（工商管理专业论文）数字油田理论与应用研究.pdf

摘要 摘要 二十一世纪，全球经济已进入了信息化时代，信息化已经成为企 业赢得市场、赢得竞争的重要手段。我国的石油工业经过近半个世纪 的发展，多数油田进入了开发后期。如何提高管理水平、丰富技术手 段、降低采油成本、增加企业收益，是当前油田企业面i 临的首要问题。 近年来不断发展的企业信息化理论、数字油田理论，推动了油田企业 实施企业再造和信息化改造工作。 数字油田现有理论主要从不同的技术层面构建模型，本文通过价 值链及虚拟价值链模型的研究，力图提出一种涵盖油田企业各个环 节，面向企业增值的数字油田模型，并最大程度地为信息共享和业务 集成提供指导。 本文主要由五个部分组成。第一章首先介绍了数字油田研究的背 景、目的和意义；第二章首先介绍了企业信息化理论和意义，然后通 过对比油田企业和普通企业的不同，引出油田企业信息化的方向 建设数字油田：在此基础上阐述了数字油田定义的由来、涵义和特征， 并介绍了建设数字油田对企业管理和企业战略的影响；第三章是本文 理论研究的重点，在对现有的数字油田模式进行对比分析之后，提出 构建基于虚拟价值链理论的数字油罔的必要性和意义所在；在分析油 田企业价值链、虚拟价值链的基础上，构建了新的基于虚拟价值链的 数字油田模型；第四章通过对典型油f 日企业的调查，分析了油田企业 信息化建设的现状，找出了存在的问题；第五章利用基于虚拟价值链 的数字油田模型，提出了胜利油田建设数字油田的方案，并对胜利油 田建设数字油田的应用效果进行了展望。 本文在分析了数字油田理论研究成果的基础上，提出了基于虚拟 价值链的数字油田模型；分析了中国油田企业的硬件系统、数据信息 资源建设、自动化建设、e r p 建设水平等方面的现状和问题，并以胜 利油田为例，提出了基于虚拟价值链的数字油田实施方案。希望本文 能为胜利油田及中国其他油田企业信息化和数字油田的建设和发展 提供借鉴。 关键词：油田企业信息化数字油田虚拟价值链 北京交通大学硕上学位论文 a b s t r a c t i n2 1c e n t l l r y ，t h e9 1 0 b a le c o n o m yh a se m e r e dm ei n f o m l a t i o na g e i n f o m l a t i o nh a sb e e nb e c o m i n go n eo fi m p o r t a l l tm e a s u r e sf o re m e r p r i s e s t ow i nt h em a r k e ta n dc o m p e t i t i o n 1 1 1o l l rc o u n t r y ，m o s to fo 订f i e l d sa r e a l m o s te x h a u s t i n ga f t e r t h ed e v e l o p m e n ta b o u tf i f t yy e a r s i ti so n eo ft h e m o s ti m p o r t a n tp m b l e m sf o rm eo 订f i e l dc o m p a n i e st h a th o wt oi m p r o v e t 1 1 em a n a g 锄e n t ，u p g r a d et h et e c l l l l i q u e s ，r e d u c et h ec o s to fp e t m l e u m p r o d u c h o n ，i n c r e a s em ep m f i t h 1r e c e n ty e a r s ，t h ed e v e l o p m e n to ft 1 1 e d i g i t i z e do i lf i e l dt h e o r y 卸dt h ec o m p a n yi n f o m a t i o i l i z a t i o n 1 e o r yh a s p m m o t e d t h e r e b u i l d i n g o fm e e n t c ：【p r i s e a 1 1 dt h e r e f o 订n i n g o f i n f b n n a t i o i l i z a t i o n t h ec u e n tt h e o r yo fd i g i 廿z e do i l 五e l dm e o r yi sb a s e do nt h ev a r i o u s d i 舭r e n tt e c h n i c a lv i e w st ob u i l dm o d e l i nt 1 1 i sp 印e r ，t 1 1 ed 蟾i t i z e do i l f i e l dm o d e lo fc o v e r i n ga l lo fm ep m c e s so fo i lf i e l dc o m p a n ya n da i m i n g t ot h ei n c r 锄e n to ft h ec o m p a n yi sb