精細(xì)油藏描述信息化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用

摘要：設(shè)計實(shí)現(xiàn)了精細(xì)油藏描述信息化系統(tǒng)。該系統(tǒng)借助GIS技術(shù)，基于SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎，將精細(xì)油藏描述研究所涉及的大量圖件等資料集中在統(tǒng)一的平臺上管理，這樣解決了傳統(tǒng)資料管理的弊端。該系統(tǒng)具有地質(zhì)圖件快速自動化成圖功能，實(shí)現(xiàn)了靈活多樣的信息查詢功能；采用多源數(shù)據(jù)融合技術(shù)使得系統(tǒng)能進(jìn)行各種數(shù)據(jù)格式的導(dǎo)入、導(dǎo)出以及轉(zhuǎn)換；基于GIS的空間分析能力，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了模擬井預(yù)測、任意構(gòu)造剖面自動化生成等油氣輔助勘探?jīng)Q策功能。

關(guān)鍵詞：GIS；空間數(shù)據(jù)庫引擎；精細(xì)油藏描述；信息查詢；空間分析；數(shù)字油田

中圖分類號：P208

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

文章編號：1006-8228(2011)08-10-03

引言

“數(shù)字油田”是伴隨數(shù)字地球及數(shù)字城市的概念而產(chǎn)生的，它主要是基于地理信息系統(tǒng)，對油田實(shí)際生產(chǎn)工作中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)使用計算機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一管理，以方便資源的有效存儲、查詢與使用，提高油田的生產(chǎn)效率。數(shù)字油田應(yīng)用系統(tǒng)匯集了油田的有關(guān)數(shù)據(jù)、信息、軟件和知識，是空間性、數(shù)字性和集成性三者的融合統(tǒng)一。數(shù)字油田的建設(shè)對提高勘探開發(fā)研究能力和管理決策水平、降低開發(fā)風(fēng)險具有重大意義。

一些國際石油公司，早在20世紀(jì)60年代就已開始了大規(guī)模的信息化投入，有的公司在60年代中期對信息化的投入就已達(dá)總資產(chǎn)的5％，而80年代之后，投入比例更趨上升態(tài)勢。國內(nèi)各油田都對數(shù)字油田建設(shè)也進(jìn)行了較大規(guī)模的投入：中石油在2000年制訂了IT發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，規(guī)劃了數(shù)字油田建設(shè)項目；大慶油田有限責(zé)任公司于2003年制訂了信息化建設(shè)總體規(guī)劃，明確提出了數(shù)字油田的建設(shè)目標(biāo)；勝利油田于2003年制訂了數(shù)字油田建設(shè)規(guī)劃；塔里木油田被列為國家數(shù)字油田建設(shè)的示范單位和國家“十五”科技攻關(guān)重點(diǎn)項目。在數(shù)字油田建設(shè)過程中，由于數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的缺位等導(dǎo)致了一座座信息孤島的形成，因此，數(shù)據(jù)建設(shè)又成為了近期油田信息化建設(shè)的核心任務(wù)，解決數(shù)據(jù)共享問題、搭建統(tǒng)一的應(yīng)用平臺成為“數(shù)字抽出”的當(dāng)務(wù)之急。

精細(xì)油藏描述信息化系統(tǒng)(下面簡稱系統(tǒng))是數(shù)字油田的數(shù)字地下應(yīng)用中的一個子項，它基于GIS技術(shù)，將油田勘探開發(fā)階段的各類動靜態(tài)信息資料和精細(xì)油藏描述的研究成果，尤其是經(jīng)過三維地質(zhì)建模后的信息數(shù)據(jù)體，以空間關(guān)聯(lián)的方式進(jìn)行提供。系統(tǒng)能導(dǎo)入各種格式類型的數(shù)據(jù)和圖件，并能快速地進(jìn)行關(guān)聯(lián)查詢，便于工作者進(jìn)行縱橫向上的對比，減少因信息資源管理混亂、圖件數(shù)據(jù)毀壞等等所帶來的不便?；贕IS的空間分析能力，系統(tǒng)還具備一定的分析預(yù)測功能，為油田的生產(chǎn)決策提供了技術(shù)平臺。

