地理信息系统(gis)与石油工业

地理信息系统（GIS）与石油工业 众所周知，随着中国经济的迅速发展，全社会对能源的需求急剧膨胀，能源告急已经 制约了一些地区和行业的发展。在不久前落幕的财富全球论坛上， “能源”再一次成为 热门关键词。国家发改委主任马凯提出了中国未来能源政策走向的四条清晰主线，即开发、 节流、再生、合作。 “按照这一发展战略，信息化程度将成为决定中国能源前景的重要因素” 。 作为能源的重要组成部分石油，已成为中国经济发展关键。而石油行业 90%以 上的工作都与地理信息技术有关。GIS 技术可以把所有描述地球的海量的空间信息数据整 合在一起，完整地表达客观地理世界，并进行空间分析，提出决策方案，并借助网络技术 实现信息共享，为人们处理复杂问题提供了更便捷、更科学、更快速的解决方式。 石油行业从上游到下游的产业链中主要包括了勘探、开采、运输、炼油和销售等环节。 需求的不断上升和油价的不断上涨，使石油行业一直保持较好的经济效益。据不完全统计， 中国石油、石化企业在“九五”期间信息化总投资约为 20 亿元， “十五”期间总投资将为 35 亿元。在充足资金的支持下，我国石油工业的信息化建设在上下游得到了全面推进，发 展较为迅速，信息化已经为石油行业带来了深刻的变化。 石油石油行业应用 GIS 技术由来已久，已成为石油石化企业及各油田广泛使用的技术。 在哪儿钻孔最好 ，跟踪一条管线进行故障分析，或者新建一个炼油厂等问题都十分依赖于 对地理的理解以做出明智的商业决策。利用 GIS 能将石油行业的海量空间组成要素，如油 井、管线、涉及的周边环境、设备、油井出口、储油罐等集成在一个公用的数据库里，并 利用其强大的空间分析能力，在一个桌面应用中进行有效的空间地理分析。根据 GIS 应用 涉及的业务范围，可以将 GIS 的应用大致可以归纳成以下几个部分： （1）油气勘探 在勘探开发中，由于试打一口油井的费用非常高昂，提高钻探成功率、降低勘探风险 的需求是非常迫切的。计算机可以帮助专家更精准、更快速地描述和模拟地下矿藏的分布 和预测储量。如三维地震测量技术，可以实时地进行图像分析和解译，使开采成功率大幅 度地得到了提高。由于石油资源的勘探分析、地质资料解释等大量数据的处理都需要依赖 大型计算机和处理软件，因此上个世纪 80 年代到 90 年代初期，国内最大的计算中心基本 在石油行业。在数据传输方面，由于勘探工区大多在一些偏远地区，除了常规的网络系统 外，石油行业很多都是通过卫星进行数据传输。 利用现代 GIS 技术建立石油勘探综合 管理信息系统，包括利用 GIS 制作出区域油气勘探综合部署图、勘探工程进度图和勘探成 果图；也可以运用 GIS 的地图分层技术按照部门、专业等的分类分别建立空间图形数据库； 还可以通过 GIS 的地理编码功能将原有数据库的数据与地理图形相连接，从而实现对空间 数据的管理。管理人员可以随时选择、查询数据库中最新的有关信息并利用 GIS 的数据表 达功能得到数据表格、图形和专题分析图、综合对比分析图等方面的内容，及时、准确、 形象、直观地了解有关形象并进行综合分析对比，从而准确、合理、迅速地进行勘探工作 部署。 地质勘探单位可以利用 GIS 建立地质、地层、构造、岩相古地理、沉积模式、古生 物特征等不同专业的有关数据库，利用它们在图形符号、线型、填充模式、颜色、阴影等 方面的变化，在平面图形上建立区域地质模型，以提高对调查地区地质内容的综合了解， 提高地质勘探工作的工作效率和成功率。物探和钻探单位可以利用 GIS 建立包括地震解释 资料、测井解释资料或钻探资料及其它勘探测试数据在内的综合空间线型数据库，并将地 震剖面资料、单井测井资料、钻井资料及其它勘探测试资料与平面地理、地质资料有机地 结合起来，从而实现对地质地层、区域构造及油藏储层进行三维空间的模拟。 例如:运用 ESRI 公司的 ArcGIS 软件能帮助你评估潜在的石油资源，及时、准确、直观 地定位油气资源的空间分布及其特征，以正确有效地开展部署勘探开发工作，占领市场先 机。 (2)油气开发管理 全球石油自然资源由于处在地表下部结构中，因此管理困难、工作量十分庞大。像中 石油、中海油这样的大型的、综合石油公司，必须跟踪从钻井，到管线网络，到炼油厂的 每一个过程，在油田这样一个复杂而地域广阔的环境下，有效地规划、操作和维护这些设 施显得十分重要和迫切。 