胜利石油管理局MES为基础的数字油田PetroDW研发及应用PPT课件.ppt

MES为基础的数字油田PetroDW研发及应用 胜利石油管理局清华大学西安交通大学2003年9月 1 2 有关资料表明2002年我国共约消耗2 3亿吨石油 其中大约0 6亿吨依靠进口 到2005年预计每年需要进口石油1亿吨 石油资源不足已成为我国极其严重的问题 国内主力油田大多进入开发后期 如何发现新探明储量 稳定产量 降低生产成本是我们面临的巨大挑战 随着国际石油石化行业竞争日益激烈 尤其是中国加入WTO以后 跨国石油公司以各种方式进入国内市场 国内石油石化行业面临全新的竞争格局 信息技术的应用是近年来国际大石油公司提高勘探开发能力 规避勘探开发风险的核心手段 根据十六大提出的 以信息化带动工业化 以工业化促进信息化 的发展目标 借鉴国际先进石油公司的成功经验以及成熟的信息化方法和技术 按照面向对象的分析与设计 OOA OOD 制造执行系统 MES 信息工程等理论 我们提出了石油企业信息化整体解决方案 数字油田 项目背景 3 数字油田 以数字化信息为资源 Internet交互为动脉和知识管理为特征 集信息 硬件 软件和功能为一体的综合信息系统 数字油田主要包括十三个方面的研究内容 数字油田的总体技术框架地理信息系统 GIS 在油田的应用多学科地质模型研究勘探开发业务与信息一体化模式信息基础设施体系企业信息门户 Portal 海量数据存储方案虚拟现实技术的应用数据与应用系统的标准体系企业的数字化概要模型信息流 业务流 物流 知识管理 协同环境 决策支持等业务模型人力资源的数字化数字油田的发展战略四大特征 4S4I4G4D 数字油田定义 GIS 地理信息系统GPS 卫星定位系统RS 多波谱数字化遥感SIME 地下成像 建模和工程技术数据 IV 虚拟现实透视化IE 互联网ID 数据仓库IM 智能化建模 Geologic 综合地质模拟Geophysics 地球物理模拟Geo fluid 地下流体模拟Geo drilling 钻井开发模拟 油田滚动勘探开发和油藏演化过程的四维时空 即空间维 3D 时间维 T 4 国外发展现状与趋势 石油企业信息化发展历程 5 国外发展阶段 国外发展现状与趋势 三次飞跃 二维地震数据处理技术 三维地震数据处理 整个石油企业的信息集成 MES为基础的 数字油田 50年代 80年代 90年代后期 国内发展阶段 国外发展阶段 6 国外发展现状与趋势 数据集成 地震剖面 生产数据 地质研究 勘探部署 数据加载质量控制 开发方案 地质数据 地震解释 油藏描述 数值模拟 三维模型 储量评价 油藏 7 国外发展现状与趋势 应用集成 8 集成的MES系统 国外发展现状与趋势 实例 加拿大石油公司平均每年的支出减少了5千万美元 变动成本减少了约10 营运资金占用减少了2亿美元 系统1 系统2 系统3 系统50 数据仓库 Landmark Qbyte TopTech Landmark Qbyte TopTech ERP 数据 数据 数据 数据 数据 数据 数据 搭建桥梁优化流程 在国外 真正掌握石油企业MES关键技术的是一些专门的IT咨询商和软件开发商 例如 LANDMARK公司的PetroBank数据仓库技术及软件 PowerExplorer数据浏览技术及软件 TeamWorkspace数据库及虚拟集成技术软件 PowerJournal项目知识管理工具软件 SCHLUMBERGER公司的FinderProductionExtention数据模型 FinderProdDBF主数据库及Finder管理软件 CPS 3立体建模软件 PIPESIM产量分析软件 MerakPeep经济评价与决策分析软件等 9 