1、精細(xì)油藏描述成果的認(rèn)識

精細(xì)油藏描述最早在1968年由McKinley：提出。現(xiàn)代精細(xì)油藏描述的主要內(nèi)容為：儲層微構(gòu)造和沉積微相研究；流動單元劃分與對比；隔層和夾層預(yù)測；注水開發(fā)過程中儲層物性和油氣水動態(tài)變化規(guī)律研究；建立儲層預(yù)測模型；剩余油分布特征及規(guī)律。

在對研究區(qū)塊進(jìn)行精細(xì)油藏描述的過程中，需要大量的區(qū)塊內(nèi)的資料。主要包括：

(1)單井資料。分層、井位井斜、測井解釋、生產(chǎn)數(shù)據(jù)。一般來說，可以用單井柱狀圖(見圖1)來承載以上信息。

(2)平面圖。構(gòu)造平面圖、沉積平面圖、儲層平面圖。

(3)剖面圖。構(gòu)造剖面圖、沉積圖(見圖2)、儲層剖面圖。

(4)儲層知識庫。分析化驗(yàn)資料。

通過對研究區(qū)塊的以上資料內(nèi)容的分析，可以看出，這些信息基本上都可以運(yùn)用地理信息系統(tǒng)進(jìn)行處理。

2、系統(tǒng)設(shè)計

2.1 系統(tǒng)框架設(shè)計

系統(tǒng)核心類交互關(guān)系采用的是三層式C／S結(jié)構(gòu)模型：數(shù)據(jù)層(數(shù)據(jù)訪問處理邏輯部)、邏輯層(業(yè)務(wù)處理邏輯部分)、應(yīng)用層(用戶交互界面、顯示部分)，避免了傳統(tǒng)的B／S模式在編輯功能以及網(wǎng)絡(luò)負(fù)載上的局限和瓶頸，(系統(tǒng)總體框架如圖3所示)。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計

系統(tǒng)基于SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎建立空間數(shù)據(jù)庫。由于系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)都以空間信息來組織，它可針對具體的數(shù)據(jù)格式編寫數(shù)據(jù)接口，在空間數(shù)據(jù)庫引擎下實(shí)現(xiàn)空間信息統(tǒng)一管理。系統(tǒng)還采用SuperMap公司提供的二次開發(fā)組件SuperMap Objects，主要采取擴(kuò)展結(jié)構(gòu)模型和統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型相結(jié)合的方式來對精細(xì)油藏描述中的空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)庫采用了目前主流的擴(kuò)展模式，從邏輯上可進(jìn)一步劃分為三個部分：基礎(chǔ)地質(zhì)圖形庫(存儲與勘探開發(fā)相關(guān)的地質(zhì)圖件)、基礎(chǔ)地質(zhì)信息庫(存儲勘探開發(fā)涉及的地質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù))、三維模型分析庫(基于DEM技術(shù)建立的地質(zhì)體三維模型，用于分析預(yù)測功能的實(shí)現(xiàn))。

2.3 系統(tǒng)功能設(shè)計

鑒于GIS具備強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)存儲、處理和分析能力，在系統(tǒng)的開發(fā)中，我們查閱了大量的關(guān)于數(shù)字油田建設(shè)和GIS在數(shù)字油田的應(yīng)用等方面的文獻(xiàn)，利用GIS實(shí)現(xiàn)了信息管理、查詢、分析的功能(如圖4)。GIS為油田的生產(chǎn)決策提供了高效的應(yīng)用平臺。

