数字油田的理论与研究（纪德伟）.doc

数字油田的理论与研究纪德伟大庆石油通信公司新技术软件开发摘 要：随着信息技术的发展与石油技术的更新，石油工业与信息技术相结合是工业化、产业化的必经之路。但随着开采难度的增大、开采任务的艰巨与世界范围内用油量的增高，对于信息产业与石油产业更加紧密结合的要求就显得极为迫切。顺应发展地，相关企业和学者提出了数字油田的概念，利用石油科学和信息科学交叉、互补，将石油工业信息化、自动化、产业化。本文主要介绍了数字油田的相关理论与研究现状，详尽分析了数字油田的优势、特点，并对数字油田在未来的应用前景进行分析、展望。关键词：数字；油田；信息技术；数据；油藏；石油工业；1 数字油田的概念数字油田来自于美国前副总统戈尔提出的数字地球1。1999年大庆油田有限责任公司首先提出了数字油田的概念。一些学者结合数字地球的定义，认为数字油田是结合油田的石油学科技术和现代石油信息技术，对整个油田及其相关的整个领域的一个数字化的描述和体现，是一种综合的、现代的管理信息系统。数字油田是油田信息化建设极其重要的核心过程，所有生产信息将通过数字油田进行模拟还原。2数字油田的核心是为石油企业建立数据和信息资产的共享机制和管理体系，在信息共享的基础上，面向石油勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等各生产环节，建立多专业的综合数据体系，并与各专业的应用系统进行高度融合。在建立油田生产和管理流程优先化应用模型的基础上，利用虚拟现实技术对数据实现可视化和多维表达，并且通过智能化分析模型，为企业的经营管理提供良好的信息支撑环境。2 数字油田的特点仿照数字地球的特点，许多专家学者认为数字油田也应该有以下的四个特征3：1、4S：数字油田的首先特征就是从3S技术和数据发展成为4S技术和数据，增加了地下成像、建模和工程技术数据。2、4L：虚拟现实透视化；信息网络交互化；信息管理集成化；应用模型智能化。3、4G：是指数字油田的根本目的，实现油田开发的对象油藏的定量模型和模拟，即油藏的地质、地球物理、地质流体和地质钻探的定量模型和模拟。4、4D：强调油田滚动勘探开发和油藏演化过程的四维时空，即空间三维和时间一维。3 数字油田研究与发展现状数字油田是油田企业信息化的趋势，也是油田企业全面信息化的目标。数字油田是油田企业能够可持续发展的产物，也是信息化高速发展的结果。数字油田能够最大化的将信息技术与石油地质理论和油田工程技术全方位、高强度的结合起来，从而增强油田企业的竞争实力。数字油田的升级换代在完善油田信息化建设的基础上历经四个层次：实时监测；实时分析；实时优化；经营模式变革。迄今为止世界上大多数数字油田都没有达到第四阶段。近几年我国数字油田的建设有了很大的发展，但是由于对数字油田理解的不同，也呈现了不同程度的分散性和独立性。虽然在建设的过程中不同的油田企业都采取了相应的措施，也得到了一定的改善效果，但是对于已经建设、正在建设和将要建设的数字油田各个子系统制定同一的信息标准和规范是长久以来专家学者共同努力的目标。在应用方面，数字油田包括油田科研、设计、生产、经营全过程多环节多领域的数字化，涉及从业务总部层、能力规划层、操作计划层、生产调度层、监督控制层、调节控制层及设备层各级各层的数字化，又包括地面工程、井筒和地址油藏的各种生产要素的多维、全生命周期的数字化。3.1 国外数字油田研究现状国际上各大石油公司已经充分认识和体验到信息技术全面应用的作用，为了提高工作效率、降低生产和管理成本、面向全球及时做出生产经营决策，提高精细和综合地质研究的水平，进而提高企业经济效益和增强企业竞争力，他们非常重视信息系统和数据库建设，不断提升企业信息化建设的水平，实现企业流程再造，变革企业运作方式，向数字油田迈进。3.2 国内数字油田研究与发展现状（1）国内各油田企业数字油田立项情况国内各油田都对数字油田建设进行了较大规模的投入，其中中石油在2000年制订了IT发展战略规划，规划了地球科学与钻井、上游生产信息系统、地理信息系统、ERP等关键的数字油田建设项目，部分项目已经启动；大庆油田有限责任公司于2003年制订了信息化建设总体规划，明确提出了数字油田的建设目标，合理规划建设项目，部分项目已经实施，并取得良好效果4；胜利油田于2003年制订了数字油田建设规划，并首先启动了ERP项目；塔里木油田被列为国家数字油田建设的示范单位和国家“十五”科技攻关重点项目，其工程分示范系统、业务数据标准化、全面应用开发等阶段展开，2005年完成。该项目已完成勘探开发图形管理信息系统，实现了勘探开发的可视化。（2）国内数字油田研究特点和重点第一，目前国内对数字油田的理解各不相同，但是向统一发展。