e e nt r i e dt op r o p o s e ，a n di tw o u l d p r o v i d eg u i d a l l c ef o rt h e s h a r eo fi n f b n n a t i o na n dm ei n t e g r a t i o no f o p e r a t i o n t h i s p a p e ri sc o m p o s e do ff i v e s e c t i o n s h 1f i r s t s e c t i o n ，t h e b a c k f o u n d ，p u r p o s ea n ds i g n i f i c a n c eo ft h i sr c s e a r c ha r er e v i e w e d h l s e c o n ds e c t i o n ，t h e 1 e o r yo f e n t e r p r i s ei n f 0 硼a t i o n i z a t i o na n dt h ea i l a l y s i s f o rm et y p i c a le m e r p r i s ei n f o r r n a t i o n i z a i i o ns y s t e ma r ei n 仃o d u c e d 丘r s t l y ， t h e nm r o u g hc o m p a r i n gt h eo i lf l e l de n t e 甲r i s ew i t ht h er l o n “c o m p a n y m ew a yo fr e a l i z i n go i lf l e l de m e 印r i s ei n f o 肌a t i o n i z a t i o nc a nb ea r r i v e d ， n a m e l yb u i l d i n gt h ed i g j t i z e do i l f i e l d n l et h i r ds e c t i o np r e s e n t st h e d e f i n i t i o no r i g i n ，i m p l i c a t i o na n dm ef e a t u r eo fd i g i t i z e do i lf i e l d ，a n d i n t r o d u c e st 1 1 ei n n u e n c et om a n a g e m e n t i nt h ef o u r t hp a n ，i ti sb e e n a i l a l y z e d o fc l l i n e s eo i lf i e l d e n t e r p r i s e i n f b r i l l a t i o ns i t u a t i o na n d e x i s t e n c eq u e s t i o n sa tp r e s c n t h 1t h ef i 胁s e c t i o n ，i ti sb e 肌c o n 仃a s t e da i l d a n a l y z e do ft h ee x i s t i n gp a t t e mo fd i g i t i z e do i l 丘e l df o rt h et i m eb e i n g ， t h e nt h en e c e s s a r yt ob u i l dd i g i t i z e do i lf i e l dm o d e lt h a tb a s e do nv i r t u e a b s t r a c t v a l u ec h a i ni sp r o p o s e d a n db a s e do nt h i sm o d e l ，t h ep i d g r 锄o fs h e n 9 1 i o i lf i e l dt ob u i l dd i g i t i z e do 订f i e l di s p r o p o s e d a t1 a s t ，i t i sb e e n p r o s p e c t e do ft h ee f r e c t i v e n e s so fd i g i t i z a t i o ns h e n 9 1 io i lf i e l d h 1 1 ep r e s e n tp a p e r ，i ti sb e e np r o p o s e dt h em o d e lo fd i 百t i z e do i l 丘e l db a s e do nv i r t u ev a l u ec h a i nt h r o u g h 1 ea n a l y s i so ft h ed i g i t i z e do i l f i e i dr e s e a r c ht h e o r e t i c a l l ya n dt h ec u e n ts i t u