信息系統(tǒng)在海外油氣儲量管理中的應(yīng)用

王曉峰 孫 彬 田 欣

中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院 （北京 100083）

為確?？茖W(xué)有效的儲量管理，及時、準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)有油氣項目的儲量規(guī)模和儲量動態(tài)變化、實現(xiàn)海外資源接替良性循環(huán)，急需建立一套石油天然氣儲量管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)既要符合國際規(guī)范，又能滿足國內(nèi)及公司內(nèi)部各部門不同層面的要求，具有功能齊全、技術(shù)先進(jìn)、靈活方便及可擴(kuò)展性等特點。

1 目前海外儲量管理現(xiàn)狀

隨著中國石油勘探開發(fā)策略逐漸的轉(zhuǎn)型海外，以及幾年來在海外項目中不斷積累經(jīng)驗，目前已經(jīng)逐步形成了一套符合海外石油勘探開發(fā)項目實際，同時符合石油公司要求的儲量管理體系。但是隨著海外收購項目的不斷增多，以及幾年來歷史數(shù)據(jù)的不斷積累，海外儲量管理中的問題逐步顯現(xiàn)出來。

1.1 儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一

圖1展示的是目前儲量上報的流程，各項目組整理數(shù)據(jù)資料，編寫儲量報告，之后通過各級審核，形成正式報告以及圖表圖冊，現(xiàn)在的儲量數(shù)據(jù)收集匯總就基于這些資料，但是這些因為各項目組所在國家的實際情況不同，儲量評估標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，現(xiàn)有的儲量管理規(guī)范推廣難度很大。根據(jù)要求，各項目組必須按照SPE標(biāo)準(zhǔn)提供儲量數(shù)據(jù)，但不同項目組研究人員對于SPE標(biāo)準(zhǔn)的理解不一致，導(dǎo)致目前儲量管理中獲得儲量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性存在問題，儲量研究人員大多數(shù)時間和精力花費在這些數(shù)據(jù)的解讀和歸類上，不利于他們后期的儲量數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計工作。

1.2 目前的工作流程不能滿足儲量管理的需求

隨著海外勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的不斷深入，中國石油企業(yè)收購了越來越多的海外項目，這就導(dǎo)致了海外儲量管理的工作量逐年增加；同時，儲量管理對于原油類型和天然氣類型進(jìn)行了細(xì)分，同時加入了非常規(guī)儲量及資源量。面對日益增加的工作量，目前研究人員只能通過Excel表格的方式手工進(jìn)行分類匯總，工作效率不高，并且在儲量匯總和管理的過程中，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)的調(diào)整，往往需要將原來的計算結(jié)果推倒重算，極大的影響了儲量管理人員的效率和工作積極性。

1.3 資料分散，不利于信息的共享與安全

因為現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)功能不完善，研究人員的很多工作都是通過Excel表格來完成，這樣就導(dǎo)致儲量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分散在不同的研究人員的計算機(jī)內(nèi)。一方面這樣不利于信息的共享，無法使研究人員在最短時間內(nèi)獲取需要的信息，從而無法深入的進(jìn)行統(tǒng)計分析工作；另一方面，多數(shù)研究人員的計算機(jī)存在安全隱患。研究人員基本上通過現(xiàn)有的文檔數(shù)據(jù)庫、企業(yè)郵箱、共享文件夾、ftp（一種互聯(lián)網(wǎng)文件傳輸協(xié)議）服務(wù)器或移動硬盤等模式進(jìn)行儲量數(shù)據(jù)、資料信息的通訊、交互和共享，由于軟件編織廠商對于信息安全技術(shù)并不擅長，不法分子可以通過木馬或病毒的手段獲取研究人員計算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)[1]。

