油田勘探开发信息一体化的发展趋势及构想.doc

油田勘探开发信息一体化的发展趋势及构想油田勘探开发信息一体化的发展趋势及构想胜利油田孤岛信息中心 刘新华摘要：根据勘探开发信息一体化的发展要求，以网格计算技术为基础，构建了油田数据网格，并设计了油田网格数据库元数据标准体系。简单介绍了大庆油田的数字油田总体结构框架，归纳了该架构的要点。从网格计算的角度，建立了基于网格的数字油田总体结构框架，并阐述了勘探信息一体化在基于网格的数字油田中的实现。关键字：集成化油藏经营管理；集群；网格计算；油田数据网格；元数据；油田元数据标准体系；数字油田；基于网格的数字油田引言以开发为主的采油厂对勘探信息的依赖是毋庸置疑的。目前，随着老油田新区块勘探的减少，原油产量只能从高含水的老区块中挖潜，因此，对老区块勘探开发信息的掌握要求更加精细、准确。长期以往，勘探单位与开发单位都是森堡壁垒，即使现在，油田加快了信息化建设，各单位相继建立了自己的高速计算机网络及各种应用数据库，如勘探数据库（地震、测井数据库等）、开发数据库，但这些数据库仍是相互独立的，彼此分隔的。放眼国外，国外石油公司信息化发展普遍经历了四个阶段：数据集成、 专业集成、部门集成和企业集成。90年代中期，国外石油公司逐步实现勘探开发“一体化”，建立公司、企业级数据管理中心，采用多学科协同工作的项目组方式，构建资源共享的地球模型，提高研究水平，缩短项目周期，降低成本。2000年以来，一些重要的石油天然气公司信息系统建设已经达到企业集成、智能决策阶段。 从采油厂的实际需求与石油行业信息发展的方向看，油田勘探开发信息一体化已经成为一个趋势。本文将从油藏管理中的协同作用、网格计算与油田数据网格、勘探信息和开发信息的接口标准、勘探开发信息一体化与数字油田建设四个方面探讨油田勘探开发信息一体化的发展趋势及构想。一、油藏管理中的协同作用现有油田的开发和扩展是增加可采储量的关键。除了新工艺以外，资料管理和分析对于成功开采变得越来越关键。培养地质工程师、油藏工程师、采油工程师等之间的相互配合、相关的技术和知识的共享，是改进资料管理和分析以及正确应用新工艺的关键。早在70年代，国外就提出：“为了进行石油勘探、开发和开采，工业经理的责任和义务就是要在地质学家、地球物理学家和石油工程师之间进行全面协调。”并建议地质学家、地球物理学家、石油工程师和其他专业工作者以项目团队的形式进行有效地工作，而不是以单个小组进行工作。成功的油藏管理需要集体的努力，在油藏管理的各个阶段，通过跨专业之间的相互配合，就能更好地利用公司的资源，达到共同的工作目标。油藏开采过程通常可分为：初探、评估、规划、勘探、开发、管理、结束七个阶段（图1.1）。对于象我国东部新生代断陷盆地内广泛分布的复杂断块油藏开发，一般采用的是灵活的滚动勘探开发流程(图1.2)。图1.1 传统的勘探开发管理流程初探勘探开发管理结束评估规划初探评估规划勘探开发管理。结束图1.2 滚动勘探开发过程复杂断块的滚动开发，是以油气富集区为主要工作对象，采取详探与开发紧密结合的步骤，分步进行。在实践与认识多次反复、不断深化的基础上，逐步展开详探与开发。各个阶段工程师之间的协同关系如下：地层油气的含水层大小、出量、速度沉积环境岩相学古生物学地质工程师解释构造和含水层大小、地震测量数据地球物理工程师家分析测井、岩心、流体试样和试井数据油藏工程师图1.3 评估阶段平台和油井的最佳衰竭方案、位置和数量对比层、产层和页岩的连续性；构造图；剖面图；等厚图地质工程师解释构造和含水层大小、地震测量数据地球物理工程师家详细的油藏描述、油藏模拟、油井和平台的固定、经济效益油藏工程师图1.4 规划阶段完井和修井方案，注入和采出流体的最佳分布产层分布的连通性及页岩的维数地质、地球物理工程师井眼的水力因素最佳完井方法采油工程师家油藏动态的计算机研究油藏动态的最新研究油藏工程师图1.5 开发阶段停产停注井动态注采井网潜力分析地质构造特征储层特征温度及压力系统水驱油特征地质、地球物理工程师防砂换套大修补孔扶停井采油工程师家流体性质储量计算储量及储层动用评价能量状况分析产能评价措施效果评价油藏工程师图1.6 管理阶段 从滚动勘探开发各阶段的协同关系可以看出，信息的交流与共享是完成每个阶段必备的条件。