a t i o na 1 1 dp r o b l e mo fm e c h i n e s eo i lf l e l de n t e r p r i s e sh a r d w a r es ”t e m ，d a t ai n f o 珊a t i o na s p e c t ， a u t o m a t e dc o n s t n l c t i o n ，既心c o n s 廿1 l c t i o nl e v e la 1 1 do r g a n i z a t i o nt r 0 0 pa r e a l s ob e e nr e v i e w e d a c c o r d i n gt ot h eo i l 丘e l de n t e r p r i s en a d i t i o nv a l u e c h a i n “p r o p o s e sv i r t u ev a l u ec h a i n f i n a l l yi t i sb e e np r o p o s e dt h e i m p l e m e n t a t i o ns c h e m eo fs h e n 9 1 io i lf i e l d d i g i t a lo i lf i e l d ，ni sb e e n e x p e c t e dt h ep r e s e n tp a p e ri sf 各v o r a b l et ot h ed i g i t i z a t i o no fs h e n g l ia n d o t h e r0 j 】6 e 】d s k e y w o r d s ： o i le n t e r p r i s e si n f o r m a t i o n i z a t i o n d i g i t a lo nf i e l d v i n u ev a l u ec h a i n 北京交通人学硕士学位论文 y 8 7 8 9 8 3 独翎性声明 本人声嚼，质壁交的学位谂文是我个人在学蝼撂嚣下遴嚣敬鹾 究工作及淑得的研究成莱。尽本人所知，除了文中特别棚班标注和致 谢豹趣方努，论文中不髓食其德入已经发褒或撰霹过豹磷究袋鬃，氇 不包含为虢得北京交道大学或其他教学机构的学位或证书而使用使 鬻过鹣秘精。与我一越工 窜鹩潮惑对搴嚣秀究掰徽鹣任秘贡献基凌论文 中作了明确的蜕明并表示了谢意。 本人签名：彦 强 麓：够年f 弼，鞲 1 绪论 1 1 研究背景 我国各油田经过近几十年的勘探开发，目前有些油田已进入开发 中后期，勘探开发难度越来越大、结构性矛盾日益突出，生产成本居 高不下，已经制约了油田的发展。 二十世纪九十年代以来，国内掀起了建设信息化企业的热潮。石 油企业与其他国内特大型企业一样，正在致力于企业信息化建设。目 前，中国石化集团公司所属各大油田均已建成覆盖全局、以光纤为主 要媒介的内联网络，拥有上网计算机数万台，基本保证了科研、生产、 经营管理等信息的沟通。近年来，各油田分公司、股份公司先后建成 了勘探开发数据库等服务于油田开发和生产经营管理的多种数据库。 与此同时，按照中国石化的e r p 系统的实旋规划，各油罔有限公司也 将在几年内建成实施e r p ，努力朝着数字油田的目标迈进。 但是，油田企业的核心业务是原油开发，其核心竞争力是原油采 收速度和原油采收率，从这个角度来看，油田企业多年来建设的各种 信息系统之间协同工作的能力还不高，信息共享程度低，对信息处理 应用的层次低，局限于提供数据和资料，没有形成以信息为中心的生 产组织体系，不同业务之间不能很好的进行资料和数据的共享，没有 形成统一的数字化平台。 1 2 研究目的和意义 作为油f 日的核心业务部分，油用企业也面临着稳产老区块、提高 采收率，探索新区块的高速高效开发模式等现实任务。当前，许多油 田开发企业提出了提高核心竞争力、建设信息化数字油田、实现持续 稳定发展目标的战略，力图通过信息化实现企业再造。 本论文的主要目标在于通过分析现有的油罔企业信息化理论和 数字油田理论，找出现有理论的弱点；然后对油田企业的信息化现状 进行调查与分析，发现其问题，在此基础上分析油田企业的传统价值 北京交通大学硕士学位论文 链，建立基于传统价值链的虚拟价值链，并提出基于虚拟价值链的数 字油田建设模型；最后提出胜利油田基于虚拟价值链的数字油田实施 方案，验证信息化理论和基于虚拟价值链的数字油田理论的正确性， 帮助油田企业明确信息化和数字油田建设思路和投资方向，提高油田 企业信息化建设水平，从而提高核心竞争力和管理水平、降低生产成 本。 1 3 研究方法 本文在实际研究中，主要运用以下方法： ( 1 ) 油田企业信息化数字油田文献、论著及权威期刊的检索 本文查阅和分析了大量与油田企业信息化相关的文献及权威期 刊，以系统框架为索引对当油田企业信息化和数字油田问题进行挖 掘，并且利用系统框架及由其衍生出的问题对数字油田的理论进行提 取。 ( 2 ) 现场实际情况的调研 以具有石油开发企业典型意义的中国石化胜利油田有限公司为 例，重点调研其下属油田东辛采油厂信息化建设进程中存在的问 题，结合油田企业信息化和数字油田建设的相关理论，分析问题产生 的原因。 ( 3 ) 数字油田理论和虚拟价值链等理论方法的借鉴 本文借鉴数字油田理论和虚拟价值链等众多理论，认真分析油田 企业信息化和数字油田所涉及的问题，希望借鉴和利用某种理论及方 法来建立数字油田模型并提出具体实施方案。 ( 4 ) 案例分析的实证研究 通过对油田企业信息化中存在的问题进行分析，结合提出的基于 虚拟价值链的数字油田模型，结合实际提出胜利油田数字油田建设模 型，从而为油田企业信息化和建设数字油田提供借鉴。 数字油田相关理论 2 数字油田相关理论 2 1 企业信息化理论 2 1 1 企业信息化的涵义 “企业信息化”是“信息化”概念在企业的具体实践，是社会信 息化、国民经济信息化的重要组成部分。综合起来说，企业信息化是 指企业利用计算机、网络技术等先进技术，融合现代管理理念，通过 对信息资源的深度开发、利用，不断提高企业生产、经营、管理、决 策的效率和水平，整合企业内外部资源，从而提高企业经济效益和企 业竞争力。企业信息化体现了集成化、系统化、规范化、创新性的管 理思想，将企业的生产过程、物料转移、事务处理、现金流动、客户 交互等业务过程数字化，通过各种信息系统加工生成新的信息资源， 并合理配置企业资源，使企业能适应瞬息万变的市场竞争环境，求得 最大的经济效益。 从内容上看，企业信息化主要包括： ( 1 ) 生产过程的自动化。如，制造资源计划( 蛐r p ) 、企业资源 计划( e r p ) 、计算机集成制造系统( c d 讧s ) 等。 ( 2 ) 管理手段的自动化。如，管理信息系统( m i s ) 、办公自动 化( o a ) 、决策支持系统( d s s ) 、客户关系管理系统( c 砌) 等。 2 1 2 企业信息化的发展历程 从信息系统在企业中应用的广度和深度来看，企业信息化经历了 电子数据处理、管理信息系统、决策支持系统、战略支持四个阶段。 ( 1 ) 电子数据处理阶段。从5 0 年代到6 0 年代，企业应用计算 机的目的在于改进组织的操作和数据流，主要用于业务处理、记录和 保存企业生产经营过程中产生的大量数据以及传统会计工作。 ( 2 ) 管理信息系统阶段。从6 0 年代到7 0 年代，在上一阶段的 基础上企业获得了大量的业务数据和资料，企业对计算机应用的需求 北京交通大学硕士学位论文 也就提高到了如何将这些数据资料加以整理和处理以供管理使用，于 是出现了管理信息系统，相应的就产生了生产管理信息系统、销售管 理信息系统、财务管理信息系统等。 ( 3 ) 决策支持系统阶段。管理信息系统都是基于或围绕业务信 息处理建立起来的，其目的在于快速有效地提供管理部门所需的信 息，它解决的是结构性的问题。7 0 年代到8 0 年代开始出现的决策支 持系统，可以通过人机交互作用，解决高层管理中的半结构化和非结 构化的决策，有力地支持了高层的管理工作。 ( 4 ) 战略支持阶段。8 0 年代以来，随着计算机及网络技术的快 速发展，信息技术在企业中得到了更广泛的应用，相继产生了经理信 息系统、专家系统等，同时信息技术在企业中的应用开始走向集成化 和网络化，广泛地为企业各个层次、各个部门的经营管理工作提供了 支持。 2 0 世纪9 0 年代，在企业内部网络应用的基础上，信息系统的应 用逐步从内部向外部拓展，出现了以互联网为代表的新的经济形式。 企业信息化在概念和功能上覆盖了上述全部内容。从应用层次上看， 企业信息化经历了从简单到复杂的过程，支持的管理活动从低层的事 务层向高层的管理决策层扩展；从对信息的认识和管理程度上看，信 息系统从最初的以资料管理为中心，发展到将信息作为重要的战略资 源进行管理，进而进展到知识管理；从技术上看，经历了单机管理、 系统管理、网络管理的发展过程；从网络结构形式上看，信息系统应 用经历了企业局域网、企业内联网、外联网等阶段。 2 1 3 企业信息化的意义 a 对企业运作方式产生的影响 信息化企业的运作方式与传统意义上的企业相比，发生了很大的 变化。 ( 1 ) 信息交流多样化企业信息化使得组织之间信息交流的方式 变得灵活多样，使得传统自上而下或自下而上的信息交流方式变成横 向交流、纵向交流或越级交流变得可能。凭借网络信息系统，设置相 4 数字油硼相关理论 应权限减少了对信息的篡改，并加快了信息的传递速度，使企业的决 策者和领导者能够及时获得更多真实的、可靠的信息。 ( 2 ) 组织机构扁平化企业信息化可以打破传统的严格的部门界 限划分，使管理者可以管理更多的下属。同时由于系统权限的设定， 计算机可以代替人为的监督，过去的统计工作人员、分析数据的人员 由于企业的信息化而变得多余。扩大控制范围和人员的裁减使得组织 趋于扁平化。 ( 3 ) 管理决策得以强化企业信息化使得信息传递的速度和质量 得到了有效的保证和改善，同时计算机强大的数据处理能力和辅助决 策能力使管理者能在第一时间得到最新的信息资料和统计数据，从而 提高了企业领导决策的准确性。 b 可促进建立现代企业制度 国有大中型企业要完成从传统计划经济体制向市场经济体制的 转变，建立现代企业制度，信息化将是有力的工具。信息化渗透于企 业生产经营和管理决策的各个方面，增强了企业的竞争能力。我国大 中型企业只有充分利用好现代的信息化技术和手段，才能更快地建立 现代企制度，增强竞争力。 