云計算技術(shù)在油氣田生產(chǎn)中的應(yīng)用

高虹艷,王紀(jì)順

(西南油氣田分公司 通信與信息技術(shù)中心 重慶總站,重慶 400000)

0 引言

油氣田生產(chǎn)過程中,生產(chǎn)運(yùn)行安全保障及效率都是當(dāng)前的重要問題。隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,油氣田生產(chǎn)建設(shè)受到社會的高度重視,加快和推進(jìn)信息化油氣田平臺建設(shè)是更有效地提高油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)及相關(guān)信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力,在整個油氣田生產(chǎn)運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)全方位動態(tài)實(shí)時調(diào)度和綜合管理,有力推動油氣田生產(chǎn)的安全、利益保障等。將云計算技術(shù)作為現(xiàn)代油氣田系統(tǒng)發(fā)展的核心技術(shù),充分有效地保護(hù)和利用這一技術(shù)至關(guān)重要。

1 云計算技術(shù)概述

云計算技術(shù)系統(tǒng)是基于下一代互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施的又一新的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理支持系統(tǒng),以高性能網(wǎng)絡(luò)信息存儲、分布式網(wǎng)絡(luò)集成計算系統(tǒng)等核心技術(shù)為基礎(chǔ),廣泛地應(yīng)用于社會主要領(lǐng)域。在云計算技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境中,用戶只要事先獲得云數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)存儲提取應(yīng)用程序許可,就可以隨時輕松地從數(shù)據(jù)庫中提取存儲所需的基本信息,不需要重新設(shè)置大而復(fù)雜的云數(shù)據(jù)存儲收集系統(tǒng)和存儲計算應(yīng)用程序系統(tǒng),節(jié)省了大量寶貴的云數(shù)據(jù)空間,減少了云資源的消耗。

2 云計算技術(shù)的開發(fā)

云計算技術(shù)是基于互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)服務(wù)的添加、使用和提供模式,用戶通過網(wǎng)絡(luò)獲得包括計算機(jī)硬件、軟件和操作平臺等在內(nèi)的所有資源。提供資源的網(wǎng)絡(luò)稱為云,云系統(tǒng)包含無限數(shù)量的資源,用戶根據(jù)需求可以隨時獲取適當(dāng)?shù)馁Y源,將資源從云下載到客戶終端,通過計算機(jī)分布式計算完成最佳資源配置,用戶不需要完全了解云計算系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法。為了滿足云數(shù)據(jù)存儲的各種使用目的和云存儲功能,可以根據(jù)特定功能要求選擇適合系統(tǒng)的云存儲計算功能。

2.1 提供云計算技術(shù)信息支持的云服務(wù)

將云計算技術(shù)信息服務(wù)信息的內(nèi)容和實(shí)現(xiàn)兩種形式分別實(shí)現(xiàn)為云計算技術(shù)服務(wù)內(nèi)容。服務(wù)內(nèi)容信息實(shí)現(xiàn)的云服務(wù)不能在供應(yīng)商終端和云內(nèi)容用戶終端之間進(jìn)行相互內(nèi)容分離。作為云用戶終端,不再需要擁有的云IT資產(chǎn)終端時可以獲取或使用云計算技術(shù)信息的云服務(wù)。

2.2 支持?jǐn)?shù)據(jù)平臺之間的互聯(lián)訪問

云計算技術(shù)以基于Web的計算模式為基礎(chǔ),利用各種互聯(lián)網(wǎng)終端獲取各種類型的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)資源,并相應(yīng)生成一系列適當(dāng)?shù)木W(wǎng)絡(luò)訪問標(biāo)準(zhǔn)。用戶通?？梢赃x擇不同級別的計算機(jī)客戶端(例如臺式計算機(jī)、手機(jī)端等設(shè)備),進(jìn)行基于云的計算數(shù)據(jù)平臺之間的互聯(lián)訪問。

