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辽河油田勘探数据库系统研究及设计 摘要 本文主要从辽河油田科研生产的实际出发，对辽河油田勘探数据库 的建设和勘探数据库的总体设计的基本思想进行了论证。研究探讨了按 照国际石油技术开放软件协会( p o s c ) 的数据模型e p i c e n t r e 及数据存 取与交换的标准设计勘探数据库的方法。提出了辽河油田勘探数据库建 设完整的总体设计方案和复杂应用系统的设计实施方案。 辽河油田勘探数据库总体设计以数据库技术和网络技术为基础，按 照p o s c 国际标准，采用e p i c e i q l r e 勘探数据模型和国际流行的三层体 系结构进行开发。数据库中包括地震、测井、钻井等勘探研究工作中所 涉及的主要数据。方案结合勘探工作的特点，对复杂应用系统的开发和 勘探解释工作站应用系统的成果数据进行了分析，并实现了复杂应用系 统的部分功能。 关键词：勘探数据库；总体设计；p o s e ；数据模型 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 a b s t r a c t b a s e do nt h ep r a c t i c a ls i t u a t i o no f e x p l o r a t i o na n ds c i e n t i f i c & t e c h n i c a lr e s e a r c h t h i sp a p e rp r o v i d e sd e m o n s t r a t i o n sf o rt h eb a s i ci d e ao i lt h eo v e r a l ld e s i g na n d c o n s t r u c t i o no f e x p l o r a t i o nd a t a b a s ei nl i a o h eo i l f i e l d t h em e t h o d f o rd e s i g n i n g e x p l o r a t i o n d a t a b a s ei ss t u d i e da n dd i s c u s s e d a c c o r d i n g t ot h ed a t am o d e l e p i c e n t r ef r o mi n t e r n a t i o n a lp e t r o l e u mo p e ns o f t w a r ec o m m u n i t y ( p o s c ) a n d t h es t a n d a r d sf o rd a t as t o r a g ea n de x c h a n g e t h i sp a p e rp r o p o s e st h eo v e r a l l d e s i g np r o g r a mf o rc o m p l e t ec o n s t r u c t i o no fe x p l o r a t i o nd a t a b a s ea sw e l l a st h e d e s i g n i n g a n d i m p l e m e n t i n gp r o g r a m f o r s p e c i f i ca p p l i e ds y s t e m i nl i a o h e 0 i l f i e l d o nb a s i so fd a t a b a s ea n dn e t w o r kt e c h n o l o g ya n dp o s ci n t e m a t i o n a ls t a n d a r d s ， t h eo v e r a l ld e s i g no fe x p l o r a t i o nd a t a b a s ei nl i a o h eo i l f i e l di sd e v e l o p e du s i n g e p i e n t r ee x p l o r a t i o n d a t am o d e la n d i n t e r n a t i o n a l l yp r e v a i l i n gt h r e e l a y e r a r c h i t e c t u r e i n c l u d e di nt h ed a t a b a s ea r em a j o rd a t ai n v o l v e di ne x p l o r a t i o n r e s e a r c hs u c ha ss e i s m i c ，l o g g i n ga n dd r i l l i n g c o m b i n e dw i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c s o f e x p l o r a t i o np r a c t i c e ，t h ep r o g r a ma n a l y z e d t h ed e v e l o p m e n to f c o m p