c 可提高企业间的协作能力 以资源共享、信息共享、合作竞争为原则建立的企业间信息网络， 为企业与供应商、企业与客户、企业与合作伙伴甚至企业与竞争对手 之间的合作提供了一个新型的工具。不同的企业可以充分利用自己现 有的资源，发挥各自优势，共同开发市场，取得共同的竞争优势。 d 可提高企业快速反应能力 现代企业的竞争能力，很大程度上是体现在企业应对市场不断变 化的需求的反应能力上。当企业熟练广泛采用信息技术时，可以按照 市场变化的要求重组企业业务流程，建立快速反应的企业运营机制， 北京交通大学硕士学位论文 通过计算机网络不断地对企业运营和市场需求进行监控，及时地发现 自己内外部发生的变化，并迅速对变化做出有针对性的反应。 2 1 4 油田企业的信息化策略 与一般意义上的企业不同，油田企业具有以下一些独特的方面： ( 1 ) 操作对象不具可视性 油田企业的生产和管理的对象是油藏。一般油藏都埋藏于地下几 百米至几千米，因此没有办法通过直观的方法了解和研究它。目前对 油藏的直接处理方式是通过地震曲线图和其他相关的资料进行描述， 这也就要求油田企业在选择信息化道路的时候必须考虑到用直观、形 象的方式对油藏进行表述的问题。 ( 2 ) 生产过程的可预见性低 在对油藏进行采掘的过程中，所采取的各类生产动作大都是难以 准确地预见结果的。换句话说，油田企业生产的风险要远远大于普通 企业，比如，根据地震资料解释某地区可能会有原油，但实际钻井的 结果却没有。这种极高的生产风险要求油田企业信息化必须能够尽量 规避这些风险。 ( 3 ) 生产场地分散 油田企业曾被形象地比喻成“没有围墙的工厂”，就是说油田的 生产场地极为分散。以胜利油田为例，所辖各个油田分散位于山东省 1 2 个地市，油区面积达数万平方公里。生产场地分散带来的结果就是 生产管理难度加大、生产数据不利于迅速反应出来。 ( 4 ) 企业间协作要求高 油田生产是个集合体，涉及到勘探、钻井、作业、集输、储运等 等多个企业实体，供应商众多。油田生产是否能够丁f 常运行，上述企 业的合作是关键，这些企业对于油田企业来势已经远远不是一般意义 上供应商的含义了。因此，油田生产对于企业之间的协作要求要远远 大于普通的企业，油田企业信息化必须能够让这些企业与油田企业一 起，更有效率的进行合作。 上述特点，决定了油田企业必须选择更加切实有效的信息化模 式，因而需要构建一种广泛意义上的、具有油田企业特色的信息化模 数字油田相关理论 式来促进油田企业的发展。近年来不断发展的“数字地球”、“数字油 田”理论为油田企业实施信息化提供了一种新的思路。 2 2 数字油田的涵义和特征 数字油田是根据“数字地球”而提出的，它是“数字地球”的一 个重要的领域，可以将其译为“d i g i t a l0 i 1f i e l d ”。 2 2 1 “数字地球”概述 1 9 9 8 年1 月，美国前副总统a lg o r e ( a 1 b e ng o r e ，j r ) 在加利福 尼亚科学中心的o g c ( o p e ng i sc o n s o r t i u m ) 会议上作的题为“数字 地球：对2 1 世纪人类星球的认识”( t h ed i g i t a le a n h ：u _ n d e r s t a i l d i n go u r p 1 a n c ti nt 1 1 e2 l s tc e n t u r y ) 的演讲中提出了数字地球的概念，并很快引 起了许多国家高层领导人和科学家们的积极响应。 a lg o r e 对数字地球的定义是：以地球坐标为依据的、具有多分 辨率的、由海量数据组成的、能立体表达的虚拟地球。 从数字地球的定义可以看出，它实际上是信息化的地球，描述了 地球上各类信息的空间分布和时间序列的共同框架，是对整个真实地 球及其相关现象的统一认识，同时也是地球科学与信息科学的高度综 合。它的研究对象不仅限于地球表层的物体和信息也包括电离层到莫 霍面的信息。数字地球是一个全新的科学领域，是科学技术发展的最 高目标，综合运用了计算机网络技术、数据库理论、r s 、g p s 、g i s 和虚拟仿真等现代的信息技术。它的技术框架支撑主要有计算机网络 宽带技术、计算科学、海量存储技术、数据卫星图像处理技术。“数 字地球”是面向社会公众开放的多维网络信息系统，为地球科学知识 的发展创新和企业的信息化建设提供了一个信息平台。 2 2 2 数字油田的涵义 进入2 l 世纪以后，我国油田的勘探和开发数据库较以前都有了 长足的发展和进步。但由于油田又有着自己的特点，使得石油数据库 北京交通大学硕士学位论文 开发者们力不从心：如何将数据资料进行合理地获取、整理、分析得 出有利于管理者决策的决策信息；如何将油气从勘探、开发、运输到 炼制等生产经营活动的整个过程加以描述；以及如何将油田的立体空 间内有关零散的数据和信息组织起来。这些问题的解决都将依赖于未 来数字油田的建设。 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 科学技术和现代的石油信息技术，对整个油田及其相关的整个领域的 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。 