2 研究方法

對于在不斷的與儲量項目組成員交流以及實際參加項目中總結(jié)發(fā)現(xiàn)的這些問題，決定采取理論聯(lián)系實際的研究方法，一方面查閱國內(nèi)外關(guān)于儲量及信息系統(tǒng)開發(fā)方面盡可能多的資料信息，對SPE儲量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究和解讀，深刻理解SPE儲量標(biāo)準(zhǔn)定義及儲量劃分后的儲量級別之間的從屬關(guān)系[2]，研究目前流行的多種程序設(shè)計流程方法、系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫建模方式以及安全策略；另一方面，對從各項目組收集的儲量、數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，這主要包括歷年儲量公報以及與儲量相關(guān)的文檔資料；了解儲量管理流程，認(rèn)真進(jìn)行儲量庫建庫任務(wù)的需求分析，圖2展示了儲量數(shù)據(jù)庫開發(fā)的基本流程。這里著重討論儲量數(shù)據(jù)庫模型的設(shè)計以及儲量數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的開發(fā)。

圖2 儲量庫系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)路線圖

2.1 儲量數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計

W.H.Inmon在他所著的 “Building the Data Warehouse”中提出“數(shù)據(jù)倉庫是面向主題的、整合的、穩(wěn)定的，并且時變的收集數(shù)據(jù)以支持管理決策的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式”[3]。一個數(shù)據(jù)倉庫通常是一個分散的數(shù)據(jù)存儲，在其中信息以這種形式存儲。數(shù)據(jù)倉庫并不是一次性建設(shè)完成的，而是根據(jù)企業(yè)內(nèi)部不斷改變的需求逐步完善的過程。

選擇數(shù)據(jù)倉庫而不是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，是因為隨著石油勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的不斷深入，研究人員已經(jīng)不能滿足于只是通過數(shù)據(jù)庫快速處理具體的業(yè)務(wù)[4]，他們需要從大量的歷史數(shù)據(jù)中分析儲量的規(guī)律性，以發(fā)現(xiàn)新的趨勢。如果通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)來進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的操作，那么必須同時啟動大量的數(shù)據(jù)庫表，并且要將這些表中的數(shù)據(jù)通過一定規(guī)律擬合起來，形成針對所有決策問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是一個非常復(fù)雜的過程，并且需要消耗大量的資源，并且決策系統(tǒng)有可能提取其他數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，這樣的數(shù)據(jù)擬合過程是難以完成的[5,6]。與數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)相比，數(shù)據(jù)倉庫對于決策系統(tǒng)具有很大優(yōu)勢，這是因為數(shù)據(jù)倉庫存儲的是多維時間段結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以為某一時間段內(nèi)眾多事件的定量分析使用。因此，數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是從數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中提取的為特定決策所需要的支持?jǐn)?shù)據(jù)，在這些數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析匯總，得出決策信息。即數(shù)據(jù)倉庫在進(jìn)行操作的時候，不需要對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)再進(jìn)行匯總儲量，從而大大降低了系統(tǒng)的負(fù)荷。

圖3是在目前儲量管理流程的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際需求設(shè)計出來的數(shù)據(jù)庫架構(gòu)模型。原始數(shù)據(jù)包含2種類型。一種類型是結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要是儲量數(shù)據(jù)和參數(shù)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以為將來決策系統(tǒng)及即時聯(lián)機(jī)業(yè)務(wù)提供數(shù)據(jù)源。另一種是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，主要是項目進(jìn)行中產(chǎn)生的圖表圖冊和儲量報告等文檔，這些數(shù)據(jù)入庫后，儲量研究人員可以瀏覽下載。這些原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)倉庫的抽取、轉(zhuǎn)換與裝載功能，進(jìn)入中心數(shù)據(jù)倉庫。裝入中心數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)，不僅有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，還包含了從這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中歸納匯總得來的支持?jǐn)?shù)據(jù)。這些歷史基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和匯總數(shù)據(jù)，可以為決策系統(tǒng)提供大量的數(shù)據(jù)源。同時基于數(shù)據(jù)倉庫無法進(jìn)行即時聯(lián)機(jī)業(yè)務(wù)的特點，在數(shù)據(jù)庫架構(gòu)中引入了ODS（Operational Data Store，操作性數(shù)據(jù)存儲）數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫的引入是為儲量數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的即時數(shù)據(jù)操作而設(shè)計，這主要包括儲量庫系統(tǒng)基本信息維護(hù)、儲量資料查詢與管理，儲量公報管理等。儲量研究人員可以通過ODS數(shù)據(jù)庫，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢和維護(hù)，處理后的數(shù)據(jù)將會和中心數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)同步更新。在數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計中，還引入了數(shù)據(jù)集市的概念，數(shù)據(jù)集市的引入，很好的解決了分項目研究人員對分項目數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計的功能，數(shù)據(jù)集市比數(shù)據(jù)倉庫更加概括，分別把不同項目的儲量數(shù)據(jù)放入不同的數(shù)據(jù)集市當(dāng)中，項目組研究人員進(jìn)行統(tǒng)計分析時，只需要針對相應(yīng)的數(shù)據(jù)集市進(jìn)行操作，這樣一方面保證了系統(tǒng)響應(yīng)速度，因為操作者只是針對于特定的數(shù)據(jù)集市，不用對中心數(shù)據(jù)倉庫進(jìn)行操作，大大降低了系統(tǒng)資源消耗；同時保證了數(shù)據(jù)的安全性，操作者不能對其他的項目的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢統(tǒng)計。