l e xa p p l i e d s y s t e m a n dt h er e s u l t i n gd a t ao fa p p l i e ds y s t e mo fe x p l o r a t i o ni n t e r p r e t a t i o n w o r k s t a t i o na n dr e a l i z e dp a r t so f t h ef u n c t i o n so fs p e c i f i ca p p l i e ds y s t e m k e yw o r d s ：e x p i o r a t i o r ld a t a b a s e ：o v e r a ii d e s i g n ：p o s c ：d a t am o d e 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 月u吾 从9 0 年代初期开始，石油工业上游业务很大程度上依赖于信息技术，国内外各 大油气公司纷纷建立勘探数据库系统。勘探数据库建设和企业信息化建设已经成为 油公司提高勘探管理水平、提高效率和效益的基础。这主要体现在以下两方面，一 方面，勘探数据库可以为地质家、地球物理学家、油藏工程师等提供适应信息革命 时代的、全新的工作环境，可以方便地综合使用不同学科的数据和信息，提高企业 的效率和效益。另外一方面，勘探数据库可以使企业经营决策者和管理者能够及时 获得动态信息，做出正确的决策。 随着信息技术的快速发展，石油勘探数据库建设与早期的数据库项目相比已经 发生了许多变化，这主要体现在勘探数据库建设是石油工业上游信息化建设的一个 重要的基础组成部分，勘探数据库建设不仅仅是一个数据库项目，还涉及到组织管 理、基础设施建设、数据和信息的应用等。 目前，辽河油田勘探数据库已经具备了实施的基本条件。 在组织管理方面：集团公司重组后，辽河油田分公司领导十分重视油田信息化 建设，对勘探数据库建设尤为重视，成立了辽河油田分公司勘探数据库建设领导小 组，明确了辽河油田分公司勘探数据库建设的组织机构、职责范围。目前已基本形 成比较完善的组织体系。 在基础设施建设方面：辽河油田分公司已经建成一个比较完善的计算机网络。 网络由主干网、机关园区网和二级单位园区网三部分组成。主干网为油田分公司机 关和各二级单位之间的网络连接，1 9 9 9 年进行了升级改造，目前大部分已实现1 0 0 m 光纤连接；油田分公司机关园区也己改造成l o o m 快速以太网；二级单位基本建立 了园区网。 在基础数据库建设方面：在长期的勘探研究和专业应用系统的开发、应用过程 中，已经建立了一大批专业基础数据库。虽然这些数据库不是在统一的规划、设计 下开发的，在数据的管理、应用等方面存在很多问题，但是通过这些数据库的建设， 积累了大量宝贵的基础数据。这可为今后勘探数据库建设提供必要的基础数据。 在信息资源开发利用方面：辽河油田信息网基本形成了以网络为依托、以信息 主页为载体、以信息发布、浏览、传送为手段的信息服务体系。网上信息资源正在 不断的丰富。 在此基础上，2 0 0 1 年油田分公司下达了勘探数据库前期研究课题，经过近一年 的调研、论证和前期研究，到目前为止勘探数据库建设的各项准备工作基本就绪， 现在已经进入实施阶段。 本课题就是在这个背景下开始的。 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 1 绪论 1 1 课题研究的意义及背景 进入二十世纪以来，信息已成为决定经济增长的战略资源。信息技术的发展也 将成为推动经济发展、社会进步的核心技术。随着信息化进程的加快以及我国加入 w t o 和中国石油股份公司在海外成功上市，信息化建设对于任何一个油公司都变得 日益重要。为了适应新的形势的需要，辽河油田分公司将信息化建设作为关系企业 今后生存和发展的一项重要工作来抓，将勘探数据库建设作为信息建设的重点。 1 1 1 勘探数据库建设的必要性 石油的勘探开发过程是从数据( 信息) 一价值( 石油) 的转化过程，储量发现与 产品获取很大程度上是由数据转化实现的。石油勘探所取得的最直接的成果就是获得 了相关的数据，由于地质人员对探区的地质认识是一个逐步、反复的过程，所以数据 的价值不可能在一次使用中完全体现出来。价值隐含于数据之中，及时访问和分析数 据，是油公司获得价值的重要手段。因此如何管理好、保存好和利用好用巨额的投资 所获得的数据是油公司所面临的个巨大挑战和课题。 目前在勘探数据管理和利用过程中存在着以下问题： ( 1 ) 管理费用上涨，管理难度增加 随着勘探程度的不断提高，每年获取的数据急速增长，数据管理费用不断上涨， 管理难度日益增大。 ( 2 ) 数据管理手段和方法落后 数据存放分散：由于地质数据涉及的单位较多，有些数据存放在数据获取单 位，有些数据存放在使用单位，许多中间成果数据和最终成果数据甚至存放在个人或 某个小组手里，地质数据的存放十分分散。 介质多样化：由于以前地质数据大部分是手工记录，绝大多数的数据是储存在 纸介质上。随着现场综合录井仪等先进技术的使用，分析有了人机联作计算机等手段， 部分数据是储存在胶片、磁盘、磁带等介质上。 不同年代数据的标准和质量不一样：地质数据跨越了几十年的时间，各个时代 的技术和标准不同，数据项、格式和质量就各不相同。 