2 2 3 数字油田的特征 仿照数字地球，多数观点认为，数字油田应具备以下四个特征： 4 s ：数字油田的首要特征就是从3 s 技术( 地理信息系统g i s 、 全球卫星定位系统g p s 和多波谱数字化遥感r s ) 和数据，扩展到4 s 技术和数据，即增加了地下成像、建模和工程技术数据( s u b s u r f a c e i m a 百n g ，m o d e l i n 舀a n de n 舀n e e r i n g ) 。 4 i ：虚拟现实透视化( i 姗c r s i v ev i s u a l i z a t i o n ) ：三维可视化的最 新进展具有质的飞跃，即虚拟现实透视化。当观测者、操作者和决策 者都浸入到数字化信息的多维图像里面时，他们能够用透视的、确切 空间坐标的和全方位的人机交互方式来提高信息分析和理解能力；信 息交互网络化( i n t e n l e te n a b l e d ) ：从局域网、广域网到互联网基于对 象的分布式信息传输、共享、交互和存储，是数字油田的信息基础； 信息管理集成化( i n t e g r a t e d d a t a w a r e h o u s i n g ) ：单一的常规数据库技 术远远满足不了海量和多源的空间数据融合、集成、交互和信息提取。 基于多源、异构和面向对象的数据仓库技术，包括数据挖掘和数据聚 集( d a t a m 幽ga n d d a t a f u s i o n ) ，是实现跨平台、分布式、互操作和 实时的数字油田系统的数据核心技术；应用模型智能化( h l t e l l i g e n t m o d e l i n g ) ：建模过程中的图像信息智能提取和优化，例如空间几何与 属性分布的离散光滑插值、建模流程的智能化更新和随机数据变化的 自动建模、实现模型中的智能化预测预报预警等。 4 g ：是指数字油田的根本目的，实现油田开发的对象一油藏的定 量模型和模拟，即至油藏的地质( g e o l o g i c ) 、地球物理( g e o p h y s i c s ) 、 数字油田相关理论 地质流体( g e o - n u i d ) 和地质钻探( g e o d r i l l i n g ) 的定量模型和模拟。 4 d ：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 维( 3 d ) + 时间维( t ) 。 2 3 数字油田应用效果预测 数字油田是油田企业生产、科研、管理和决策的综合基础信息平 台。它将对油田企业的各级信息化建设起着统领和导向的作用。数字 油田已经表现出广阔的应用前景。 第一，可实现数据集成、改善用户界面。获取信息并编制井筒柱 状图和地质一地震剖面图是油田地质的基础工作。数字油田可以迅速 地汇集大量有深度属性的信息：地质、地球物理、地球化学、钻井工 程、试油和生产测井等数据，并以柱状图和剖面图的方式灵活地组合 展现。地质数据库的基础应用平台将摆脱菜单窗体的束缚，在数字油 田系统中充分展示它丰富的资源，成为油田地质人员辅助研究和制图 工具。 第二，可快速获得企业外部环境信息的支持。借助数字地球技术 还可以获得油田信息以外的基础信息，如地籍、气象、水文、天然地 震、植被和其他矿产等与空间系统有关的信息，有助于油田区域内的 管理、建设、环境保护和自然灾难的预防。 第三，可实现油田业务与技术的整合。数字油田以地理空间信息 为基本平台，油田的各种空间实体被自然地组织在一起，将彻底打破 油田各专业信息平台横向分割的局面。数字油田的建设将可以迅速地 形成集勘探一开发一工程一集输为一体的油田信息系统。 第四，可实现跨地域协同工作，紧密连接生产经营的各个环节。 油田一般远离城市，资源和设施分散于边远的戈壁、沙漠、草原或海 上，许多油田或探区是在人迹罕至的地区，决策和管理层难以感性地 了解油田的自然环境、地质、工程、建设、交通的真实情况。数字油 田可以将油田的复杂性整体客观地展示给管理者，有利于及时掌握情 况、客观分析问题和正确决策。在数字油田的支持下还可以在勘探、 施工、建设的各个阶段提前对工程进行合理的规划，使许多部署方案、 开发方案在选址、选线、运行环节上更合理，降低风险，提高经济效 北京交通大学硕士学位论文 益。 第五，可促进资源整合，大大增强企业竞争力。数字油田技术将 改造现有的公司模式，使之更趋合理、更加高效。数字油田将帮助油 田企业有效地调度各类资源，形成最佳配置。数字油田还将大幅度提 高企业人力资源的整体素质，使人和企业达到高度融合，最大限度地 发挥人的主动性和创造性，并为油田企业创造更大的利润。 第六，可实现油田状态自动监测。在数字油田支持下的油田自动 监控系统，可以将油井瞬时生产信息与地质信息有效叠加，为油田开 发的优化决策提供直观、动态的信息，实现控制注水、稳定产量、均 衡生产、提高采收率的目标。 第七，可建立虚拟的数字地质模型，实现油藏描述的可视化和互 动性。数字油田为石油地质的研究提供了科学计算的强大工具，为解 决时间和空间大跨度的地质过程实验问题提供了可能性。在油藏描述 软件中，能直观地显示油藏的几何形态和油藏属性参数分布特征的油 藏三维可视化技术，可能会成为数字油田的基本功能。地学领域的数 字模型技术将在数字油田中得到充分的运用和发展。 第八，可实现地面建设全面信息化。