20世纪80年代后期，国外提出“集成化油藏经营管理”(图1.7)。集成化油藏经营管理实际是将油藏经营的核心：数据、人员、技术、决策等要素进行集成，改变过去存在数据分散、技术壁垒、人员交流障碍的状况，从整体提高企业的经营管理水平。集成化油藏经营管理需要从多个层面上进行集成。1、 数据的集成需要集成的信息包括：（1）勘探信息包括：非震物化探数据、地震资料、测井数据、钻井资料、录井资料、试油试采数据、分析化验资料、综合研究成果资料等。（2）油田开发信息包括：油藏工程、采油工程、油田监测、生产管理四个方面的信息。其中油藏工程信息包括油田开发动态数据、静态数据、方案规划数据等；采油工程信息包括采油工程生产管理数据、规划方案数据等；油田监测信息包括油水井测井数据、试井数据、动态监测数据等；生产管理信息包括油水井生产管理数据、作业施工管理数据、油田监测管理数据、地面集输管理数据、开发生产管理数据、油藏工程管理数据、采油工程管理数据等。（3）地面建设信息包括：地面工程基础资料、工程勘察数据、地面工程静态数据、地面工程动态数据、投资控制及经济评价数据等。2、 人员的集成协同工作的人员:地质工程师、地球物理工程师、采油工程师、油藏工程师、计算机工程师、数值模拟专业人员、地质统计人员、经济学专业人员等。3、技术手段的集成油藏经营管理的中心是资源的评估和储层的认识，它需要综合应用以下技术：3D地震技术、岩石物理检测技术、测井解释技术 、地质统计技术、油藏工程技术、储层模拟技术、3D可视技术、水平钻井技术、完井技术、采油工程技术4、 工具与方法集成物质平衡软件：估算可采储量及驱动机理。地质统计软件：建立储层模型，对有相应的测井及地震数据的地点，内插外推法赋值。油田动态拟合和预测软件：储层描述、试井分析、生产数据分析及黑油模型。地面工艺分析软件：通过井底参数计算井口压力值，设计地面工艺流程。3D可视化软件：将验证、拟合和计算结果进行三维显示。油藏管理工作组油藏地质法律经济评价土地、环保油田化学井下作业采油工程钻井、测井生产管理地球物理油藏工程油气处理油田维护地面集输图1.7 集成化油藏经营管理油藏本身及开发过程，是一个不断更新和变化的信息源。勘探开发的过程就是信息的采集、处理、分析和反馈过程。油藏经营管理的集成本质上是油藏经营管理信息的集成。实践证明，油藏经营管理的集成化是实现利润最大化的有效方法。通过技术优选、合理分工、科学分配工作时间可以使企业的人力、财力、物力得到最大限度的发挥。从以上论述中可以看出，不论是目前油田开发普遍运用的滚动开发流程，还是亟待发展的集成化油藏经营管理，都存在一个信息共享和交流的问题。油田已投入大量资金用于信息化建设，但信息技术只分散于不同的专业领域，不同领域之间的信息、数据很难甚至根本不能进行交流或转换。中国石油天然气股份有限公司副总裁刘宝和曾强调：“勘探开发部门要实现信息共享，改变多头研究、各行其是的现状”，正是针对这一问题的深刻认识而提出的倡议。实现油田勘探开发信息一体化的基础就是要解决目前勘探开发信息存在的“数据孤岛”问题。推动集成化油藏经营管理建设，实现各种勘探开发技术、方法，如油藏数值模拟、地质统计分析、全三维一体化的应用与集成，是勘探开发信息一体化的目标和结果。二、网格计算与油田数据网格油藏模拟在油藏管理有很大的实用价值，可用来预测不同的生产变量产生的情况。油藏模拟中既需要静态的地质、勘探数据，又需要动态的生产开发数据。以这些数据为基础，才能形成对油藏状况的连续模拟，找出油藏的演化规律，为以后的生产提供科学的依据。油藏模拟需要快速、容易地访问各种计算资源、共享信息和数据，油田勘探开发数据的分离，阻碍了油藏模拟在生产实际中的应用。目前，一个典型的黑油模型数值模拟的网络模拟的网络规格一般在几万数量级（25万）。对于一个油田规模的模拟，这只能保证井间一般有12个空网格。