基本上处于物理档案管理：从整体上讲，地质数据资料保存在资料档案馆( 室) ， 主要是人工借阅式，只有在局部应用方面实现了计算机管理。 ( 3 ) 数据利用率低 在研究中数据准备已成为瓶颈。随着计算机技术的高速发展，石油地质研究工 作如盆地分析模拟、圈闭描述评价和油气藏描述等，越来越依赖于计算机技术，基础 数据的准备直接影响到工作效率和质量，地震和测井已经数字化，然而存放依然分散 化，大量的数据需要临时准备和手工输入，成为最大的瓶颈问题。 据统计，在一项综合研究过程中，专业技术人员与研究人员查阅和准备资料时间 占总工作时间的6 0 一7 0 左右。图1 - 1 为研究人员工作时间分类统计饼图。 计划和决策缺乏数据的全面支持。油气勘探的计划和决策需要勘探工程、资源 储量和风险经济评价等多方面数据的支持，需要全面和历史地分析，象过去依靠手工 汇总和口头汇报式的决策，已经不适应信息海量增加的状况。 2 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 图卜l 研究人员工作时间分类统计图 f i g 1 1r e s e a r c h e r s w o r k t i m ec l a s s i f i c a t i o ns t a t is t i c ( 4 ) 数据面临严重丢失 由于数据存放分散性和介质的多样化，以及人员流动和组织结构的变化，各 类历史数据面临严重丢失的状况。 地质数据8 0 是纸介质的，过去纸张质量较差，常规保存期一般是2 5 3 0 年， 许多老资料已无法使用，不加以抢救原始数据将丢失。( 从许多油田分公司反映的情 况看，有些较早一些采集到的资料，纸介质已开始变坏，许多文字和数据开始变得无 法确认，如不及时抢救这些十分宝贵的资源，将会造成很大的损失) 。 地震和测井数据记录在磁带上，8 0 年代中期以前的资料面临着严重的掉磁现 象，再次利用难度较大。 有些地质数据在个人或小组手里，随着退休和机构变动这些数据也将散失。有 统计显示，每年因无序管理，数据索引或介质损坏造成5 - 1 0 的数据丢失。 ( 5 ) 常规的表现形式不能适应油气勘探开发日常性的研究工作( 如从三次资评 工作开始，要求盆地评价、圈闭评价、油气藏评价作为常规性工作) ，它们均需要大量 的地质数据作支持，但目前数据表现形式已不能适应需要。 ( 6 ) 数据管理不能适应勘探开发生产和研究工作的需要。由于大量的探井成果 资料没有形成数据文件存储在计算机中，因而无法在网上实现快速检索，达到高效利 用历史资料，为勘探开发快速决策提供科学依据。 因此，为了适应新管理模式和运行机制，加强辽河油田分公司的信息建设，必须 加快辽河油区勘探数据库建设的步伐，将石油勘探各个专业的数据有机地统一管理， 以高效和智能化的方式提供给用户使用， 1 1 2 勘探数据库建设的目的及意义 辽河油田勘探数据库建设的目的是实现： ( 1 ) 勘探信息高度集成； ( 2 ) 勘探信息全方位共享； ( 3 ) 数据资源建设正常化； ( 4 ) 数据管理正规化； ( 5 ) 提高勘探应用系统水平； ( 6 ) 提高勘探决策的及时性和准确率。 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 通过辽河油区勘探数据库的建设，将实现油田分公司勘探数据的体化管理， 避免油公司与服务公司分离后，数据留存在服务公司，造成调用不便与数据流失的 危险；同时可极大地提高数据使用效率、降低成本，提高研究人员的工作效率。有 利于大量数据和信息的综合使用与分析，加快数据价值向经济效益的转化。同时使 规划和决策更具动态性和综合性，增强宏观决策的时效性，缩短研究到决策的周期。 1 1 3 勘探数据库建设的可行性 ( 1 ) 在认识上，各级领导和企业员工已逐步认识到信息建设的重要性，为勘探 数据库的建设奠定了思想基础。 各级领导和企业员工已逐步认识到数据是油田的宝贵财富，数据库的建设是数字 油田建设的重中之重，通过勘探数据库的建设，可以提高研究人员的工作效率，降低 成本，加快数据价值向经济效益的转化，使规划和决策更具科学性、时效性，缩短研 究到决策的周期。 ( 2 ) 在技术上，软、硬件和网络技术为数据库建设提供了必要的技术保证。 网络技术的不断推广和应用的日益普及，网络带宽不断增长，网络传输能力越来 越强，网络已与企业的业务流程逐渐融合在一起，同时随着计算机技术的高速发展， 计算机的计算能力越来越强，价格越来越便宜；存储介质价格不断下降，以及多媒体、 数据库、g i s 等技术的飞速发展，使在网络上利用计算机存储和管理油田勘探开发过 程中的大量的各类数据在速度、容量、价格、易用性和技术等方面具有更大的优势， 这些外部条件为勘探数据库建设在技术上提供了强有力的保证。 ( 3 ) 在管理上，规范化的管理为勘探数据库的应用提供了有力的实施保障。 随着我国加入w t o 和股份公司在海外上市成功，股份公司和油田分公司在运行机 制和管理模式上已经实现了重大转变，在运行机制上向国外油公司靠拢，经营宗旨转 向以经济效益为中心，追求投资回报最大化，因此必须通过加强管理，建立完善的管 理制度，来降低成本，这些为勘探数据库的正常运行提供了有力的保障，同时数据库 技术的应用可大大的降低企业运营成本。 