2.3 即時交換數(shù)據(jù)信息資源

云計算技術(shù)產(chǎn)品具有共享和處理分析功能,可以即時交換強(qiáng)大的數(shù)據(jù)信息資源,不同應(yīng)用程序之間的信息資源供應(yīng)商客戶內(nèi)部和企業(yè)用戶與外部之間的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)已經(jīng)完全自動交換,可以實(shí)時共享企業(yè)各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源應(yīng)用程序之間的資源。這種分布式云計算環(huán)境體系結(jié)構(gòu)框架中,供應(yīng)商可以獲得的分布式計算服務(wù)器資源分配比例通常具有顯著的虛擬服務(wù)多樣化特征。不同層的虛擬服務(wù)用戶之間可以根據(jù)不同的情況和不同層的虛擬服務(wù)資源分配模式,自動獲得符合相應(yīng)比例的虛擬服務(wù)器資源,包括服務(wù)器的存儲、內(nèi)存、虛擬服務(wù)器資源比例分配等。同時,虛擬服務(wù)器用戶之間的服務(wù)資源比例動態(tài)調(diào)整和分配方案等其他方面也經(jīng)常提供相對強(qiáng)大的策略靈活性,能隨時靈活地進(jìn)行靜態(tài)和相對動態(tài)調(diào)整。但是,用戶通常無法準(zhǔn)確判斷資源的最準(zhǔn)確位置。

2.4 定制云使用管理需求

云計算技術(shù)平臺具有極高的可擴(kuò)展性,可以充分利用云服務(wù)功能,滿足不同程度的用戶定制云使用管理需求。從最終用戶需求的角度來看,在整個云計算環(huán)境中,幾乎可以獲得無限數(shù)量的云資源,對這些資源服務(wù)的具體購買規(guī)模和服務(wù)形式幾乎沒有限制。用戶可以隨時隨地根據(jù)自己的特定使用需求購買適當(dāng)級別的云服務(wù)資源。此外,云計算技術(shù)產(chǎn)品有助于滿足定制用戶提出的服務(wù)定制和要求,定制用戶需要支付定制服務(wù)和費(fèi)用,以確定定制服務(wù)使用的服務(wù)類型和應(yīng)用程序內(nèi)容。能夠滿足特定組用戶提供的服務(wù)定制應(yīng)用程序要求。

3 云計算體系結(jié)構(gòu)

云計算技術(shù)的實(shí)現(xiàn)使用虛擬“云”作為操作空間,其中包含大量網(wǎng)絡(luò)信息和服務(wù),使用戶能夠通過終端登錄并完成服務(wù)器擴(kuò)展。在“云”空間中形成虛擬計算平臺,利用該平臺的計算和存儲功能完成用戶的資源分配。油田在統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一建設(shè)、統(tǒng)一投資的前提下,先建成了基礎(chǔ)設(shè)施云計算中心,可以實(shí)現(xiàn)油田的共享,然后將共享資源集中,在基礎(chǔ)設(shè)施云的基礎(chǔ)上,逐漸建立油藏應(yīng)用云以及桌面云,從而為油田企業(yè)的桌面辦公提供服務(wù)。云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu),設(shè)備管理為云計算平臺的硬件設(shè)備提供管理和告警功能,主要包括:系統(tǒng)管理員在日常的維護(hù)工作中查詢各物理設(shè)備性能情況,并對應(yīng)用服務(wù)器的CPU使用率、內(nèi)存使用率、硬盤使用率、網(wǎng)絡(luò)接口使用率、存儲設(shè)備的空間使用率、IO情況等關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)控。

(1)云客戶端門戶是用戶進(jìn)入云空間的系統(tǒng)門戶,功能界面的主要任務(wù)是提供給云用戶系統(tǒng)云計算技術(shù)產(chǎn)品的系統(tǒng)應(yīng)用程序功能界面。這個應(yīng)用程序界面功能與用戶本地系統(tǒng)工作的桌面系統(tǒng)應(yīng)用程序的功能界面相匹配,用戶可以通過系統(tǒng)注冊、登錄、服務(wù)系統(tǒng)等多種桌面系統(tǒng)功能同時進(jìn)入云空間,獲得所需的內(nèi)容。