对于某些问题，这是不够的。例如要追踪地层内驱替前缘的运动情况，井间一般需要保持1015个空网格。按照这样的标准，一个油田规模的模拟可以很容易达到百万节点的数量级。在Sun490上运行vip黑油模拟软件，完成1次5万节点的模拟运算，最快也得7d。进行一次百万节点的实际区块模拟计算，得用几个月甚至一年的时间。高性能的计算是阻碍勘探开发信息一体化在生产中发挥效益的又一障碍。现在，实现大规模高性能计算通常采用两种方式。一种是采用高性能计算机，另一种是计算机集群。高性能计算机如SMP(对称多处理器)计算机、MPP(大规模并行处理)计算机等，这些计算机有很高的配置(如大内存、海量存储、可多达上千个的处理器等)，具有很高的处理能力。但与这些计算机的高性能相对应的是它们高昂的价格。相比之下，计算机集群是现在应用较广泛的技术。集群是一种分布存储的并行系统，各结点通信主要使用消息传递方式。集群与MPP(大规模并行处理)计算机的主要区别有：集群的每个结点都是一个完整的计算机系统，包括CPU、内存、硬盘，可能没有显示器、键盘、鼠标等外围设备；MPP的每个结点内不一定有硬盘。集群的结点间通常使用低成本的商品化网络相连，如以太网、ATM等，而MPP使用专门定制的网络，这个是集群与MPP主要的区别。集群结点与系统级网络的网络接口是连接到结点内的I/O总线上的，属于松耦合；而MPP的网络接口是连到结点内的存储总线上的，属于紧耦合。集群的每个结点上驻留有完整的操作系统；而MPP的结点内通常只有操作系统的微核。大庆油田6个采油厂的地质大队与研究院已经有7套高性能计算群集（HPCC），承担着油层数值模拟计算的任务，为大庆油田摸清地下储油情况、探明资源储量提供可靠的科学依据。胜利油田信息中心通过使用Turbolinux Server、TurboLinux DataServer+Oracle、TurboHA、enFuzion软件，基于Intel 架构上的高端服务器，把现有的计算机网络变成一台高性能计算机集群（图2.1、表2.1）。表2.1 系统配置表说明软件硬件数据库服务器1turbolinux dataserver +oracle +turbohacpu: intel 800mhz x 2, mem:1gb, raid 5,90gb local disk , scsi card, 磁带机数据库服务器2turbolinux dataserver +oracle + turbohacpu: intel 800mhz x 2, mem:2gb, raid 5,90gb local disk , scsi card磁盘阵列柜800gb , raid 5并行计算集群(32 nodes)turbolinux server +enfuzioncpu: intel 800mhz x 1, mem: 512mb,45gb local disk, netcard (100mb)网关100mb bandwidth, 4 1000mb modules, 40 ports图2.1 胜利油田计算中心计算机集群方案结构图 集群技术可以满足我们现在的部分需求，但它还存在一些缺点： 首先，现在集群技术没有实现底层对用户应用层的完全透明，用户维护集群系统比较困难。比如采用数据可分的enfuzion集群系统，当升级集群系统时，需要为集群系统重新人工分配数据量。 其次，目前的集群系统，数据库支持能力差，尤其是对于分布式数据库的负载平衡、容错性支持不够，数据库的运行效率并没有随系统集群后速度的增加而增加。这对于拥有超大数据量的油田勘探开发数据来说，实现勘探开发信息一体化，显然不能满足要求。 现在，迅速发展的“网格计算”正在克服集群技术的局限性，逐渐成熟起来，成为企业实现价格低廉的高性能计算和高效分布式数据库管理的一个新的选择。网格是通过局域网或广域网提供的一系列分布式计算资源。网格计在逻辑上将接入网络的多台计算机作为一台计算机使用，通过提高各台计算机的使用效率，使其整体的处理能力大大提高，甚至与超级计算机媲美。