GIS 对于合理、高效地开发地下的油气资源也有很大价值，开发管理部门利用 GIS 可以 及时、准确、直观地了解油气资源的空间分布及其特征、油气开发的进展情况以及油井和 油气管线的维护状况及其维修进度，从而正确地部署开发工作。利用 GIS 把许多不同类型 数据库的数据综合到一起，并将它们放到地图上来进行综合分析，使得采油生产单位利用 它不仅可以精确的确定油气井的位置，还可以在一张地图上了解到所有有关生产井的产量 及其变化趋势、工作状况以及在油井管理、维护状况等方面的信息，因此可以用于准确的 预测产量、管理生产。对于深埋于地下的输油管线的空间分布、输油能力、工作状况等方 面内容的管理，如果运用现代 GIS 技术作为管理前台，管理人员可以合理的布线，充分地 利用现有的输油管线，以便更好的控制成本。在管线出现故障时，通过分析地理位置和故 障类型以及管线结构等因素，维修人员能够迅速找出故障点并加以解决。其他诸如修井、 固井、井下作业等方面的油气开发综合服务单位，也同样在管理生产和其它专业应用方面 使用现代 GIS 技术。 (3)管道管理 通常，一个储藏量的发现乃至它的商业收益很大程度上依赖于勘探和生产的设备和管道 设施。而石油天然气管道的管理是各个石油石化企业普遍关心的问题。随着竞争的加剧和 石油工业的结构调整，这就要求管道操作员以更加有效可靠的方式来操作。 ，能全面准确地 掌握资产信息的地理分布，以便在发生紧急情况时具备很好的应变能力。传统模式下,种类 繁多数量巨大的管网信息全部标注在图纸上,不仅装订存放不便,而且经过多次翻阅折叠后图 纸破损,很容易造成数据丢失。紧急情况下的应变能力差，如发生爆管时，需要迅速提供应 关闭的闸门和因此影响到的管网范围。传统管理方式在业务量逐渐增长的情况下，已经逐 渐暴露出它的不适应性：耗费大量人力物力、数据准确性不高以及紧急情况下迅速反应能 力差等等。因此，必须尽快以先进的计算机技术代替传统的管理方式。由于管道信息中有 大量的地理属性数据，并且所有的信息只有通过地图才能表述出来，所以一般数据库系统 所无法完成的。而 GIS 能够集成传统的基础管理系统如 CAD、属性记录和扫描的文件，并 能赋予它们真实的地理位置和相关属性。并在此基础上，利用 GIS 的信息可视化技术，可 以显示、存储和处理地图数据，并将各种属性数据与地图数据有机地结合起来，因此，特 别适合石油天然气管道信息的管理。 （4）地面工程管理 对于一个石化厂和生活基地来说，其占地面积足以与中小城市相媲美，而在厂区地上和地 下有厂房、重要设备、电力、通信、水网、气网、输油管、储油罐、公路、铁路等设施， 其复杂程度甚至超过一般城市的市政设施。利用 GIS 可以解决以下问题： 1）帮助管理人员掌握厂区设备档案情况，为各种设施及管网的巡检维护提供完整直观 的信息支持; 2）帮助规划设计人员掌握厂区设施设备与各种管网的分布情况。结合地理背 景进行的模拟查勘和初步设计，有效地减轻了人员工作量，提高了规划设计的效率和科学 性； 3）帮助管理人员方便及时地掌握厂区建设、重要设施设备分布和设备运行的完整情况， 为科学管理与决策提供及时可靠的依据。 （5）油气田综合生产管理及服务管理 利用油田现有的网络环境，并结合 GIS 来建立油田的地理图形综合信息管理系统，有关管 理部门可以在图形的基础上实现对油田的生产调度、统筹计划、物资管理、技术监督、事 故处理、综合经营、市场规划、油田基建、安全环保、邮电通讯、交通运输、社会服务等 方面的可视化管理。运用 GIS 强大的信息查询系统，管理人员就能在电子地图上迅速地了 解到与其相关的各级部门的有关信息，通过运用各种专题直观图的方式进行综合分析后， 就可以迅速、正确地对生产部署、资金统筹、物资调配等进行综合管理。在生产一线出现 紧急事件时，GIS 能够帮助有关管理人员对事件现场及有关部门的应急措施进行迅速、正 确的安排。在使用 GIS 对一个地区的人口数量和结构、住房状况、公共设施、水电供应及 下水管道设施等因素进行综合的可视化分析后，市政规划和基建等有关部门就会对工作部 署进行正确的判断。 （6）石化企业安全防范 石化企业安全防范主要为设备状态监测、故障诊断、紧急报警、污染物扩散模拟、预制处 理方案、厂区危险设备和预防设施的管理、石化企业安全指标宏观管理等重要环节，利用 GIS 结合石化设施设备的大量信息与空间地理环境有着密切联系的特点，可开发出一套基