在数字油田系统上可以方便 地集合设备管网密集的矿区信息、几万公里的油气长输管线和配套的 几万座原油储罐信息，建立起“数字矿区”、“数字油气储运”等系统， 形成数字规划、管理、安全监测、设计制图的能力。在城市化程度很 高的油田居民区，数字油田可以包含“数字城市”的内容，如房地产、 物业、交通、电子商务等。 2 4 数字油田与油田企业战略 2 4 1 数字油田带来油田企业管理的转变 过去3 0 年帕_ 】，从我国油田开发各单位到石油、石化集团公司各 院所，都以建立和运作大型计算中心为主要技术投入，几十甚至上百 个节点的超级计算机、并行机和各种先进的软件系统，几乎应有尽有， 目前广泛的应用于地震处理、解释和油藏数模等生产项目。可以说， 油田大型计算中心是到目前为止油田第一次创业的主要技术标志之 1 0 数字油田相关理论 一，为过去3 0 年我国石油天然气基本自给自足提供了油田基础技术 条搏。 从1 9 9 3 年起，中国成为石油净避口国。2 0 0 0 年我国原油和成品 油进鄹达到了7 1 0 8 t ，占到了国内总消费量的4 0 以上；2 0 0 4 年我 国仅原油进口就达到了1 2 1 0 9 t ；据商贸部预测，2 0 0 5 年我圜原油进 口将达到1 3 1 0 9 t ，并且今后将保持定幅度的增长。这些数字对于 中国石油行韭_ 犟蟊国民经济意味着巨大擒战。同时，莺主资源都信怠中 心全球资源战略研究的认为，中国石油资源潜力仍然相当巨大，尚有 三分之：匏潜力待搽赞。垂对中善石漉姿滚臻缓德鍪豹不是，中国石 油行业二次创业的说法逐渐为许多高层管理者和专家所接受。 孛嚣搬入煳，檬恚蕾中国正聪貉羞绩息化静瞧大挑战。这个 信息他指的远远不只是中国油气市场与国际接轨。2 0 0 5 年不到十个 月，油晶提价七次，对于中国这样一个还没有及时向掰经济转型的国 家来说，能源行业和国民经济诬受到豳际石溜的不断冲击。 数字油田战略为中国石油歼发企业带来了个转型的模式。对于 漓困来说，在数字涟丽这祥一令集诗嚣、瓣终秘攒境豹系统曩，绩统 的数据处理与解释分析分隔、传统的单人工作站式解释分析，将转型 为多学辩嚣驮瓣浸入裂缝下各糖数据棼耱撼痿涟藏摸黧孛麴霹横、可 交互的三维图像，专家们可沉浸其中，用声控成各种感应交曩直接调 动和分辑数据、寻找圈闼酒藏、透视其储层空间分布、计算其储量和 误差、比较各风险开发模型、设计并彼和钻并轨迹、无缝集成油井生 产数据潮油藏数模结果、发现剩余油藏和隐蔽油藏，从而极大地降低 开发成本；同祥重要静是，在这样一个空间信怒数据中心里，皴术蕊 工和管理决策者不再限于传统方式那样审查报告图隳和听取多媒体 奔绥寒综合决繁，链们帮专立入虽一熬，通过声控或其它交互，浸入 到工作区的圈闭和油藏周围，甚至沿糟要布的井迹，触摸那些储层， 亲錾其境建捡凑成果，调看不潮思路於建摸穗模拟结鬈，扶恧达到降 低风险、优化决策的目的。 2 辱2 数字油瀣战略与总体战略的关系 金、监战略楚青层次的。一般情况下，一个企监静战貉俸系毽摇三 北京交通大学硕士学位论文 个层次：企业总体战略、经营领域战略和职能战略。而且，各个战略 层次不是孤立的，而是互动的，并形成完整的企业战略体系。它们之 间的关系可以用图2 1 表示。企业总体战略对经营领域战略和职能 战略具有指导意义，而经营领域战略和职能战略对企业总体战略具有 支持作用。 图2 1 企业战略体系图 在图2 1 中，企业总体战略下面是财务战略、人力资源战略、 营销战略、科研开发战略、供应战略和信息化战略等职能战略，再往 下是经营领域战略。信息化战略是整个企业战略体系中的一项职能战 略。但是，油田的数字油e f = i 战略不仅是作为职能战略的信息化战略， 同时也是公司总体战略的一部分。可以说数字油田战略是总体战略与 职能战略的混合体，与其它的职能战略相比，数字油田战略具有较高 的地位，见图2 2 所示。因此，数字油田发展战略既需要作为企业 总体战略的组成部分进行宏观分析，同时还需要作为职能战略进行具 2 数字油田相关理论 体的规划和计划，并使之成为企业总体战略实施与控制的关键内容之 一。这也正是数字油田发展战略与一般意义的信息化战略的区别所 在。 网 | 发展战略l i一 图2 2 数字油田发展战略与各战略之间的关系 数字油田建设是油田战略目标和油田生产经营实际的需求，有其 深刻的应用和技术背景。 2 4 3 数字油田发展的阶段性 数字油田或数字化油气企业是国内外石油开发企业信息化建设 共同追求的远景目标，但它的实现不可能是一蹴而就的。国外大油田 企业的信息化建设也是在教训中成长着，经历了从拒绝到接受、从无 序到有序、从局部到整体、从战术到战略的过程，是一个阶段、一个 阶段地走过来的，而且也走过很多弯路，也有很多教训。同时也应该 看到，信息技术的应用伴随着企业管理的变革是不断地变化的。 一个企业要最大限度发挥信息技术的作用，顺利地实现企业业务 流程的再造，至少要经历四个过程：一是重组企业的生产经营管理活 动，为企业引进信息技术搭建良好的管理环境；二是构建信息技术体 系结构，为信息技术应用建立良好的框架；三是将信息系统的功能与 整个企业组织的生产经营管理活动整合起来；四是信息技术促进企业 自身的进步，完成企业再造。 