对终端用户或应用来讲，好像是一台大型虚拟计算机。在用户、资源之间实现安全、协调的资源共享，创建了一个虚拟动态的组织。在网格计算模式下，系统可以自动向每台计算机分配处理任务。如果其中一台计算机出现故障，其它的计算机可以自动替代它并继续进行处理。网格通常可以分为三类，即存储网格、计算网格和服务网格。存储网格实现了虚拟的统一存储，例如可将不同系统不同目录下的文件通过网格软件组合成一个虚拟的单一文件目录，对此网格的用户来说，他不必关心他所需要的文件具体存放在那一物理位置，而可以通过一个单一的文件目录结构存取或检索所需要的文件。他还可以使用与传统工具相类似的网格工具，如同FTP将自己的文件传送到这一虚拟的单一文件目录结构中去，或将虚拟存储中的某一文件传送到自己的本地非共享目录中。存储网格增强了人们分享数据信息的手段。计算网格是网格技术提出的初衷。计算网格可以看作是本地同构计算集群的一种广域异构扩展，实现将计算任务提交给一台虚拟的巨型计算机，即计算网格。服务网格不只是支持科学计算，还支持其它服务，包括通信服务、数据服务、信息服务、计算服务、交易服务等等。它实现了网络资源一体化，网格中的所有资源都联成了一个整体，实现了全面的资源共享和协同工作。网格计算的实现，使广域范围内不同标准的异构“孤岛”得以连接，实质上就是打破了传统的“IT资源”应用和管理的限制，使得复杂的IT系统动态地组成一个虚拟整体，经济、高效地提供计算支持。比较一下集群系统结构（图2.2)和网格体系结构（图2.3），可以看出集群系统应用单一，涵盖的内容要比网格少得多。从一定意义上说，网格是在集群的基础上发展的高级形式。高速网络高性能微机通信软件网络接口集群系统中间件（单一系统映像和高可用性软件）并行程序设计环境串行应用程序并行应用程序高性能微机通信软件网络接口高性能微机通信软件网络接口高性能微机通信软件网络接口图2.2 集群系统结构应用程序入口科学工程合作问题解决Web应用本地资源管理器操作系统查询系统库&应用核心TCP/IP&UDP网络资源计算机集群存储系统数据资源科学仪器分布式资源耦合服务通信签名&安全信息进程数据访问QoS开发环境及工具语言库调试器监视器资源代理Web工具网格应用网格工具网格中间件网格资源图2.3 网格体系结构网格资源：包括网络上所有分布的，可访问的计算资源。仅仅实现了计算资源在物理上的连通。网格中间件：一系列工具和协议软件。屏蔽网格资源的分布、异构特性，提供透明、一致的接口。网格开发环境和工具：让开发人员开发不同的应用以及用户代理在全局资源中调度计算。网格应用：是用户需求的具体体现。提供网格入口(grid portals)技术。网格计算目前已进入实用阶段。SUN推出了Sun ONE Grid Engine用于构建网格系统；Oracle推出了oracle 10g（g代表grid）数据库，全面支持网格计算； OGSA组织发布的Globus Toolkit被许多企业、机构用于网格开发，成为网格计算的一个事实标准。现在，大庆油田已经应用集群技术服务于采油厂的油藏数值模拟。而在我们的许多单位里，虽然也急需这样类似的应用，为油田的决策提供更科学的理论依据，但应用水平相对较低，不能作为油藏经营管理决策的一个重要依据。随着网格技术的高速发展，尤其是Oracle、IBM、SUN等大公司的推动下，网格必将快速普及。因此，我们应着手勾画、构建自己的“油田数据网格”，使我们的企业在信息化、集成化、智能化方面有更快的发展，为实现勘探开发信息一体化，为实现数字油田奠定基础。三、勘探信息和开发信息的接口标准“油田数据网格”建设的核心是油田网格数据库。只有油田网格数据库建立并应用起来，才能在此基础上全面开发或应用大规模并行计算程序，监控油藏开发管理状况，预测油藏工程技术改造方案的效果和后果等。应用服务器层数据库层存储层图3.1 Oracle 10g 网格数据库体系结构（一）油田网格数据库体系结构 Oracle公司推出了基于网格计算的数据库Oracle 10g，其数据库网格计算环境（图3.1）分为三个层次：应用服务器层、数据库层和存储层。 