1 2 国外勘探数据库概况 1 2 1 国外勘探数据库建设的状况 国外油公司的信息建设起步较早，已经形成以p o s c 为工业标准的标准体系，出 现了象g e o q u e s t 的f i n d e r 、p g s 的p e t r o b a n k 、c g g 的p e t r o v i s i o n 等成熟的从数据 资料整理、数据加载到数据管理一整套的数据库、数据银行解决方案。挪威、美国、 英国、澳大利亚、巴西、俄罗斯、阿尔及利亚、印度尼西亚、法国、秘鲁、委内瑞拉 及日本等国家均先后建立了国家级和地区级石油数据库和数据银行，s h e l l 、 b p a m o c o 、e x x o n m o b i l 等国际石油公司也建立了自己的数据库系统，利用数据仓库、 数据挖掘等技术尽可能地实现数据到财富的转化。 1 2 2 国外勘探数据库的应用效果 国外油公司通过数据库和数据银行的建设获得了巨大经济效益，挪威原来地震磁 带用九轨和3 4 8 0 磁带保管，每年需要4 0 0 万美元。采用了数据库和数据银行管理以 后，每年仅数据存储介质节省2 0 0 万美元；挪威每一个工作人员年薪1 0 万美元，每 一个地球物理人员年薪1 3 万美元。原来管理数据要2 0 0 人，通过采用数据库技术进 4 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 行管理以后，管理数据只需1 0 0 人，每年可节省人员工资1 0 0 0 力美元；挪威从事石 油勘探开发的研究人员以前要用4 0 一7 0 的时间寻找数据。现在最少节省2 0 的时间， 每年在这方面就可节省资金2 6 0 0 万美元。 1 9 9 2 年挪威国家油管局和挪威三家石油公司共同发起创建石油数据银行，第一期 成果1 9 9 5 年启用后，挪威大陆架上作业的石油公司数据管理费用年节约4 0 0 0 - 5 0 0 0 万美元。1 9 9 7 年至1 9 9 8 年使勘探开发费用减少2 5 0 0 3 5 0 0 万美元。 秘鲁采用了石油数据银行后，发放勘探许可证的时间平均由过去的3 个月缩短到 3 周，发送资料的周期由过去的几周缩短到1 天。 同时，数据库建设极大地提高了工作效率，减少了研究人员搜集资料、加载数 据的时间，表卜l 是壳牌公司使用数据库和数据银行管理前后在地震数据收集加载 上花费的时间的对比。 工作内容利用数据库技术以前利用数据库技术以后 寻找数据l 、2 天几分钟 2 d得到数据1 、2 天到几个月不到1 小时 加载到虎用系统几天一一周几分钟 寻找数据几天几分钟 3 d 得到数据几天一几个月一7 c 加载到应用系统几天一一周几小时 表1 一l 壳牌公司使用数据库管理前后时间对比表 t a b 1 1s h e l lg r o u p t i m ec o m p a r i s o nc h a r tb e t w e e nn o tu s i n gd a t a d a b em a n a g e m e n t a n du s i n gi t 辽河油田勘探数据库系统研究披设计 2 勘探数据库建设规划 2 1 勘探数据库建设的原则及内容 勘探数据库的建设是一项复杂的系统工程，涉及到物探、钻井、测井、试油试采、 录井等多个专业和计算机、网络、管理等多种技术。通过分析辽河油田及其它油田勘 探数据库建设的历程，得到如下的经验和教训： ( 1 ) 勘探数据库建设是一个庞大的体系建设，以往的分散建设，不但造成了资 源浪费，而且数据不一致，最终数据无法使用。 ( 2 ) 勘探数据库建设是一项伴随着油田整个生存期的漫长的工程，数据在油田勘 探丌发过程中不断产生。以往重视系统建设，忽视数据建设和数据维护。 ( 3 ) 勘探数据库建设的巨大数据量要求要保证其质量，必须依靠一整套严格的 制度和质量控制体系，数据的入库必须在多级质量监控下进行。 ( 4 ) 勘探数据库建设应该和专业应用相结合，通过应用促进数据库的发展和建 设，加快数据到价值的转换，使数据库建设尽快获得经济效益。 ( 5 ) 在系统建设时应适用性与先进性相结合，满足用户需求的技术是最好的技 术，系统成败的主要因素并不取决于是否采用了最新的技术。 因此，辽河油田勘探数据库应按照“统一规划，统一标准，统一设计，分步实 施”的原则进行建设。 从工作内容上分为系统建设和数据建设，其中系统建设包括硬件系统建设、软件 系统建设、组织机构建设、管理制度建设等一系列内容，构成一个相互依赖相互制约 的整体。数据建设包括数据资源建设和数据资源管理两个方面，其中数据资源的建设 也可分为两个部分：数据的正常化( 即新产生的数据，按照数据的生产流程进入数据 库) 和历史数据的整理。 从专业数据方面分为地震、测井、钻井、录井、试油试采、分析化验、研究成果 等数据。 从数据分类上可分为结构化数据、文档数据( 包括普通文档和多媒体文档) 、图 形数据。 2 2 勘探数据库建设规划 2 2 1 组织结构规划 根据油f f l 分公司目前的组织机构和生产流程，数据库建设的组织结构分为四层( 如 图2 - 1 所示) ： ( 1 ) 领导决策层：由油田分公司、勘探处、研究院等领导组成勘探信息管理领导 小组，负责组织、协调勘探数据库相关工作。 ( 2 ) 管理决策层：由勘探处和项目部组成，负责对各二级单位进行管理以及协调 = 级单位之间的关系。 ( 3 ) 信息管理层：为研究院勘探数据管理中心，负责勘探数据库规划设计、标准 制定、系统建设与管理、数据管理与考核等。信息管理层包括网络管理人员，硬件管 理人员，软件人员，综合地质专业人员、试油试采人员、钻录井专业人员、物探专业 人员、测井专业人员。 ( t ) 实施层：由研究院、物探公司、钻井公司、录井公司、测并公司、井下公司、 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 钻采院等单位组成，以上单位为数据产生单位，负责日常数据准确、及时入库。 图2 - 1 辽河油田勘探数据库组织结构示意图 f i g 2 - ll i a o h eo i lf i e l de x p l o r a t i o nd a t a b a s eo r g a n i z i n gs t r u c t u r es k e t c hm a p 2 2 2 系统规划 2 2 ，2 1 网络拓扑结构 经过近十年的不断建设，辽河油田分公司已经建成一个比较完善的计算机网络。 网络由主干网、机关园区网和二级单位园区网三部分组成。主干网为油田分公司机 关和各二级单位之间的网络连接。 勘探数据库的主服务器设在研究院勘探数据管理中心，服务器通过1 0 0 0 m 光纤联 入企业园区网，钻井、测井、录井、井下、物探、钻采院等二级单位局域网通过 1 0 0 m 1 0 0 0 m 光纤联入企业园区网，各单位内部为i o m 1 0 0 m 双绞线接入。图2 2 为辽 河油田勘探数据库网络拓扑结构图。 图2 2 辽河油田勘探数据库网络拓扑结构图 f i g 2 - 2l i a o h eo i1f i e l de x p l o r a t i o nd a t a b a s en e t w o r ks t r u c t u r e 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 2 2 2 2 系统体系结构 目前较多企业的系统采用传统的客户机服务器和浏览器月艮务器二层数据处理 结构，图2 - 3 为传统的两层体系构架图。二层结构的系统拓展性差、安全性差、安装 和维护费用高，系统的二级结构之间缺乏交互性等原生性问题的存在，使企业很难适 应快速变革的商业环境。由于自身的基础架构难以解决跨平台的数据交互和系统快速 拓展等问题，使系统无法根据客户要求和市场的变化进行快速结构调整。 图2 - 3 两层体系构架图 f i g 2 - 3t w ol a y e r sa r c h i t e c t u r ed r a w i n g 三层结构是从原来的两层式结构发展起来的，从改变结构设计出发，通过应用服 务器一中间件，将商业和应用程序逻辑从数据库中分离到应用服务器，使得服务器的 负荷得以分割，具有在多个服务器件分配的可能。图2 4 为三层体系构架图。三层结 构使系统具有更高的效率，可以在较短的周期内迅速建立起灵活、安全、富有扩展性 的系统，同时可以根据用户的需要，在已建立的服务体系的基础上依靠现有的标准中 间件增加新的功能模块，以提高对用户服务的支撑能力，从而提高了系统的可扩展性。 图2 4 三层体系构架图 f i g 2 - 4t h r e el a y e r sa r c h i t e c t u r ed r a w i n g 当前支持三层体系结构的平台主要有o m g ( o b j e c tm a n a g e m e n tg r o u p ) 的 c o r b a ( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 、s u n 的j 2 e e ( j a v a 2e n t e r p r i s e 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 e d i t i o n ) 和m i c r o s o f td n a2 0 0 0 。它们都是支持服务器端中间件技术开发的平台，但 都有其各自的特点： ( 1 ) o m g 的c o r b a c o r b a 分布计算技术是o m g 组织基于众多开放系统平台厂商提交的分布对象互操 作内容的基础上制定的公共对象请求代理体系规范。 c o r b a 分布计算技术，是由绝大多数分布计算平台厂商所支持和遵循的系统规范 技术，具有模型完整、先进，独立于系统平台和开发语言，被支持程度广泛的特点，已逐 渐成为分布计算技术的标准。c o b r a 标准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对 象服务和公共设旌。最底层是对象请求代理o r b ，规定了分布对象的定义( 接口) 和 语言映射，实现对象问的通讯和互操作，是分布对象系统中的”软总线”；在o r b 之上 定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务( 交易) 服务、安全服 务等各种各样的服务；最上层的公共设施则定义了组件框架，提供可直接为业务对象 使用的服务，规定业务对象有效协作所需的协定规则。目前，c o r b a 兼容的分布计算产 品层出不穷，其中有中间件厂商的o r b 产品，如o r b i x 、b e a m 3 ，i b mc o m p o n e n tb r o k e r ， 有分布对象厂商推出的产品，如l o n a o r b i x 等。 c o r b a 的特点是大而全，互操作性和开放性非常好。