(2)云服務(wù)云目錄用戶首次注冊、登錄云空間服務(wù)器或使用服務(wù)后,可根據(jù)滿足用戶不同服務(wù)級別要求的云服務(wù)支付標(biāo)準(zhǔn)要求或用戶自身其他服務(wù)相關(guān)屬性要求,自動分配該用戶自身相應(yīng)服務(wù)級別下的云權(quán)限。可以獲取云服務(wù)云目錄,滿足云用戶的云服務(wù)使用權(quán)限要求。一旦生成了該服務(wù)云目錄,云用戶只要能夠在云客戶端上完成這些功能的配置和操作設(shè)置,就可以直接進(jìn)行云擴(kuò)展和使用或自動退出云。

(3)管理服務(wù)工具。每個用戶注冊適當(dāng)數(shù)量的管理服務(wù)資源目錄表時,首先要使用資源管理服務(wù)工具系統(tǒng)對所有用戶請求的系統(tǒng)登錄、授權(quán)服務(wù)等權(quán)限操作資源進(jìn)行分類。用戶應(yīng)根據(jù)業(yè)務(wù)要求,自動選擇適當(dāng)級別的授權(quán)資源運(yùn)營和權(quán)限服務(wù),提出相關(guān)申請。系統(tǒng)可以根據(jù)相關(guān)用戶提供的服務(wù)請求,合理調(diào)動用戶和企業(yè)分配服務(wù)資源,使企業(yè)滿足分配條件的權(quán)限資源交付及時與所有用戶相匹配。系統(tǒng)還可以相應(yīng)地完成服務(wù)資源數(shù)據(jù)的智能回收整理和資源優(yōu)化配置。

(4)資源監(jiān)控?？梢詫φ麄€云計算系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時資源和使用變化進(jìn)行全面的實(shí)時跟蹤監(jiān)督檢查和分析控制。此外,根據(jù)實(shí)時監(jiān)控實(shí)施過程中可能發(fā)現(xiàn)的例外或情況,及時采取各種調(diào)整措施,確保運(yùn)營資源管理的高度同步和高度平衡,使各用戶系統(tǒng)能夠安全、順利地利用各種資源支持和服務(wù)。

(5)虛擬服務(wù)器集群。通常是在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中自動處理用戶發(fā)送的訪問請求,同時完成該服務(wù)器的各種數(shù)據(jù)采集計算、存儲分析等輔助服務(wù)。完成用戶終端的各種數(shù)據(jù)自動上傳查詢和上傳下載服務(wù)。根據(jù)大象用戶的特定系統(tǒng)要求,調(diào)動適當(dāng)級別的優(yōu)化資源,滿足大象用戶資源的實(shí)際使用管理要求,同時發(fā)送資源配置和優(yōu)化服務(wù)請求,確保整個系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4 油氣田開發(fā)現(xiàn)狀

油氣田企業(yè)主要是通過企業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行實(shí)際油氣勘探和生產(chǎn)過程運(yùn)營管理,而經(jīng)濟(jì)管理和經(jīng)營戰(zhàn)略決策活動中涉及的企業(yè)各種業(yè)務(wù)信息,主要通過計算機(jī)技術(shù)對各種基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行收集、處理和分析,從而進(jìn)行計算模擬的工作。油氣田系統(tǒng)管理軟件平臺的廣泛應(yīng)用,最終使生產(chǎn)部門能夠在生產(chǎn)工作中全面理解和利用企業(yè)內(nèi)外的技術(shù)信息,這有助于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的高效信息利用。為了使油氣田管理能夠真正發(fā)揮充分、準(zhǔn)確的作用,將現(xiàn)有的油氣田特性規(guī)律與實(shí)際資源狀況結(jié)合起來,積極進(jìn)行制度體系建設(shè)變得非常重要。當(dāng)前,在推進(jìn)油氣田行業(yè)現(xiàn)代化生產(chǎn)技術(shù)管理創(chuàng)新中,管理方式的科學(xué)運(yùn)用,主要應(yīng)以實(shí)現(xiàn)和提高現(xiàn)代化油氣田質(zhì)量管理和生產(chǎn)管理工作的運(yùn)行效率為主,降低一線工作單位的管理人員勞動強(qiáng)度,進(jìn)一步鞏固當(dāng)前現(xiàn)代化油氣田質(zhì)量安全和技術(shù)工作保障機(jī)制為主要目的,其內(nèi)容主要在于通過創(chuàng)新生產(chǎn)管理系統(tǒng)推進(jìn)改革創(chuàng)新。