1.应用服务器网格 应用服务器网格主要负责完成三方面的任务： 在网格中添加/删除服务器； 在网格范围内实现自动的负载均衡； 进行全程应用系统故障接管，并快速排除故障，自动进入准备状态； 应用服务器层可以使管理人员按照需要进行资源转移，包括硬件、存储资源、软件配置等。管理员可以按照各种阈值标准或根据既定计划来调节计算能力；当需要增加计算能力时，只要增加网格上的服务器数量，Oracle Application Server就能够主动均衡负载，把任务分配给新的服务器。应用服务器层把单一的系统故障点分散开来，如果某台服务器出了故障，其他的服务器会自动接管它的任务。 2数据库层数据库层要负责在数据库网格中添加/删除服务器,在所有数据库集群之间实现自动的负载均衡以及实现数据存储的自动负载均衡。当客户根据业务需求在数据库网格上增加服务器和存储设备时，所有的应用都可毫不间断地继续运行，数据库会自动进行负载均衡。 3存储层 存储层实际就是镜像的或本地的存储磁盘，这些存储磁盘构成存储池。数据库对存储池实行自动存储管理。根据Oracle网格数据库体系结构，构建油田网格数据库体系结构(图3.2)如下： 高速数据通道高速数据通道计算机集群其他数据勘探XX采油厂库数据其他开发勘探XX采油厂库数据其他开发勘探勘探、地质等科研单位库数据其他开发 同步同步XX采油厂数据库服务器XX采油厂数据库服务器勘探、地质数据库服务器其他数据库服务器其他应用科研单位勘探开发应用XX采油厂勘探开发应用图3.2 油田网格数据库体系结构 油田网格数据库体系结构将分布在不同地理位置的勘探、地质等科研单位数据库与各采油厂的开发数据库在网格框架内形成一个统一的数据库服务接口。科研单位可通过网格数据库访问采油厂的数据，同样采油厂根据勘探开发的需求也可以访问勘探、地质等科研打围数据库数据。在网格数据库体系结构中，提倡增加数据冗余，在每个本地数据库中应尽量多存储异地数据库数据。本地数据库与异地 “备份”的数据库保持同步，因此，网格中的每一个数据库服务器不论是某采油厂的，还是科研单位的数据库都可以为网络中的任意用户服务。 油田数据网格可以使勘探开发人员更加方便、快捷的利用油田勘探开发数据资源及高性能计算资源。而油田勘探开发数据库涉及的信息种类、单位多，数据量大，虽然理论可以实现数据共享，但这些数据的规范统一，直接影响用户能否使用这些数据。油田网格数据库的规划设计，即勘探开发信息的接口标准设计，是油田数据网格能否达到设计目标的关键。（二）油田网格数据库元数据标准体系设计 目前，油田使用统一的勘探开发数据库标准进行数据库建设。但在实际使用中，各采油厂会根据自己的实际情况，扩充或修改数据库，对于应用单位来说，这是非常不便的。另外，在分布式环境中，如何去搜索需要的信息，搜索信息的方式、信息的存储格式、数据量、数据来源、数据采集时间、次数等等相关信息，对于信息的使用者都是非常重要的。还有，广义的勘探开发信息还应包括各类地质图件、成果等，它们可能是以图形、图片或文档形式存在的，在分布式、异构的环境中找到他并正确的使用它，没有对这些资源的描述说明信息是不行的。因此，我们在建设分布式数据信息共享时，首先应该考虑数据库元数据的标准体系设计。油田元数据网格服务结构设计如图所示（图3.3）。元数据的定义一般泛称为：Data about data（关于数据的数据）。元数据的具体定义和应用随学科不同和应用领域不同而异。在石油领域，元数据是描述一个具体的油田数据库数据资源对象（数据集或数据），并能对这个对象进行定位管理，且有助于它的发现与获取的数据。元数据理论和技术是实现数据标准化以及数据共享、交换和整合的重要手段。首先，油田各类数据库可以利用元数据技术规范化其现有的数据资源。每个专业领域建立自己的元数据标准，各专业子库按照这种标准的格式向外发布数据。这样，用户可以通过元数据标准提高数据查询和使用的效率和准确性。