北京交通大学硕士学位论文 因此，企业的信息化是一个渐进的、学习的过程，我们只有尊重 自然规律，客观地评价和认识我们企业信息化建设的水平和阶段，采 取切实可行、具有前瞻性的策略，积极稳妥地推进信息技术在企业中 的应用，才能取得有效的效果。 d 基于虚拟价值链的数字油田建模 3 基于虚拟价值链的数字油田建模 3 1 数字油田模式分析 数字油田的概念诞生之初还比较模糊。r 前，各方面的专家和学 者对数字油田的概念有着不同的解读。例如，研究石油地质的人认为 数字油田就是油藏的数字模拟，是油藏的虚拟可视化模型，可以帮助 地质研究人员更好的理解和解释油藏；从事石油开发工程工作的人则 认为，数字油田是各种生产信息系统的综合，是能够有效降低劳动者 劳动强度、实现生产自动化的信息系统；而从事信息管理工作的人员 则把数字油田看作是用信息化手段管理油田企业的基础，认为数字油 田就是油田运转的“神经中枢”。 虽然这些理解出发点小同，表述不一，内容亦有所差别，但是都 对数字油田的概念进行了细化和扩展。总体来说，大部分专家和学者 都侧重于数字油田的技术含义。例如，上文所述仿照数字地球而定义 的数字油田。 本文认为，数字油田主要包涵了以f 几方面的内容：a ，数字油田 的主动者是数字化的人；b 数字油田是油田自然状态的数字化信息虚 拟体；c 数字油田是数字地球模型在油田的实际应用；d 数字油田是数 字化的企业实体；e 数字油田足油田应用系统的集成体。 本文在研究数字油用的同时兼顾了数字油用在管理方面的内涵， 认为数字油出实质上是以数字化信息为资源、网络交互为动脉、知识 管理为特征，集信息、硬件、软件和功能为一体的信息系统集成体。 也就是说，数字油田不仅仅是技术目标，更是管理目标。为了显示区 别，本文将一般的数字油田的概念称为狭义的数字油田，而将本文提 出的数字油田称为广义的数字油出。 为了对比不同专家与学者对数字油田的观点，本文把各种观点划 分了若干派别，并用表31 加以表述。不同流派学者主张不同的数 字油田模式，这种划分方法不一定准确，只为了更清晰地显示各种数 字油用内涵的差别。 字油田内涵的差别。 北京交通大学硕士学位论文 表3 一l 广义和扶义的数字油田对扰 广义的数字油田狭义的数宇油田 ( 企业再造模式) 地质模式工程模式数宇地球模式信息管理模式 l 、重视资源的重整与 1 、数字油田 恍化，突出数字油田 是油田地质1 、数字油田1 、数字油田是 1 、数字油田是 的战略意义 的数宇化模是油田专业数字地球的分企业的神经系 2 、数字油田是数宇化 型应用系统的支，与数字城统 的油田企业 2 、强调对地集成傩市、数字农业 2 、强调信息流、 3 、强调信息技术在油 质实排的模2 、强调应用等同类业务流、知识管 田的全面的、深层故 拟功能、模系统的整合、2 、强调数字地理、协同工作环 的应用，蓑颞各流派 型的互动性 数据共享和球的指导作用境和决策支持 数字油田的技术功能 和地质属性整体实用性。和g i s 的作用 和对企业实傩的改造 的精细度 作用。 分析上述广义和狭义数字油田模式，可以看出狭义的数字油田模 式都是基于技术的角度，重点反映本专业的需求。因此，基于狭义数 字油田模式建立的数字油田模型，必然的会有以下的缺陷： ( 1 ) 所反映的数字企业不够全面。比如，地质模式建立数字油 f ：f = | 的目的是为了直观的模拟显示出油藏在地下实际存在的状态，因而 他描述的整个区块的形象，是连续的；而工程模式建立的数字油田却 是基于一个个生产体，也就是单井，因而他所描述的形象却是离散的。 ( 2 ) 构建的信息系统数据无法共享。借用上面的例子，地质模 式的数字油田是静态的，而工程模式的数字油田所描述的单井的生产 数据是动态的，这两者之间的数据对对方都有参考价值，然而却无法 直接共享。 ( 3 ) 油田企业整体的知识管理缺乏统一。上面已经说到，油田 生产是多个企业协作的结果，这些企业中都有各自的专家，狭义数字 油田突出了本专业的知识的作用，必然弱化其他方面在油田生产中的 作用。比方说，地质专家认为某区块油层厚决定开采，然而实际情况 基于虚拟价值链的数字油田建模 却是现有的工艺条件使得开采的成本巨大，根本不具有盈利价值。这 样的矛盾在狭义数字油田信息系统中无法避免。 综上所述的原因，本文认为，应该从整个油田企业的高度来讨论 数字油田工作，有必要引入新的理论来指导数字油田建模。 3 。2 油田企业传统价值链分析 价值链的概念是1 9 8 5 年美国哈佛大学的迈克尔波特教授在其所 著的竞争优势一书中首先提出的，是指企业为顾客生产有价值的 产品或劳务而发生的一系列创造价值的活动。这些经营活动互不相同 又互相关联，共同构成了创造价值的一个动态过程，即价值链( v a l u e c h a i n ) 。波特从用户角度定义价值，不仅是从财务角度，而更重要的 是从战略角度来研究的。波特认为：企业创造的价值产生于一系列的 活动之中，如设计、采购、生产、销售、服务以及产品开发等等。这 些活动的有机联系，就形成了企业的价值链。在价值链中每一个能创 造价值的活动称为价值活动。一个企业的价值链和它所进行的各项价 值活动的方式反映了它的历史、战略和实施战略的方法以及这些活动 本身的经济效果。虽然同一产业的企业具有类似的价值链，但竞争企 业之间的价值链却往往有所不同。任何一种竞争战略都是为创造出超 过其成本的价值，而竞争企业