c o r b a 的缺点是庞大而复杂， 并且技术和标准的更新相对较慢，c o b r a 规范从1 0 升级到2 0 所花的时间非常短， 而再往上的版本的发布就相对十分缓慢了。在具体的应用中使用不是很多。 ( 2 ) s u n 的j 2 e e 为了推动基于j a v a 的服务器端应用开发，s u n 于是在1 9 9 9 年底推出了j a v a 2 技 术及相关的j 2 e e 规范，j 2 e e 的目标是：提供平台无关的、可移植的、支持并发访问和 安全的，完全基于j a v a 的开发服务器端中问件的标准。 在j 2 e e 中，s u n 给出了完整的基于j a v a 语言开发面向企业分布应用规范，其中， 在分布式互操作协议上，j 2 e b 同时支持r m i 和i i o p ，而在服务器端分布式应用的构造 形式，则包括了j a v as e r v l e t 、j s p ( j a v as e r v e rp a g e ) 、e j b 等多种形式，以支持不 同的业务需求，而且j a v a 应用程序具有”w r i t eo n c e ，r u na n y w h e r e ”的特性，使得j 2 e e 技术在发布计算领域得到了快速发展。 3 2 e e 简化了构件可伸缩的、其于构件服务器端应用的复杂度，虽然d n a2 0 0 0 也 一样，但最大的区别是d n a2 0 0 0 是一个产品，j 2 e e 是一个规范，不同的厂家可以实现自 己的符合j 2 e e 规范的产品，j 2 e e 规范，是众多厂家参与制定的，它不为s u n 所独有，而 且其支持跨平台的开发，目前许多大的分布计算平台厂商都公开支持j 2 e e 。 ( 3 ) m i c r o s o f td n a2 0 0 0 m i c r o s o f td n a2 0 0 0 ( d i s t r i b u t e di n t e r n e ta p p l i c a t i o n s ) 是m i c r o s o f t 在推 出w i n d o w s 2 0 0 0 系列操作系统平台基础上，在扩展了分布计算模型，以及改造b a c k o f f i c e 系列服务器端分布计算产品后发布的新的分布计算体系结构和规范。 在服务器端，d n a2 0 0 0 提供了a s p 、c o m 、c l u s t e r 等的应用支持。目前，d n a 2 0 0 0 在技术结构上有着巨大的优越性。一方面，由于m i c r o s o f t 是操作系统平台厂商，因此 d n a2 0 0 0 技术得到了底层操作系统平台的强大支持：另一方面，由于m i c r o s o f t 的操作 系统平台应用广泛，支持该系统平台的应用开发厂商数目众多，因此在实际应用 9 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 中，d n a2 0 0 0 得到了众多应用开发商的采用和支持。 d n a2 0 0 0 融合了当今最先进的分布计算理论和思想，如事务处理、可伸缩性、异 步消息队列、集群等内容。d n a 使得开发可以基于m i c r o s o f t 平台的服务器构件应用， 其中，如数据库事务服务、异步通讯服务和安全服务等，都由底层的分布对象系统提 供。 但是它的不足是依赖于m i c r o s o f t 的操作系统平台，因而在其它开发系统平台 ( 如u n i x 、l i n u x ) 上不能发挥作用。 在对实际情况进行综合分析的基础上，勘探数据库系统选择的平台应具有以下特 点： ( 1 ) 高度的可集成性 由于现有的硬件平台包含的微型计算机、工作站、大型机等各种不同的硬件，运 行着包括w i n d o w s 、u n i x 、l i n u x 等多种操作系统，因此要求系统可分布在不同机器 平台和操作系统上，构成一个统一的企业计算框架。这一集成框架必须建立在网络的 基础之上，并且具备高度集成能力。 ( 2 ) 高可用性 由于勘探数据库需要及时为科研人员和各级领导随时提供研究和决策的各类数 据，要求所采用的软件构件技术必须是成熟的技术，相应的产品也必须是成熟的产品， 在至关重要的企业应用中能够稳定、安全、可靠地运行。另外，由于数据库在企业计 算中扮演着重要角色，软件构件技术应能与数据库技术紧密集成。 ( 3 ) 强大的可扩展性 随着油田经营策略的变化和企业管理的不断发展，勘探数据库的业务流程也需要 不断的变化和重组，因此勘探数据库集成框架必须是可扩展的，能够协调不同的设计 模式和实现策略，可以根据企业计算的需求进行裁剪，并能迅速反应市场的变化和技 术的发展趋势。通过保证当前应用的可重用性，最大程度地保护企业的投资。 基于上述考虑，辽河油田勘探数据库系统的体系结构以s u n 的j 2 e e 为基础框架。 2 3 勘探数据库的设计原则 油田经过多年的勘探，产生和积累了大量的数据，主要包括地震数据、测井 数掘、地质数据、分析化验数据、图形数据、文档数据等等。如何存储和管理这些 海量的数据，使之在油田生产、经营管理和科研得到更有效的应用，是油田急需解 决的问题。要解决这个问题，首先要设计实用的、技术先进的、易于扩充的、符合 行业标准的勘探数据库管理系统。 