其次，这些元数据将记录有关于数据的所有上下文资料，数据管理者可以通过这些元数据对数据资源进行有效的管理，数据的使用者可以根据这些元数据了解数据资源的背景资料等信息。最后，元数据的使用能够进一步的消除各个数据资源之间的语义的独立性和异构性，能够达到一定限度的数据整合和交换。勘探数据库开发数据库其他数据库元数据库元数据标准集数据用户获取检索发布网格应用数据库元数据网格服务图3.3 油田元数据网格服务油田元数据网格服务包括三个主要过程：用户通过元数据网格服务到元数据库中检索元数据；用户根据元数据到网格应用数据库中查询获取数据；网格应用数据库中新增数据库、表、字段、某些特殊记录时，向元数据网格数据库发布与之相关的信息、资料。油田元数据主要是说明勘探开发等资料、数据集的一些特征信息，包括：数据集编码、 数据集名称、采集次数和时间、采集周期、数据起止时间、数据空间范围、数据质量状况、数据存储介质、数据存储格式、数据量、数据来源、数据集存放地点、数据集索取方式，以及数据更新周期和数据空间等等。建立油田元数据内容结构标准如下表（表3.1）。根据不同的专业、领域，应对该结构进行修改、扩充，使之符合实际需求。油田元数据元数据元数据时间元数据联系元数据检查数据标识数据集名称数据集编码数据集内容简介数据形式数据存储形式数据存储格式数据转换格式属性特征属性属性值域属性精度时间特征数据采集时间次数数据采集周期数据采集起止日期空间特征数据存放地址数据空间范围数据空间大小数据管理数据来源使用限制使用环境数据持有者数据获取方法数据存放地点质量评价逻辑一致性完整性连续性准确性表3.1 油田元数据内容结构根据元数据结构发布元数据集表例（表3.2、表3.3）如下。数据使用者可通过元数据库检索所有的数据集，然后根据数据集表的内容从油田网格数据库查询所需的信息。元数据时间2003-10-12元数据联系郭强（电话：8271235；Email:）元数据检查数据集名称油井日度数据数据集编码Dba01数据集内容简介油井日度数据数据存储形式磁盘数据存储格式Oracle数据转换格式属性属性值域属性精度数据采集时间次数每天10：00点；一次数据采集周期数据采集起止日期数据存放地址29数据空间范围10G数据空间大小300M数据来源各采油队使用限制使用环境数据持有者孤岛采油厂数据获取方法授权用户查询数据存放地点孤岛信息中心逻辑一致性完整性连续性100%准确性大于99%表3.2 元数据集表例1元数据时间2003-10-12元数据联系王英（电话：8665972；Email:）元数据检查数据集名称XX区块油藏工程技术改造方案数据集编码PJ-GD-2003-010A数据集内容简介该方案是针对XX区块停产停注井多，动态注采井网不完善而提出的技改方案。方案的主要设计原则是（1）、以完善注采井网，提高水驱储量为主。（2）、利用新工艺、新技术，提高油水井利用率。（3）、提高采油速度，改善目前低产低效开发现状，以达到提高采收率的最终目的。数据存储形式磁盘数据存储格式Blob（Oracle）数据转换格式doc属性文档属性值域26页属性精度数据采集时间次数2003-1-16；一次数据采集周期数据采集起止日期数据存放地址29数据空间范围数据空间大小数据来源孤岛采油厂地质所使用限制使用环境数据持有者孤岛采油厂数据获取方法授权用户查询数据存放地点孤岛采油厂地质所逻辑一致性完整性100%连续性准确性表3.3 元数据集表例2四、勘探开发信息一体化与数字油田建设未来油藏开发的工作模式可能是，技术总工和管理决策者不再限于传统方式那样审查报告图集和听取多媒体介绍来综合决策， 他们和专业人员一起，通过声控或其它交互，浸入到工作区的圈闭和油藏周围，甚至沿着要布的井迹，触摸那些储层，亲临其境地检查成果，调看不同思路的建模和模拟结果。胜利石油管理局的一位主要领导在接受经济参考报记者采访时说：“到年，（胜利油田）信息技术在勘探开发上的应用要整体接近国际水平，年建成“数字油田”现在，许多石油企业或单位都在描述自己心目中的“数字油田”。数字油田最早的倡导者大庆油田已初步描绘出了他们的数字油田蓝图，胜利油田也制定了自己数字油田的总体设计。