2.4 系統(tǒng)界面設(shè)計

系統(tǒng)的界面中采用傳統(tǒng)的Windows多文檔窗體結(jié)構(gòu)樣式，設(shè)置有菜單、工具欄、狀態(tài)欄、進(jìn)程條、操作控制等模塊。界面簡潔清晰，各功能模塊分類明確，并且有多線程、進(jìn)程的適當(dāng)處理以及進(jìn)程信息的提示，提高了用戶界面的友好性(如圖5)。

3、功能的實(shí)現(xiàn)

在系統(tǒng)核心功能的設(shè)計開發(fā)中，我們參考了GIS在油田其他方面成功應(yīng)用的案例和國外油田GIS應(yīng)用狀況，充分利用GIS平臺SuperMap Objects的靈活的空間分析和二次開發(fā)功能，以雷家老區(qū)精細(xì)油藏描述為案例，進(jìn)行了詳細(xì)的用戶調(diào)查和需求分析，設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了此系統(tǒng)。該系統(tǒng)有以下一些核心功能：①借助空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了屬性數(shù)據(jù)與圖件的集成化管理；②靈活的空間查詢模式；③高效的專題圖件編輯功能；④快速自動化成圖；⑤分析預(yù)測功能等。

現(xiàn)就其某一核心功能的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行介紹。

4、虛擬井屬性信息的獲取

在一定的距離范圍內(nèi)，地層的巖性信息具有一定的相似性，其相似性隨距離的減小而增大。因此。我們可以采用反距離加權(quán)(Inverse Distance to a Power，簡稱IDW)空間插值的方法對其進(jìn)行空間插值處理，在地質(zhì)體模型精確建立的前提下，就可以獲取相對可信的未知點(diǎn)鉆遇地層的對應(yīng)的分層數(shù)據(jù)。然后我們可以根據(jù)一定搜索條件，在研究區(qū)塊內(nèi)搜索模擬井的參考并集合。搜索過程中，要考慮到斷層和距離的雙重影響，盡量搜索同一斷塊內(nèi)、距離相對較近的參考井的集合，同時根據(jù)研究目的層段沉積環(huán)境和參考并搜索情況確定虛擬井的一級置信度。根據(jù)參照并集合信息，利用距離反比加權(quán)的空間插值方法，基于前面得到的推論，預(yù)測出虛擬并屬性信息，獲取模擬井二級置信度。這樣，我們就可以根據(jù)已知井的屬性信息預(yù)測一定范圍內(nèi)的虛擬井的屬性信息(見圖6)。

虛擬并屬性信息獲取的具體步驟如下：

(1)獲取參照并信息數(shù)組。從地質(zhì)屬性庫中獲取參照并分層數(shù)據(jù)、巖性數(shù)據(jù)，根據(jù)距離反比加權(quán)法獲取參照并參照權(quán)系數(shù)。

(2)分割虛擬并要預(yù)測的目的層。對虛擬并每一目的層，根據(jù)設(shè)定的分辨率(默認(rèn)分辨率設(shè)為0.5米，即是1：500錄井柱狀圖中能識別的最小的巖層厚度)，將虛擬并目的層等分。

(3)對虛擬并某目的層的每一等份，根據(jù)參照并信息分別預(yù)測其巖性，最終獲取虛擬并目的層屬性信息。

5、系統(tǒng)應(yīng)用

系統(tǒng)基于GIS實(shí)現(xiàn)了屬性與圖件數(shù)據(jù)的管理、查詢、分析預(yù)測的功能，為油田的生產(chǎn)決策提供了高效的技術(shù)應(yīng)用平臺。

5.1 信息管理

系統(tǒng)的管理功能主要包括數(shù)據(jù)錄入、數(shù)據(jù)處理、圖件操作和專題圖制作。

系統(tǒng)利用SuperMap SDX+空間數(shù)據(jù)庫引擎建立空間數(shù)據(jù)庫，對于部分地質(zhì)圖件采用掃描矢量化的方式錄入，部分圖件采用數(shù)據(jù)快速生成的方式。在SDX+平臺下，系統(tǒng)針對具體的數(shù)據(jù)格式編寫接口，在空間數(shù)據(jù)庫引擎下實(shí)現(xiàn)空間信息統(tǒng)一管理。系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的融合，以及各種格式類型數(shù)據(jù)的成功轉(zhuǎn)換，這是系統(tǒng)的一個突出功能。

