油田數(shù)字化的異構數(shù)據(jù)源整合與集成技術分析

解肖華　張彬　趙剛

[摘 要]油田數(shù)字化是20世紀90年代提出的一種針對未來信息化、數(shù)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(fā)系統(tǒng)的應用效率。本文將圍繞如何應用DSB技術，對異構數(shù)據(jù)源整合與集成技術進行探究，分析油田數(shù)字化的庫與庫數(shù)據(jù)訪問交換的實時問題，并針對互訪過程中出現(xiàn)的系統(tǒng)異常給出解決方案。

[關鍵詞]油田；數(shù)字化；數(shù)據(jù)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(chuàng)新和發(fā)展，各種概念、新技術、新思維逐漸出現(xiàn)并被廣泛應用，而在軍事領域，數(shù)字化戰(zhàn)爭和可視化后勤保障等新概念的提出，使油田數(shù)字化成為當下的研究熱點。油田數(shù)字化是以數(shù)據(jù)服務為總線技術，集成整合異構數(shù)據(jù)，從而在油田勘探及開發(fā)的過程中，有效實現(xiàn)異構數(shù)據(jù)源的整合、交互，并研究分析多種數(shù)據(jù)源中的有效信息，為發(fā)展決策提供數(shù)據(jù)支撐，具有很大的研究價值。目前，雖然油田數(shù)字化還沒有一個標準的定義，但是其價值已經(jīng)被發(fā)掘出來，國際上普遍認為這是油田今后的發(fā)展方向。

1 數(shù)字化油田概述

數(shù)字化油田是指在油田的勘探和開發(fā)中，利用計算機數(shù)字模擬技術，指導并參與開發(fā)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(shù)據(jù)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(huán)節(jié)上，建立專業(yè)的管理體系，使各個環(huán)節(jié)高度融合，并通過計算機技術整合分析數(shù)據(jù)，為油田建設、開發(fā)、維護等過程提供科學有效的數(shù)據(jù)支撐。同時數(shù)字化油田需要利用計算機虛擬現(xiàn)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(jié)展示技術、VR渲染技術、三維數(shù)據(jù)庫、虛擬現(xiàn)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(zhì)和屬性，真實還原現(xiàn)實油田的全貌和細節(jié)。此外，數(shù)字化油田借助計算機觀測模擬場景中的油田開發(fā)過程，記錄詳細的信息，為現(xiàn)實油田開發(fā)決策提供有效幫助，對油田的勘探開發(fā)和維護具有重要的意義。構建數(shù)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(shù)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(shù)字模型”為結構的地理地貌數(shù)據(jù)和油田模型的數(shù)據(jù)結構，生動形象地展示出油田各個系統(tǒng)之間的關系，實現(xiàn)對象的快速定位、準確瀏覽，給出相關聯(lián)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(jīng)濟性有直觀的了解，能及時了解油田的最新動態(tài)。

（2）構建三維數(shù)字油田服務平臺?；诰W(wǎng)絡構建出一個三維數(shù)字油田的服務平臺，為整個油田業(yè)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(shù)據(jù)，配合相關的專業(yè)要求開展工作。

（3）將三維可視化與數(shù)字仿真油田專業(yè)應用系統(tǒng)相結合，包括三維數(shù)字油田應急預案可視化系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、設備管理系統(tǒng)、安全管理系統(tǒng)、資料管理系統(tǒng)、知識管理系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)等。以上系統(tǒng)既可以獨立用三維系統(tǒng)進行開發(fā)，也可以與二維系統(tǒng)結合起來，實現(xiàn)二三維的聯(lián)動，實現(xiàn)信息統(tǒng)一管理。

2 數(shù)字化油田發(fā)展的現(xiàn)狀

數(shù)字油田這一概念自數(shù)字地球概念產(chǎn)生后，迅速傳播，得到國際石油公司的廣泛關注，掀起了對數(shù)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(nèi)組織了一個以“數(shù)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(fā)布了數(shù)字油田技術的研究報告，詳細闡述了其對石油工業(yè)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(xié)會在年度會議上對“數(shù)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(shù)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(yè)界談論的熱門話題。在國際上，關于“數(shù)字油田”的相關文獻很多，“數(shù)字油田”也從最初的簡單檢測儀器、儀表，逐漸發(fā)展成為一種無縫銜接各個流程的全面應用性系統(tǒng)，通過系統(tǒng)管理，數(shù)字油田的將發(fā)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(guī)劃設計，對油田的信息系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，例如Foxbase、Access，或是將數(shù)據(jù)存儲在異構數(shù)據(jù)庫里，而這些油田信息系統(tǒng)中的異構數(shù)據(jù)已經(jīng)不能滿足使用需求，這在油田數(shù)字化發(fā)展推進過程中起到了阻礙作用，嚴重制約了數(shù)字化油田的發(fā)展進程。存在的問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面，