在大趋势的带动下，油田的各下属单位积极地投入到本单位的数字油田建设工作中。但是不论是生产单位还是科研单位，只有正确理解“数字油田”的概念、内容，并在统一部署、安排下，按照制定的阶段目标去努力，才可能实现自己的“数字油田”。（一）数字油田1、数字油田的定义大庆油田对数字油田定义为，数字油田是油田企业的信息基础设施和企业生产管理的基础信息平台。它以油田为研究对象，以石油的整个生产流程为线索，建立勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等多专业的综合数据体系，并将各专业的数据和应用系统进行高度融合。在建立油田生产和管理流程优化应用模型的基础上，利用可视化技术和模拟仿真以及虚拟现实等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，为企业经营管理提供辅助决策信息，进一步挖掘生产和管理环节的潜力，使信息化建设更好地服务于企业生产和管理，为油田企业的发展创造良好的信息支撑环境。2、大庆油田的数字油田总体结构框架大庆油田有限责任公司在数字油田建设方面投入力度大，覆盖面广，它的数字油田基本架构设计方案（图4.1）对其他企业是一个良好的借鉴。其数字油田的基本架构划分为环境层、数据层、专题库层、模型层、应用层、集成层和战略层七个层次，其中数据层包含源数据子层、专业主库子层和数据仓库子层三个分层次。企业再造企业信息门户 专业应用系统经营管理信息系统 地质模型企业模型地理信息库GIS油田基础数据库勘探开发数据库地面工程数据库储运销售数据库经营管理数据库数据仓库源数据库集成层战略层应用层模型层专题层数据仓库子层专业主库子层源数据子层数据层图4.1 大庆油田有限责任公司数字油田总体结构框架专题数据库数字地球模型IT基础设施环境层知识管理系统环境层环境层是数字油田的最底层，主要是指信息化基础设施，包括计算机系统、网络、电子邮件等公共系统。它为数字油田提供全方位的信息技术支持。数据层数据层处于数字油田结构的底部，为数字油田提供数据支持。数据层的主要内容是各类数据库和非结构化数据体以及组织、管理这些数据的基础平台（数据仓库等）。这些数据是构建油田模型的基础信息，主要包括基础地理信息数据和油田研究、生产、经营管理数据。数据层被分成三个子层，各个子层的数据由下至上逐渐集中。源数据分布在整个油田的各级单位和岗位，但以基层为主。源数据库系统是数字油田的前端信息采集器和存储器。专业主库是以油田工程和管理单元划分的若干类源数据的汇总，可供一定范围内的单位使用，并由他们进行日常管理。数据仓库的作用是完成油田各类数据的整合与调度，它的一个重要部分是元数据库。专题层专题层主要包括各类专题数据库。专题数据库是指面向不同应用或研究主题的项目数据库或专题数据库。实际上，专题库中的内容在数据层已经存储，设置专题库是为了应用方便和保证数据层的稳定性以及相对独立性。这种双层的数据结构已经被有经验的用户群普遍认可和被实践所证明。模型层该层定义油田的地质模型和企业模型。这些模型是在丰富的信息基础（数据层和专题库层）上建立的。通过模型实现数字油田的仿真和互动功能。地质模型以数字地球模型为参考和基础。应用层应用层由油田的石油专业和经营管理两方面的各个应用系统组成，解决油田科研、生产、经营管理的实际问题。应用层以软件系统为主，是最复杂的一层。集成层在集成层，利用企业信息门户等技术把整个应用层及以下各层的应用系统整合起来，实现完整的数字油田的统一入口，并建设知识管理系统。战略层战略层是数字油田结构的最高层，是整个数字油田的方向主导者。在战略层，要依靠数字油田建设达到企业再造的目的。战略层制定数字油田的整体性方案与建设策略。3、基于网格的数字油田总体结构框架 大庆油田的数字油田总体结构框架图为我们展示了数字油田的一个建设模型。在该模型中数据仓库和系统集成是两个重要的概念。可以认为数据仓库和系统集成是该“数字油田”的核心内容。 应用系统集成是现在许多企业大力发展的方向。