因此，對于日益膨脹的各種動、靜態(tài)資料，包括錄井柱狀圖圖件資料、測井解釋資料、研究區(qū)井位數(shù)據(jù)、地震剖面、構(gòu)造數(shù)據(jù)、生產(chǎn)動態(tài)信息、井斜數(shù)據(jù)及其他圖件數(shù)據(jù)等等，系統(tǒng)都能有效地進(jìn)行管理，解決了油田龐大信息的管理難題。

5.2 信息查詢

系統(tǒng)具備多元化的信息查詢手段，包括圖到圖、圖到屬性、屬性到圖的查詢，而且操作簡單，各有特色。按照數(shù)據(jù)的日常使用習(xí)慣，可以通過關(guān)鍵字的關(guān)聯(lián)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)橫向和縱向的關(guān)聯(lián)查詢，極大地方便了工作者進(jìn)行橫縱向信息對比。其中：圖到屬性的查詢，是通過地圖的點(diǎn)擊、雙擊、右擊或鍵盤功能鍵完成的操作(見圖7)；

圖到圖的查詢，是從一個地圖信息通過圖關(guān)聯(lián)的信息跳轉(zhuǎn)到另外一張圖上實(shí)現(xiàn)的(見圖8)；

屬性到圖的查詢，是通過構(gòu)建一些常用的SQL語句和條件限制，定位到目標(biāo)圖形上實(shí)現(xiàn)的。

5.3 分析預(yù)測

分析預(yù)測功能是系統(tǒng)的高級功能，可用以對生產(chǎn)開發(fā)提供參考依據(jù)，主要包括模擬井的繪制、任意連井剖面的繪制、生產(chǎn)動態(tài)曲線和報表的制作、三維可視化四個方面?，F(xiàn)以任意連井剖面的繪制和模擬井的繪制為例加以說明：

過并對比剖面的繪制是精細(xì)油藏描述十分核心的內(nèi)容，因?yàn)樗苯臃从车貙拥膭澐?。點(diǎn)擊單井井位，選擇建立剖面所需要的并，調(diào)整好并序，即可快速繪制任意過并對比剖面，極大地方便了工作者進(jìn)行橫縱向?qū)Ρ?見圖9)。

模擬井的繪制是通過建立的三維地質(zhì)體模型，預(yù)測出研究區(qū)塊內(nèi)未知點(diǎn)上的模擬鉆井巖性分層數(shù)據(jù)，既而通過這些數(shù)據(jù)繪制出模擬鉆井錄井圖，給油田下一步布井生產(chǎn)提供參考依據(jù)。模擬井的繪制只需點(diǎn)擊菜單[圖件管理添加模擬井]，按提示信息操作即可(見圖10)。

6、結(jié)束語

基于GIS設(shè)計研發(fā)的精細(xì)油藏描述信息化系統(tǒng)是數(shù)字地下研究的一個具體實(shí)例，它以SDx+空間數(shù)據(jù)庫引擎技術(shù)為支撐，以其靈活的空間數(shù)據(jù)導(dǎo)入、查詢模式和高級的空間分析預(yù)測功能為特征，在一定程度上解決了油田龐大數(shù)據(jù)與圖件數(shù)字化的難題，還能對生產(chǎn)開發(fā)提供參考依據(jù)。對于還在起步階段的數(shù)字地下研究來說，系統(tǒng)的研發(fā)成功是一個有效的指向標(biāo)，具有一定的參考價值和借鑒意義。相信隨著數(shù)字地下的深入研究和廣泛應(yīng)用，可以使油田管理完全達(dá)到“數(shù)據(jù)共享化、生產(chǎn)監(jiān)控自動化、生產(chǎn)指揮可視化、分析決策智能化”的要求。