2.2 儲量庫管理系統(tǒng)開發(fā)

隨著對SPE儲量標(biāo)準(zhǔn)的不斷認(rèn)識和儲量管理經(jīng)驗的不斷積累，研究人員對于儲量數(shù)據(jù)的需求也是在不斷變化的。針對這種需求，三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)架構(gòu)非常適合于本系統(tǒng)的開發(fā)。所謂三層結(jié)構(gòu)，就是在客戶端和數(shù)據(jù)庫之間加入了中間層，這里的三層結(jié)構(gòu)不是在物理上的分層，而是在邏輯上的分層，三層結(jié)構(gòu)是把業(yè)務(wù)邏輯、數(shù)據(jù)訪問和數(shù)據(jù)校驗放到中間層去處理，這樣就避免了客戶端直接對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作[7]。圖4展示了三層結(jié)構(gòu)的框架圖，包括表示層、業(yè)務(wù)邏輯層和數(shù)據(jù)訪問層，數(shù)據(jù)訪問層與數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作[8]。

（1）表示層:在本系統(tǒng)中使用ASPX語言（微軟發(fā)布的服務(wù)器端動態(tài)網(wǎng)頁編程技術(shù)）編程展示成web頁面，主要用于用戶請求的接受及數(shù)據(jù)的返回。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層:在本系統(tǒng)中，業(yè)務(wù)邏輯層包含2個方面，一方面是數(shù)據(jù)驗證工作，比如數(shù)量數(shù)據(jù)格式是否正確，不能輸入空字符等操作，通過這些驗證判斷程序是否能繼續(xù)向下運行，以更好的保證程序運行的健壯性；另一方面是商業(yè)邏輯的建模，業(yè)務(wù)邏輯層是整個系統(tǒng)架構(gòu)中最核心的部分，體現(xiàn)了儲量管理規(guī)則的制定、業(yè)務(wù)流程等。業(yè)務(wù)邏輯層位于表示層和數(shù)據(jù)訪問層中間，它一方面要對數(shù)據(jù)層進(jìn)行一些操作，通知數(shù)據(jù)層需要添加、刪除或修改哪些數(shù)據(jù)，另一方面要對用戶在表示層輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗，同時把需要顯示在用戶屏幕上的數(shù)據(jù)提供給表示層。

（3）數(shù)據(jù)訪問層:主要是負(fù)責(zé)對數(shù)據(jù)庫的訪問，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的添加、刪除或修改的操作。

三層結(jié)構(gòu)的引入，很好的解決了目前系統(tǒng)存在的問題。首先，如果研究人員提出新的需求，只需要邏輯層中把這些需求抽象成對應(yīng)的模型，而不需要對整個程序進(jìn)行修改，這樣大大降低了層與層之間的依賴關(guān)系，能在最短的時間內(nèi)完成系統(tǒng)改造，避免出現(xiàn)因為需求變化引起的牽一發(fā)而動全身的問題；其次開發(fā)人員可以專注于結(jié)構(gòu)中的某一層，一旦定義好了層之間的接口，負(fù)責(zé)不同邏輯設(shè)計的開發(fā)人員就可以集中精力做好自己的部分；再次三層結(jié)構(gòu)有利于各層不同模塊之間的復(fù)用，從來減短了軟件的開發(fā)周期。