国外MES为基础的 数字油田 成功实践经验表明 数字油田 的建设需要重点解决以下关键技术 总的来看 石油企业MES的发展趋势是 在数据自动采集 实时传输的前提下 以先进的数据模型为基础 建立石油企业数据仓库 通过数据挖掘和知识管理 实现生产过程的实时控制和方案的智能优化 国外发展现状与趋势 海量数据建模技术生产业务功能建模技术数据仓库及其挖掘技术知识管理技术 10 同国际先进的石油企业相比 国内石油企业的信息化水平有很大差距 国内发展情况 以前中国石油企业更倾向于专业技术方面的IT投资 购置高性能的设备 搭建高速的局域网络 应用各种勘探软件及其解释系统等 如石油资源的勘探分析 地质资料解释系统等 无论中石油 CNPC 中石化 SINOPEC 还是中海油 CNOOC 在90年代中期都已拥有了各自的网络基础平台 并积累了大量的数据资源 而信息化整体解决方案的探索与研究起步较晚 随着石油企业的信息化发展 近年来三大公司都在基础硬件 通讯网络 应用软件 信息队伍 管理机制等方面的建设达到了相当的水平 11 引进了国外先进软件 国内发展情况 在数据集成管理方面 例如LandMark公司的PetroBank SCHLUMBERGER公司的Finder等产品 国内石油企业还没有引进 由北京地球软件公司和上海谷元石油软件工程公司共同开发的石油数据银行PetroInfo 在这方面作了一些探讨性的研究 目前还不很成熟 这一项重大技术尚需进一步研究 勘探 开发中的大型数据处理 数据计算或资料解释难题 12 国内发展情况 90年代后期 提出 数字油田 概念 石油勘探开发科研成果的三维可视化 21世纪初 数字油田 框架研究应用层面的简单集成局部的流程优化 13 国内发展情况 专业应用系统 生产管理系统 决策支持 生产优化 ERP 数据采集 数据采集 瓶颈 到目前 还没有从根本上解决油田企业科研 生产的业务流程优化问题 也没有实现对ERP的支持 更多的是从框架设计的角度对 数字油田 的一种描绘和局部系统集成的实现 14 15 本课题研究的主要内容 作为 数字油田 基础的MES关键思想体现在石油企业中是指整个生产过程的优化和自适应能力 石油企业在生产过程中采集了大量的实时和非实时数据 但因企业内部每个系统都各自独立处理 缺乏统一的数据模型和标准支持 导致它们的数据库 数据模型和通信机制不同而常常难以与其它应用集成 未来石油企业需要的MES面向石油行业设计 应该具有石油行业生产的特性 同时兼具与上层事务处理和底层实时控制系统的集成能力 16 本课题研究的主要内容 符合国际标准的石油行业生产 科研数据模型研究 1 油藏 井 设施 人 单位 项目 采用面向对象的思想 参照国际标准POSC PetrotechnicalOpenStandardsConsortium 研究核心业务数据模型 石油企业数据类库 以稳定的数据模型适应千变万化的数据处理和应用需求 达到以不变应万变的目的 17 本课题研究的主要内容 符合国际标准的石油行业生产 科研业务功能模型研究 2 业务活动1 业务活动n 业务过程1 业务过程n 职能域1 职能域n 石油企业的主要管理活动领域 是对现有组织机构和部门职能的逻辑抽象 职能域中相对大的业务单元 最基本的 不能再分解的业务处理单元 一个企业的核心业务活动是基本不变的 而由核心业务活动构成的业务过程是多样的 只有抽取出不变的核心业务活动 才能实现业务过程的灵活定制和优化 从而提高系统的自适应能力 18 本课题研究的主要内容 石油企业专业应用可复用构件技术研究 3 构建石油企业业务功能模型 将各独立的应用功能模块封装成为功能完整 I O参数明确的可复用构件 借助成熟的中间件技术 避免石油企业各应用系统中相同或相似功能模块的重复开发提高业务功能模块的可复用程度 