从宏观上讲，辽河油田信息化建设包括如下几个方面的内容： 数据和信息管理：包括数据源、数据加载、数据安全管理数据传输、信息发布、 信息门户、备份与恢复、数据和信息共享等。 应用软件：包括应用软件对数据的访问和存取，应用软件的集成等。 信息技术基础设施，包括：通讯、网络设施、硬件设备、操作系统、数据库系统。 信息技术组织控制：信息技术及其企业信息系统的组织管理机构，对信息技术 组织、管理并制定相应的制度加以控制，包括信息管理制度、安全保密制度、设备及 软件管理制度等。 1 0 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 根据辽河油f ：；开勘探工作的特点和信息技术的现状，辽河油田勘探数据库建设总 体技术解决方案应具备下列特点： 遵循p o s c 国际标准，采用e p i c e n t r e 数据模型，实现数据集成和共享。 注重数据管理的同时，也强调各层次用户对数据应用。 具有一体化的应用平台，并能够支持各种勘探技术应用、管理应用。 可靠的安全数据管理机制。 一体化的存储、备份、管理和维护功能。 支持i n t r a n e t i n t e r n e t 应用。 具有支持其它应用系统的灵活的数据构造工具。 具有功能强大的数据库地理导航功能。 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 3 勘探开发数据集成技术 3 1p o s c 简介 3 1 1 p o s c 的背景 随着石油勘探开发技术的不断进步和计算机技术的飞速发展，使得石油勘探丌 发业务对计算机技术的依赖程度越来越高，然而相关的软件开发维护费用对石油工 业来说却越来越沉重，想要使设计的集成软件能够支持勘探开发整个生命周期，还 需花费额外的费用，所以一般采取的策略是购买应用程序，而非自行开发。这样为 了购买整套应用程序，公司的花费相当巨大，却不一定能够覆盖整个行业的要求。 经常是购买的应用程序和公司的数据库之间需要花很大的工夫才能集成起来，许多 应用程序之间也是隔离的，常常无法进行数据交换。如在三维地震数据处理、解释 和绘图方面，三维解释工作站的出现使得有效地处理大容量的三维地震数据成为现 实。勘探公司使用这种系统在8 0 年代成功地发现了新的油气储量。然而，到9 0 年 代，由于经济上的压力，需要提高经营效率，地震处理、解释和绘图系统之间的不 兼容，越来越不能适应勘探开发的需要。比如，处理软件所保存的地震数据，被重 新格式化后写到磁带上，以备将来加载进解释工作站。但是，由于处理软件提供不 了解释系统需要的某些信息。例如，处理系统通常不保存地震道的绝对位置。所以， 这个信息在绘图之前必须从别处获得。还有，解释工作站并没有连接到存储井位和 其他绘图信息的数据库上。所以必须输出更多的数据，重新格式化后，再加载生成 最终的图件。应用程序不兼容的另一方面是，用户在使用不同的程序进行同一种解 释处理时，由于用户界面风格的不统一，所采取的方式完全不同。这就提高了培训 费用，并且妨碍了用户有效地掌握各种应用程序的使用。再者，随着硬件、操作系 统软件的飞速发展，用户迫切需要他们的应用程序能够更容易地和各种系统通讯。 3 1 2p o s c 组织情况 p o s c 是p e t r o t e c h n i c a lo p e ns o f t w a r ec o r p o r a t i o n 的首字母缩写，p o s c 是 一家非盈利公司，主要致力于推进国际石油工业勘探开发整个生命周期中的商业发 展与计算机技术的有机结合，提高信息技术的利用率，改善信息管理，使石油工业 获得最大商业利润。p o s c 的主要任务是为石油勘探开发提供一套公共的计算系统技 术标准，计算环境包括数据、计算机硬件、系统、软件设施、用户，使得数据一应用 程序、软件一硬件、用户一应用程序之间可以通讯，从而解决应用程序的互操作与数 据交换问题。 p o s c 组织是一个石油勘探开发数据标准化组织，直接由它的创办公司和会员公 司提供资金、建议和指导。1 9 9 0 年1 0 月成立，主办公司有：b p 石油公司，雪佛龙 公司、美孚公司、德士古公司，1 9 9 5 年阿莫克公司和挪威的s t a t o i l 公司也成为主 办公司。总部设在美国德克萨斯州休斯敦市，在英国伦敦设有办公室，现有工作人 员约3 0 人。p o s c 组织对所有关心石油工业发展的公司、商业实体、非盈利组织、 政府机构和学术团体都是开放的，会员定期交纳会费。现在，会员有遍布全世界的 1 0 0 多家石油公司、石油服务公司、大、小软件商、计算机制造商、政府和研究机 构。我国于1 9 9 5 年加入该组织，对p o s c 标准的研究处于起步阶段。 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 3 ，1 3p o s c 的发展 p o s c 将逐步维护和修改其软件集成平台( s i p ：s o f t w a r ei n t e g r a t i o np l a t f o r m ) 标准，不断利用计算技术的优势，以满足石油工业不断发展变化的需要。例如，在 过去的几年中，其主要的数据模型e p i c e n t r e 经历了两次主要的和几次小的修改。 并使得p o s c 标准更易于理解。 p o s c 标准的深度和广度只是简单地由一个数据字典和一套e x p r e s s 语句( 数据 建模语言，用来定义e p i c e n t r e ) 来体现。