖譜構建、知識融合，最終形成煤層氣勘探開發檔案智能管理系統。檔案知識支撐該系統能夠為各類業務場景提供智能應用［4］，實現檔案知識的有效支撐總體設計思路如圖1 所示。

1.2.2 總體架構與數據架構

本系統搜索功能的核心技術ES 和知識圖譜均采用源技術進行二次自主開發，并沒有采用國外商業軟件，實現產品、技術自主可控，從根本上避免卡脖子技術，防止技術斷供。總體上分為數據層、平臺層以及應用層3 個層面，通過“數據處理與管理—AI 賦能—數據應用”的全鏈路打通，實現知識圖譜技術在勘探開發檔案管理領域創新性的落地化應用［5］，總體架構與數據架構如圖2 所示。

1.2.3 知識體系構建思路

從對象域、業務域展開知識分級分類；基于企業數據模型（如EPDM 等），參考國內外工業界和學術界的標準，構建形成統一的綜合知識屬性分類標準；梳理知識與知識、知識與對象、知識與業務之間的關聯關系，形成關系網絡［6］。知識體系構建思路如圖3 所示。

檔案文檔構建關系是圍繞核心管理目標的對象知識體系。在明確構建范圍的基礎上，選取相關對象構建對象知識體系。本項目中屬性來源于數據湖的表結構，數據從數據湖接入。

業務知識體系是按照業務所屬關系，針對業務管理流程進行體系梳理，對勘探開發檔案按照業務維度進行分類，對象與業務知識體系構建思路如圖4 所示。

1.2.4 檔案分析研究思路

整合煤層氣公司勘探開發各類資料形成知識圖譜，建立面向業務場景的可視化分析維度，優選檔案資料全，數據質量好的檔案成果，構建面向業務應用的標簽體系和多維分析模型，支撐針對特定應用場景的多維度業務數據分析。檔案分析研究思路如圖5 所示。

1.2.5 主要功能

（1）實現煤層氣勘探開發檔案數據治理工作，探索出勘探開發檔案的數據治理方法。實現對歷史檔案數據按照不同的業務維度建立標簽分類體系；實現對檔案數據按照標簽體系進行多標簽分類；實現對檔案文件的主題分類、檔案名稱、密級、保密時間、組織機構、歸檔時間、編寫責任人等信息進行抽取，支持對檔案文件元數據的快速查詢；實現結構化數據庫的建立，支持Excel 等格式的半結構化數據入庫，并對接現有結構化數據庫，支持相關結構化數據映射導入；基于檔案分類管理及知識標簽體系，實現檔案知識圖譜庫的構建、檔案數據加工處理與知識充填，檔案資源信息的多維聚合。

（2）搭建勘探開發主干知識圖譜庫，形成一站式檔案檢索平臺。搭建統一搜索門戶，實現對檔案成果及相關數據信息的綜合查詢和融合搜索；實現基于關鍵詞、語義理解等多種方式的檔案信息的統一搜索和圖譜查詢，支持搜索信息的關聯推薦；按照不同的用戶權限、組織機構等實現對檔案信息的授權管理。

（3）建設相似井知識推薦、致密氣開發特征指標預測分析兩個典型應用場景。

1.3 建設效果

從技術沉淀視角，為人工智能技術創新應用建立堅實基礎。初步實現煤層氣勘探開發檔案數據治理工作，探索出勘探開發檔案的數據治理方法；基于模塊化、服務化、組件化建設理念，平臺上沉淀形成一系列智能化知識管理共享應用組件；在知識加工處理和應用場景建設中，沉淀形成了一系列知識抽取、融合推薦及智能預測模型算法［7］；提高了檔案知識應用人員的檢索效率，提供多維一站式檢索能力；通過平臺建設積累經驗，整合融合各類業務、技術及知識資源，為更大范圍創新研發建立基礎。

從系統建設視角，在公司智能化知識共享領域取得系列實質性成果。在公司范圍首次研發形成“建、搜、用”三大類知識管理共享應用平臺，探索煤層氣勘探開發知識體系，完成了27 萬+檔案及結構化相關數據接入，創新形成了主干圖譜庫；在公司范圍構建了一站式智能搜索引擎，通過知識關聯分析形成了煤層氣公司勘探開發領域專屬的“石油百度”；融合多種推薦邏輯，創新性地打造基于其 相似關系的知識推薦體系；融合知識圖譜和人工智能技術創新，落地形成了一系列可示范、可推廣的典型業務應用場景。

從資源共建視角，為各類知識資源共享共建搭建平臺環境。提升煤層氣公司的檔案數據管理能力，提供更加靈活多維的知識管理能力；通過對檔案知識的深度挖掘，實現知識再利用，利用已沉淀的知識服務新業務場景［8］。

2 結語

煤層氣公司通過開展基于知識圖譜的檔案管理系統建設，提升了檔案數據管理能力，為檔案知識資源的共享共建搭建了平臺環境。系統的體系架構符合云原生、微服務發展方向，具有先進性；通過系統對檔案知識的深度挖掘，實現知識再利用，提供更加靈活多維的知識管理和服務能力，為業務改革和技術創新提供有效支撐。