5 云計算在油氣田生產(chǎn)中的應(yīng)用

5.1 監(jiān)測油氣田生產(chǎn)系統(tǒng)和收集相關(guān)數(shù)據(jù)

作為地下油氣開采過程的一部分,生產(chǎn)和設(shè)備系統(tǒng)的運(yùn)行及效率直接關(guān)系到項目開采經(jīng)營的順利開展程度和經(jīng)營效果,因此,進(jìn)一步加強(qiáng)油田生產(chǎn)和設(shè)備的安全運(yùn)行和監(jiān)測與管理至關(guān)重要。但是,在實(shí)際油氣生產(chǎn)開采工作過程中,生產(chǎn)設(shè)備系統(tǒng)仍處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài),實(shí)際上正在確定數(shù)據(jù)動態(tài)較高的主要特征,使得管理者很難通過簡單的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)直接判斷各裝備系統(tǒng)運(yùn)營的效率和數(shù)據(jù)狀態(tài)等。

5.2 數(shù)據(jù)融合云計算技術(shù)的應(yīng)用

信息集成收集能力是未來油氣田數(shù)字化建設(shè)過程和生產(chǎn)發(fā)展模式中解決的關(guān)鍵數(shù)據(jù)問題,對地質(zhì)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集等關(guān)鍵數(shù)據(jù)尤為重要。數(shù)據(jù)采集融合利用云計算技術(shù)平臺,在大型氣田信息化生產(chǎn)模式中廣泛運(yùn)用,可以更有效地整合所有離散數(shù)據(jù)資源,有助于提高收集和利用大數(shù)據(jù)信息的效率。數(shù)據(jù)深度融合和云計算技術(shù)研究已經(jīng)在中國油氣田石化生產(chǎn)中起到了非常重要的運(yùn)用開發(fā)價值,但到目前為止,在實(shí)際的數(shù)據(jù)融合運(yùn)用實(shí)踐中仍會存在一定的技術(shù)困難。由于無法綜合利用各種多源數(shù)據(jù)和龐大的多維信息,研究在計算的準(zhǔn)確性和信息可靠性水平等諸多方面仍存在一定理論上的缺陷。從總體發(fā)展趨勢來看,在各種數(shù)據(jù)的橫向分析中實(shí)現(xiàn)深度融合和深度融合分析也是未來持續(xù)發(fā)展的另一個重要的方向。

5.3 云計算技術(shù)系統(tǒng)