系统集成有许多优点，例如：形成统一的解决方案，减少使用不同软件处理同一问题时数据交换带来的麻烦；集成系统从数据采集到专业综合应用，功能齐全，较少考虑与旧系统的匹配，易于推广；从一定程度上，普遍推广也减少了软件重复开发，节约了资金等等。油田勘探开发信息一体化本质上也是应用系统集成勘探技术与开发技术的集成。应用系统集成顺应了集成化油藏经营管理的发展方向。“集成”的思想在“数字油田”中应占主导地位。 实现系统集成，有许多途径。从网格计算方向出发，也可以实现系统集成。设计基于网格的数字油田结构框架如下图（图4.2）。目标层方案（集成）层服务（专业）层功能模块运行模块数据模块网格层勘探经营开发其他经营方案油藏方案管理方案。企业计划元数据子层资源子层资源子层图4.2 基于网格的数字油田结构框架基于网格的数字油田结构框架分为四层，分别是网格层、服务层、方案层、目标层。其中网格层包括元数据子层和资源子层。资源子层由运行模块、数据模块、功能模块组成。网格层网格层是数字油田的基础，直接为服务层、方案层提供数据、计算等服务。资源子层的数据模块主要是为服务层提供解决某一专业问题所需的数据资源。例如为勘探提供地震、测井、试井数据等；为开发提供油水井生产数据、监测数据等。它由运行模块、数据模块、功能模块三个模块组成。数据模块为服务层、方案层的所有对象服务。比如，当开发需要地震、测井等数据时，数据模块负责提供所需数据。功能模块是为服务层解决某一专业问题提供的算法、程序等。功能模块作为知识的一种存在形式，应该发挥他最大的效能，程序（算法）尤其是油田的一些专用程序也应该和数据资源那样，能为服务层的所有对象服务。网格中，要求各功能模块之间可以很容易的进行数据交换，或者各模块可以通过某一标准进行拼装集成，只有这样才容易在方案层进行集成。运行模块是为服务层提供各个功能模块的正常运行提供的运行环境支持。如，个人计算机、网络、计算机集群等等。运行模块尤其是计算机机群、大型数据库服务器等也可以为服务层的所有对象服务。元数据子层是对资源层所有资源属性的描述。它实际是为服务层使用网格层的资源提供检索、查询的功能，使服务层能够清楚目前资源层到底有哪些资源，以及这些资源的特征、状况。服务层 服务层也称专业层，它是解决某一专业问题，如：某区块的生产状况、某层系的地质构造等所采用的手段、方法等。比如勘探部门要了解某区块的生产状况，可以先从元数据子层中检索能查询区块生产状况的程序，然后根据元数据子层中数据集对该程序的描述到网格索取，再用该程序到数据模块中查询数据。在服务层工作的通常是各专业的部门、单位，如开发单位（部门、组、室）、勘探单位（部门、组、室）等等。方案层 方案层也称集成层，它是对服务（专业）层的集成。方案层通常与跨专业、部门的大型任务、工程相联系。方案层是企业为实现某一目标而需要的使用的措施手段等。比如要实现某一油田的增产。方案层需要该油田的全三维的震解释资料及该油田的全部生产开发资料，服务层的应用所需的方法（勘探信息处理方法、开发信息处理方法）完成任务后，将结果提供给方案层。方案层根据这些资料制定方案。对于方案层来说，它的功能要求集成服务层各专业，当服务层两个专业模块之间无缝连接后，便实现了一个集成方案（程序）。在方案层工作的通常是方案负责部门，可以是勘探部门或者是开发部门。目标层 目标层是企业制定的短期或长期规划。目标层可以达到下面的所有层。在目标层工作的一般是企业的决策者。（二）勘探开发信息一体化在基于网格的数字油田中的实现 通过基于网格的数字油田结构框架可以看出，勘探开发信息一体化应该在方案（集成）层实现。目前，油田的工作方式基本是由服务（专业）层直接支持目标层，由于未实现网格层，各专业部门的数据之间不能共享或交换，软件（功能模块）只能为本单位服务，造成工作效率低下。以油藏工程技术改造方案为例，企业目标确定后，该目标一般就直接由服务层的开发单位来实现，勘探单位参与很少。由于现在还未实现网格层，开发部门完成这样一项任务往往要花很多人力、精力，尤其是对不属于本专业