进而实现应用系统的快速拼装和各系统间的高度集成增强石油企业应用系统的通用性 灵活性 为实现企业业务流程优化 提高系统的自适应能力奠定坚实基础 19 20 关键技术 MES为基础的 数字油田 数据建模技术 1 PetroDW数据抽取 Extract 清洗 Clean 转换 Transform 加载 Load 技术 2 PetroDW业务主题抽取技术 3 数字油田 业务功能建模技术 4 石油企业专业应用可复用构件技术 5 与ERP平台集成技术 6 21 22 技术路线 理论研究 探索适合中国国情的数字油田理论框架 虚框中的内容本课题暂不研究 23 技术路线 实践研究 攻克关键技术 进行应用的先导实验 数据模型 1 POSC标准石油行业数据集成技术研究 业务功能模型 PetroDW ERP接口 1 ERP数据模型研究 2 PetroDW数据抽取 清洗 转换 加载 2 业务主题抽取 3 数据建模 1 业务功能建模 1 PetroDW元数据抽取 2 数据元素标准 3 PetroDW元数据标准 2 数据仓库与ERP系统接口 综合测试 综合测试 综合测试 3 可集成MES研究 4 专业应用构件库 24 25 本次研究的基础条件 1 2 3 胜利油田 清华大学软件学院 西安交通大学EC研究所 拥有国内领先网络条件 拥有国内先进计算机硬件条件 拥有大型专业软件 拥有大量的信息化人才和石油专业人才 具有学术造诣深 教学水平 软件开发经验丰富的科研队伍和承担大型研究项目的经验 26 本次研究的基础条件 理论可行性 具备基础条件 项目研究小组依托胜利油田的基础网络条件 胜利油田已经形成上联集团公司 下联二 三级单位和数据源点 外联国际互联网 提供域名服务 电子邮件 文件传输 远程登录 WWW浏览和多种网络应用系统服务等较完整功能的 全球通 信息网络格局 建立了网络安全CA认证体系 具有很好的网络试验环境 胜利油田配置有IBM SUN SGI HP DEC等大型机和工作站 为本项目提供了良好的科研条件 从企业所处的内外部环境来看 全面推进信息化工作的时机已经成熟 一方面对企业信息化建设的认识水平达到了一定的高度 在信息化建设方面进行了多年的理论研究和实践探索 积累了宝贵的经验 多年来各石油企业进行了大规模的信息化建设投资 另一方面 当前计算机领域较新的I MES 信息工程 信息资源规划 面向对象的分析与设计和企业业务流程重组等理论和指导思想 为本项目提供了基础理论支撑 因此 从整体上进一步提升油田企业的信息化水平 提高企业的集成应用能力 理论上是可行的 建设 数字油田 的基础和条件基本成熟 课题小组研究成员具有较强的实力 理论水平较高 创新能力较强 科研经验丰富 其中 有博士学位的中青年教授2人 有博士学位的中青年副教授7人 教授级高工5人 有实践经验的高级工程师6人 并且 该课题研究小组集中了采油 机械 地质 计算机 管理等专业的研究人员 具有复合型的知识结构 有利于MES在理论和实践上的创新 本课题立项后 胜利油田信息中心及相关单位将派出技术骨干人员协同攻关 27 28 预期目标及效果 成果目标 1 A 数字油田 勘探 开发核心业务数据类库软件包 该软件包可复用性高 可扩展性强 能为 数字油田 业务应用提供集成的 开放的 稳定的数据环境 同时提交石油企业核心业务数据元素标准 B 数据抽取 清洗 转换与加载软件包 实现对油田专业数据库的数据元素识别 数据质量控制 数据加载的功能 C 数字油田 PetroDW原型系统 主要开发出业务主题抽取软件包 建立元数据标准 PetroDW数据库逻辑结构 结合胜利油田开发出可验证的PetroDW原型 D 开发与ERP的数据接口软件 