云計算技術(shù)系統(tǒng)是目前在眾多中國大型數(shù)字油氣田和石油生產(chǎn)開發(fā)企業(yè)建設(shè)項目中廣泛使用的主要功能之一,其目的是利用油田企業(yè)成員之間現(xiàn)有的基于互聯(lián)網(wǎng)的資源平臺,充分促進(jìn)信息數(shù)據(jù)的相互共享服務(wù),降低現(xiàn)有石油資源開發(fā)整合油氣開采項目企業(yè)建設(shè)投入和建設(shè)維護(hù)成本,促進(jìn)現(xiàn)有信息技術(shù)資源集中利用的優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢特征資源的整合更加集中。首先,云計算技術(shù)未來將成為中國大型油氣田規(guī)模地質(zhì)和開采過程研究實(shí)踐的重要地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息平臺支持。今后,如果在整個大型油氣田中,在大規(guī)模綜合勘探過程和油氣田開發(fā)過程實(shí)踐應(yīng)用中,可以通過互聯(lián)網(wǎng)對部分井址條件進(jìn)行初步探索,收集的基本地質(zhì)數(shù)據(jù)資料可用于與對現(xiàn)有地質(zhì)網(wǎng)絡(luò)平臺數(shù)據(jù)資源進(jìn)行研究所需的基本地質(zhì)氣體數(shù)據(jù)資料進(jìn)行充分比較。這意味著,基本資料可以更快、更準(zhǔn)確地估計和分析油氣各組成區(qū)塊的地質(zhì)條件,也可用于建立區(qū)域油田地質(zhì)綜合油氣勘探開發(fā)資料信息標(biāo)準(zhǔn),降低了區(qū)域資源的開發(fā)和勘探利用成本,大大提高了油氣綜合勘探利用和合理開發(fā)勘探效率。其次,云計算技術(shù)將繼續(xù)為今后油氣田勘探開發(fā)和數(shù)量存儲應(yīng)用提供有力的支持。云計算技術(shù)系統(tǒng)根據(jù)各地油氣單位的實(shí)際投資需求,通過及時提供的相應(yīng)技術(shù)服務(wù),使全國其他各單位用戶能夠快速整合和利用各種數(shù)據(jù)資源。國內(nèi)各地區(qū)單位單獨(dú)投資,可以有效避免建設(shè)數(shù)據(jù)庫項目所需的大量重復(fù)數(shù)據(jù)建設(shè)投資,將對顯著降低全國油氣田生產(chǎn)成本起到重要作用。云計算技術(shù)在油氣田的安全生產(chǎn)及關(guān)鍵數(shù)據(jù)信息管理和安全應(yīng)用的改進(jìn)中發(fā)揮著重要作用,云信息存儲將有助于今后在更大意義上提高數(shù)據(jù)信息安全。在大規(guī)模利用云計算技術(shù)的前提下,油氣田云平臺系統(tǒng)可以更快、更高效地對石油企業(yè)進(jìn)行各種業(yè)務(wù)動態(tài)管理任務(wù),企業(yè)依靠物理主機(jī)和虛擬云服務(wù)器構(gòu)建資源數(shù)據(jù)自動收集存儲和資源分配的綜合油氣田云平臺,大大提高油氣田資源的動態(tài)分配和合理性,有助于促進(jìn)中國油氣田企業(yè)的發(fā)展。

5.4 使用數(shù)據(jù)通信技術(shù)

數(shù)據(jù)通信技術(shù)不僅在高速數(shù)據(jù)信息傳輸技術(shù)中有很大的利用和優(yōu)勢,還能快速滿足各種大數(shù)據(jù)信息的傳輸速度和數(shù)據(jù)處理質(zhì)量要求,在我國油氣田勘探生產(chǎn)系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要的利用價值。通過無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)直接傳輸遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)信息,可以在遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和交換設(shè)備過程中使用GPRS無線數(shù)據(jù)通信技術(shù)對遠(yuǎn)程控制采集終端信號進(jìn)行數(shù)字化處理。將現(xiàn)場收集的大量數(shù)據(jù)迅速整合到現(xiàn)場控制中心,為今后油氣田技術(shù)開發(fā)提供更強(qiáng)的基礎(chǔ)和保障。

6 結(jié)語

天然氣田勘探生產(chǎn)是為了滿足現(xiàn)代社會激增的潛在能源需求,受到全世界的進(jìn)一步關(guān)注。為此,技術(shù)人員需要深刻理解和熟練地掌握這種創(chuàng)新技術(shù),結(jié)合我國自身的特點(diǎn)——油氣田的實(shí)際工作情況,綜合開發(fā)和運(yùn)用新型節(jié)能技術(shù)。在油田中運(yùn)用云計算技術(shù),建立云計算中心,使得油田在節(jié)約基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的基礎(chǔ)上,大大地提高了工作和生產(chǎn)的效率,保障了數(shù)據(jù)的安全,更重要的是加快了油田信息化建設(shè)的腳步,為實(shí)現(xiàn)數(shù)字油田打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。隨著云計算技術(shù)的不斷發(fā)展,相信云計算技術(shù)在智能化油田中的應(yīng)用前景更加廣泛。