①數(shù)據(jù)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(zhì)量，導致在使用過程中對一些重要的數(shù)據(jù)沒有進行分類記錄，而對一些冗余數(shù)據(jù)沒有進行刪減，對各個環(huán)節(jié)中采集的數(shù)據(jù)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(tǒng)本身產(chǎn)生的大量臨時數(shù)據(jù)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(xiàn)共享。在數(shù)據(jù)傳輸中沒有一個統(tǒng)一的、標準的數(shù)據(jù)接口，不能采用一種通用的格式和使用規(guī)范，從而導致不能共享通用的數(shù)據(jù)源，影響信息的傳送、交互。④各個油田在使用管理系統(tǒng)時采用的信息系統(tǒng)平臺較多，相互之間不兼容，導致無法在大范圍內(nèi)進行應用。⑤當下，受傳統(tǒng)思維影響，對數(shù)據(jù)整合分析不夠重視，導致信息相互關聯(lián)程度低、相對封閉和共享程度低等一系列問題。

3 異構數(shù)據(jù)源的整合與集成需求

異構數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)庫相互獨立，如果要查詢信息，需要指定系統(tǒng)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(tǒng)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(jīng)過整合后只要在集成后的綜合數(shù)據(jù)庫內(nèi)查找就可以達到訪問數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)源內(nèi)信息進行關聯(lián)、結合存儲，而不是簡單地堆放在一個數(shù)據(jù)庫中，這在技術上可實現(xiàn)性強，故障率低，對操作人員的要求較低。

3.2 完整性

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

3.3 一致性

由于油田數(shù)字化的綜合數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)來源于各個業(yè)務系統(tǒng)，而這些業(yè)務系統(tǒng)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(shù)據(jù)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(xiàn)錯誤，干擾數(shù)據(jù)處理，整合集成數(shù)據(jù)后，必須對這些數(shù)據(jù)進行提前轉(zhuǎn)換和調(diào)整，將編碼轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一數(shù)據(jù)結構后進行集合存儲。

3.4 安全性

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

4 用DSB技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合

數(shù)據(jù)整合集成技術主要由主數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)服務總線組成。

4.1 主數(shù)據(jù)庫

主數(shù)據(jù)庫又稱公共數(shù)據(jù)，由油田名、測線號、區(qū)塊名和井名等核心實體數(shù)據(jù)構成，建設主數(shù)據(jù)庫的關鍵要素，是在于勘探開發(fā)出的數(shù)據(jù)結構要符合EPDM數(shù)據(jù)模型的要求。該模型涵蓋了石油開采的上游業(yè)務流程，并能夠?qū)τ途M行長期有效的數(shù)據(jù)管理，基于當前EPD數(shù)據(jù)模型構建主數(shù)據(jù)庫，開發(fā)與EPD主庫數(shù)據(jù)庫接口一致的專業(yè)數(shù)據(jù)庫，將各個業(yè)務系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)遷移到EPD模型主庫中，規(guī)范統(tǒng)一各業(yè)務數(shù)據(jù)庫中的井號、油田區(qū)塊、坐標等基本數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的唯一性和正確性。

4.2 數(shù)據(jù)服務總線技術

數(shù)據(jù)服務總線技術（DSB）是一項功能強、靈活性高的數(shù)據(jù)集成技術，并基于數(shù)據(jù)整合和數(shù)據(jù)虛化技術，開發(fā)了數(shù)據(jù)即時訪問和集成數(shù)據(jù)信息的功能，提供完整的數(shù)據(jù)整合方案，可以由用戶根據(jù)自身需求，自定義搭建數(shù)據(jù)服務平臺，進而對數(shù)據(jù)進行加工、組織與傳輸。對于來自不同數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，首先經(jīng)過抽取，然后經(jīng)過轉(zhuǎn)換、清洗等處理，最后用多種傳輸方式傳輸?shù)侥繕藬?shù)據(jù)庫中。

5 結 語

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

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