结合国内已有863自主知识产权ERP平台技术 开发相应的数据接口软件 D 石油行业可复用构件库原型 依托胜利油田建立石油企业专业应用可复用构件库原型 重点针对采油厂生产管理应用抽取相应的业务功能模块 29 选用胜利油田符合POSC标准和国家石油行业标准的应用系统对核心业务数据类库软件包进行验证 石油企业核心业务数据元素标准通过有关专家鉴定 选用胜利油田勘探 开发数据库的部分生产数据 利用数据抽取 清洗 转换与加载软件包导入PetroDW系统 数据准确率不低于98 在胜利油田现河采油厂进行PetroDW原型测试 运行差错率不高于2 并提交测试报告 PetroDW元数据标准通过有关专家鉴定 在胜利油田胜利软件公司进行石油企业专业应用可复用构件库原型测试 运行差错率不高于5 并提交运行测试报告 提交出与863自主知识产权ERP的数据接口软件 预期目标及效果 主要技术指标和水平 2 30 拟申请发明专利1 3项 发表高质量论文10 15篇 发表相关论著一本 发布相关技术标准3 5个 预期目标及效果 预期可获得的发明专利等知识产权情况 3 31 除了部分信息化水平很高的大公司之外 国外也有很多小型石油公司 比如中东的一些石油公司 信息化发展也比较慢 还没有形成系统 科学的数据管理模式和先进的MES系统 预期目标及效果 国内外市场现状 4 国外 由于国外的数据管理及MES支持软件产品相当昂贵 后续维护费用高 所以也没有购买国外的全套解决方案 所有陆上石油企业由于管理模式的巨大差异 其数据管理工作更为复杂 数据整合工作量和技术难度巨大 至今没能研究出行之有效的数据仓库 这种现状与企业对I MES的迫切需求极不相适应 I MES和石油数据仓库的研究已迫在眉睫 国内 32 中国石油勘探开发队伍已经进入的中东 如伊朗 非洲 如尼日利亚 和欧洲 如俄罗斯 土库曼斯坦等 石油市场的油公司 预期目标及效果 潜在用户 5 国外 中国石油 中国石化下属的十几个油田 从数据管理和应用的角度看 中国的油田就类似于国外的油公司 国内 33 预期目标及效果 效益及影响力 6 提高石油企业的管理水平 项目成果可促进石油企业的内部业务重组 从而加快石油企业经营管理模式的良性转化 降低石油企业的生产成本 项目成果应用于石油企业后 能以更有效的决策方法来指导生产 优化业务流程 提高生产效率 降低生产成本 34 预期目标及效果 效益及影响力 6 节省外汇 当前国外同类产品价位高 如Landmark公司的PetroBank一套需140万美元 而且国外产品许多功能不符合中国石油企业特点 购买国外产品也没有自己的知识产权 使用成本高 本课题的研究成果若在全国十几个石油企业推广 可直接节省外汇2500万美元 同时为石油企业每年节省上千万美元的产品维护费和系统升级费 促进自主知识产权的石油软件业的发展 本课题成果的推广可大力促进我国石油企业应用软件的建设与发展 在有自主知识产权的 数字油田 MES技术的支撑下 企业间可以协同合作 开发更高层次的石油企业通用软件产品 减少了软件开发投资 提高了软件的技术水平 能大大促进中国石油业软件产业的发展 35 36 查新情况 国内 检索关键词 数字油田 MES 数据模型 数字油田 MES 业务功能模型 时间序列 MES 数据挖掘 数字油田 MES 业务主题抽取 数字油田 MES 数据仓库 元数据模型结论 通过分析对比 国内文献中有数字油田数据模型和数字油田数据仓库的报道 但未涉及查新项目下列技术点 1 建立了MES为核心的数字油田业务功能模型 2 提出了时间序列海量数据挖掘算法 3 提出了数字油田业务主题抽取算法 4 建立了数字油田数据仓库元数据模型 没有检索到与查新项目相关的国内发明专利 37 检索关键词 arithmet