由于各油田企业对数字油田的理解不尽相同，因此产生了各种流派，主要包括：数字地球流派、地质模型流派、工程应用流派、信息管理流派和企业再造流派，前四个流派可以归属于狭义数字油田的范畴，企业再造流派即指广义数字油田。各技术流派产生的根本原因在于对数字油田内涵理解的片面性，在不同的阶段，不同的视角具有不同的认识是十分自然的现象。特别是，信息化建设领域的技术人员与具体的用户在认识上肯定存在较大的偏差，信息技术人员注重整体结构和实现的技术，而用户更注重实际的应用效果。但是，随着各方人员沟通的深入，接触面将日益增大，认识将逐步统一，思路将渐渐一致。因为建设目标是相同的，而目标是引导各流派发展的最终动力，所以最终的结果必将是从片面走向全面，建设内容趋于统一。第二，信息技术与石油专业应用结合日益紧密。以往的信息化建设比较多地关注网络建设和软件系统开发，而专业应用领域一直保持着较为独立的地位，勘探、开发等引用领域仅仅将软件、数据库、网络视为生产和科研的工具，对信息技术对业务流程的优化、信息共享的重要意义以及ERP等没有深刻的认识。随着油气勘探开发难度的日益增大，信息技术已经成为解决勘探技术瓶颈、提高油田开发水平的必备支援，这大大促进了信息技术与勘探开发业务的紧密结合。第三，数据建设将得到空前重视。数据是石油企业的重要资产，这一观点已经被越来越多的企业领导人、技术人员和管理人员所接受。网络和软件系统可根据应用需求随时更换，而数据却不能，数据不仅对现时的油田生产科研来说是不可缺少的，而且随着时间的推移，数据不断积累，数据的价值将逐步增加，基于历史数据的挖掘、分析和预测将为油气田未来的开发决策与调整等提供最有力的依据。正是鉴于这种情况，数据资产管理中心建设被提到了各油田信息化建设的日程上来。从目前国内外数字油田研究现状看，国内数字油田建设，无论从数字油田信息化技术应用的广度，还是在新的专业应用技术开发的深度上都要落后于国外发达国家。4 数字油田中的相关技术目前数字油田涉及到的主要技术有：空间地理信息系统技术、虚拟现实技术、数据仓库与数据挖掘技术、信息集成共享管理技术或集成平台技术、高性能计算、并行计算和网络计算技术以及油田勘探开发专用的测量、分析、解释、判断、优化、转化、控制等勘探数据地质资料处理与管理技术，实施钻井、只能完井、三维可视化、遥感遥测遥控技术，实施生产优化、集成资产等一系列数字化技术。数字油田的整体架构为三层架构5，即数据采集层、数据管理层和数据应用层。主要内容可以概括为“1341”。即建成一个数据中心；构筑地质综合研究、生产运行管理、经营管理等三个信息平台；形成勘探开发综合研究支持、生产运行管理及系统优化、经营管理支持和社会信息、服务等四个应用体系；构建一套辅助决策系统。5 数字油田的前景及应用基于建成的数字油田，我们可以根据油田的生产和管理的需要，利用相关信息技术，灵活方便的开展具体的专题应用。如油藏动态模拟、油田虚拟开采、三维地质建模、油水井可视化动态监测、输油管道动态监测与诊断、可视化生产动态管理以及辅助决策分析等等，以下是几个典型应用的简要展望。（1）油藏动态模拟油藏模拟是用模拟的手段确定油藏的储量和分布情况。数字油田的油藏动态模拟是根据油藏当前数据和历史数据，建立相应的空间数据仓库，形成对油藏状况的连续模拟，从而可以找出油藏演化的规律，为油藏的开发提供动态的依据。（2）油田虚拟开采油田的虚拟开采时根据某一区块地质构造、油藏储量与分布的特点，在实际开采前，运用三维仿真和虚拟现实的手段，对各种开发方案进行可视化的虚拟实现，如井位的布置，工艺流程等，从而可以比较各种开发方案的效果，为实际开发方案的选定提供辅助决策。（3）油水井可视化动态监测与诊断油水井的可视化动态监测与诊断是一种在线对油水状况的实时描述，根据油水井的动态监测数据和测试信息，运用三维可视化技术，可以实现对任一油水井在地下的状况进行模拟，并根据智能化的故障诊断手段，实时地对油水井故障情况做出判断，并能指导操作人员进行维修，从而大大节省工作时间，提高工作效率。（4）企业运营模拟在油田企业数字模型的基础上，可以由计算机系统模拟石油开发企业在不同的经济环境、社会环境中的运行情况，使决策者在决策之前对决策实施后的效果有较为准确的估计。企业数字模型还可以提供准确的业务流程情况，找出问题所在，提出改造建议。它还可以监视企业运行的各项指标，在危险时给出警告。6 总 结信息科学与石油科学相结合是石油工业发展的必然趋势，数字油田是石油工业发展的必然结果。当前的数字油田仍然处于发展的初级阶段，应用层面仍然不够广泛，并没有完全做到产销运一体，没有做到真正的统筹规划，各方面仍有进一步融合的空间。比如，在决策分析方面就仍有欠缺。但是我相信在不久的未来数字油田将会迎来一个空前发展、应用的局面，为石油工业再续辉煌。参考文献：1承继成，等.数字地球导论.北京：科学出版社,2000:60-612王晶玫.数字油田：