很明显，人们想要完全地理解这个紧密 集成化的数据模型很困难。为了便于理解e p i c e n t r e 数据模型，p o s c 目前正致力于 定义一个面向学科领域的一个新的标准层，即勘探开发的业务对象b o ( b u s i 1 e s s o b j e c t ) 映射到e p i c e n t r e 的逻辑数据模型。这样应用编程人员可以用这些对象访问 熟悉的事物概念，而不必直接访问e p i c e n t r e 中的同一概念。所谓b o ( b u s i n e s s o b j e c t ) 是指在业务领域实际存在的一个事物的描述，至少需要包括业务名称和定 义、属性、方法和约束，例如，一个业务对象可以代表一个人或一个地方或概念。 在这种结构中，b 0 提供了一种面向学科的视角来看待e p i c e n t r e 的数据包。 勘探开发的b o 引入p o s c 正好符合了未来工业界软件发展的趋势。现在p o s c 正 在进行b o 结构标准的研究开发和勘探开发各学科领域b o 的定义。 3 2 软件集成平台( s i p ) 为了解决应用程序的互操作和数据交换问题，p o s c 建立了软件集成平台( s i p ) 的统一概念。软件集成平台的构成如图3 一l 所示。 图3 - 1p o s c 软件集成平台 f i g ，3 一lp o s c s o f t w a r ei n t e g r a t i o np l a t f o r m 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 3 2 1 p o s c 数据仓( p d s ) 在非集成化系统中，通常应用程序采用一种内部格式存储它所需要的数据。如 果用户需要把数据转换成这种应用程序所需要的格式，数据格式进行转换时，应用 程序就会丢失它不需要的那一部分数据。一旦这个应用程序想要再重新转换成原始 数据格式，这个时候原始数据只剩下一部分了。这种在转换中丢失数据的情况，是 勘探开发行业计算技术用户们常常遇到的。 后来为了减少应用程序之间的孤立性，同一厂商软件应用程序做到了可以共享 数据包，但不同的软件商的应用程序或内部开发的勘探开发数据包和应用程序的互 操作仍是一个问题。 现在，数据属于一个应用程序或一套应用程序的观点已经不可接受，数据是公 司财产，各种应用程序需要使用这些数据，整个组织的员工和它的服务公司也要共 享这些数据，这就提出了一种需要，以一种独立于任何应用程序的标准方式来存储 勘探开发数据，p o s c 称为p o s c 数据仓( p o s cd a t as t o r e ) 或p d s 。 3 2 2 e p ic e n t r e 数据模型 应用程序之间只是简单地共享数据库，并不解决所有应用程序之间的相互操作 问题，这些应用程序必须共享一种公有的对数据定义的理解，p o s c 提出了中心数据 模型来建立这种对数据的共有理解，它涵盖了勘探开发的许多技术领域，是s i p 的 主要构成部分，给p d s 中的数据赋予具体的含义。 3 2 3p o s c 数据库应用程序接口( d a e ) 与e p i c e n t f e 紧密相连的是应用程序通过a p i ( a p p l i c a t i o np r o g r a m i n t e r f a c e ) 访问p d s 的标准，数据访问a p i 是s i p 的一个主要组成部分，称为数据 访问和交换( d a e ) 标准。d a e 的目的是指定p d s 必须完成某种功能，d a e 并不能指 定那些功能是如何被实现的，因此允许p d s 数据库的厂商可以用不同的实现方法， p o s c 称这些方法为数据访问和交换工具( d a e f ) 。 p o s c 定义勘探开发数据访问a p i 有两个主要原因： 提供实现e p i c e n t r e 特点的能力，即勘探开发工业中常见的复杂数据类型( 测 井资料，三维地震等等) 、实体特征的多重继承、逻辑模型的规则约束，可以增加数 据管理的价值。 现今的大多数数据库管理系统( d b m s ) 并不能支持p o s c 标准的这些特点，因此 设计a p i 来提供这种能力。今天，数据库厂商开始销售可以处理复杂数据类型继承 性并具有改进了的规则约束的产品，这些产品的引入使软件开发商们更有能力实现 p o s cd a e 。 应用程序与底层实际的p d s 隔离，使应用程序数据访问与底层的物理存储机制 分离。这样做有两个主要优点，首先，有许多的数据库软件厂商，但并非所有的勘 探开发公司都使用相同的厂商的数据库软件，因此对软件开发商来说最感兴趣的是 使用一个公有的a p i 来进行数据访问，这样减少了使应用程序广泛适用于各种用户 的工作，降低了软件成本，第二，数据库技术、计算机硬件、操作系统，网络软件的快 速发展使得基于一个具体软件商产品的标准持久不变是不可能的，生成独立的a p i 标准，为存储管理数据的多样化的改进与使应用程序与这些变化隔离留有了余地。 1 4 辽河油田勘探数据库系统研究及设计 3 2 ，4 e p ic e n t r e 与d a e 相连 e p i c e n t r e 定义了d a e 可以访问的数据结构，开发商使用d a e 须用e p