基于三層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)框架，系統(tǒng)開發(fā)確定了功能模塊。圖5展示了系統(tǒng)主要的功能模塊，所有的模塊訪問數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)必須通過系統(tǒng)安全管理中心，系統(tǒng)分配給不同用戶不同的權(quán)限，同時，系統(tǒng)通過屏幕快照、運行統(tǒng)計及工作日志等機(jī)制嚴(yán)格監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)部的運行情況，保證系統(tǒng)運行的安全[9]。通過這些模塊，系統(tǒng)可以完成數(shù)據(jù)管理、文檔管理、圖形管理、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)管理及儲量公報出版等功能，在這些功能及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)增加了決策系統(tǒng)，決策系統(tǒng)完全依托數(shù)據(jù)倉庫中的歷史數(shù)據(jù)，為研究人員分析數(shù)據(jù)規(guī)律，發(fā)現(xiàn)市場規(guī)律提供極大的幫助。

3 應(yīng)用效果

該系統(tǒng)已在海外油氣儲量管理中得到很好的利用，通過該系統(tǒng)的使用，解決了原來儲量管理中的很多問題，提高了儲量管理的質(zhì)量和效率，應(yīng)用效果主要體現(xiàn)在5個方面。

（1）通過儲量管理系統(tǒng)的引入，規(guī)范了各項目組數(shù)據(jù)提交規(guī)范，每年各項目組按照標(biāo)準(zhǔn)格式提交數(shù)據(jù)，極大的減少了儲量管理人員數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)甄別以及數(shù)據(jù)入庫的工作量，可以讓儲量管理人員把更多的時間放到儲量分析上。

（2）儲量系統(tǒng)將每年項目過程中產(chǎn)生的表格、文檔和圖件統(tǒng)一保存在文檔庫中，一方面保證了文件的安全性，另一方面提高了研究人員查詢和提取數(shù)據(jù)的效率。

（3）儲量研究人員可以利用儲量數(shù)據(jù)庫中的報表自動打印輸出功能出版每年的儲量公報，報表格式可以隨心所欲的定制，比原來通過Excel手工打印的方式有了很大的進(jìn)步。

（4）公司領(lǐng)導(dǎo)和儲量研究人員可以通過決策子系統(tǒng)從不同層面分析數(shù)據(jù)，了解儲量變化趨勢，為每年的勘探開發(fā)部署提供依據(jù)。

（5）海外各項目組可以通過分項目數(shù)據(jù)庫訪問本項目的數(shù)據(jù)，提高了數(shù)據(jù)共享安全性和查詢效率。

4 結(jié) 論

（1）信息系統(tǒng)可以很好的為目前儲量管理提供幫助。數(shù)據(jù)倉庫的引入，為儲量研究人員進(jìn)行儲量歷史數(shù)據(jù)分析、匯總與決策提供了有力的支持；同時數(shù)據(jù)倉庫可以提高數(shù)據(jù)訪問的安全性，不同項目組的人員可以分別訪問其需要的數(shù)據(jù)，進(jìn)行統(tǒng)計分析；另外數(shù)據(jù)倉庫可以極大的降低系統(tǒng)資源占用率，提高訪問效率；最后，數(shù)據(jù)倉庫可以實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)訪問，項目組可以遠(yuǎn)程訪問對應(yīng)的數(shù)據(jù)資源，進(jìn)行添加、刪除和修改的操作，最大程度的保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（2）三層系統(tǒng)開發(fā)框架可以解決目前國外儲量管理經(jīng)驗不足，需求經(jīng)常變動的問題。根據(jù)專業(yè)人員的需求，只需要對邏輯層進(jìn)行修改，就可以很快的完成系統(tǒng)修改的工作；另外三層結(jié)構(gòu)可以很好的解決安全性的問題，用戶不能直接操作數(shù)據(jù)庫，而要通過中間層，這對于敏感的儲量數(shù)據(jù)更為重要。

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