基于GIS的數(shù)字油田系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

許曉宏，薛 皎 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100）

基于GIS的數(shù)字油田系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

許曉宏，薛 皎 （長(zhǎng)江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北 武漢 430100）

結(jié)合地理信息系統(tǒng) （GIS），針對(duì)目前油田信息化平臺(tái)還不能很好的適應(yīng)數(shù)字油田工作這一突出問(wèn)題，運(yùn)用空間數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)管理、地質(zhì)圖件的管理與可視化、圖形與屬性的關(guān)聯(lián)查詢(xún)、多種地質(zhì)專(zhuān)題圖的繪制、動(dòng)態(tài)資料統(tǒng)計(jì)圖的繪制、三維數(shù)據(jù)體縱向任意切割油藏剖面等功能，能提高專(zhuān)業(yè)研究人員工作的工作效率，具有較好的應(yīng)用前景。

GIS；數(shù)字油田系統(tǒng)；空間數(shù)據(jù)庫(kù)

油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)以及管理涉及多方面、多層次的復(fù)雜信息，這些信息表現(xiàn)出典型的三維空間分布特征和數(shù)據(jù)多樣化的特點(diǎn)［1］。隨著勘探開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步深入，在油田勘探的日常開(kāi)發(fā)生產(chǎn)中，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的動(dòng)靜態(tài)數(shù)據(jù)及資料。然而利用傳統(tǒng)的方式對(duì)這些數(shù)據(jù)及資料管理的信息系統(tǒng)有著一定的弊端，如很難對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的檢索以及很難反映出油田所涉及的各個(gè)對(duì)象及其相關(guān)信息之間的空間分布關(guān)系。因此，需要建立基于GIS的油田的管理系統(tǒng)。

地理信息系統(tǒng) （GIS）是一種獲取、存儲(chǔ)、檢查、操作、分析和顯示空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件系統(tǒng)［2］，地理信息系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)在于能將地理空間位置與屬性信息以及時(shí)間關(guān)聯(lián)起來(lái)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理和空間分析［3］。把油田現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)與地理信息結(jié)合起來(lái)，利用地理信息系統(tǒng)技術(shù)把它們加以關(guān)聯(lián)，把查詢(xún)和分析結(jié)果以圖形化的形式展現(xiàn)出來(lái)，可以為油田開(kāi)發(fā)管理進(jìn)行規(guī)劃、判斷和決策提供科學(xué)依據(jù)。

數(shù)字油田以油田實(shí)體為對(duì)象，是具有多分辨率、海量數(shù)據(jù)的一個(gè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)［4］，是油田油氣地質(zhì)特征、勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程和生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)過(guò)程的數(shù)字化的虛擬體。該虛擬體在整個(gè)油田生命周期中不斷完善，人類(lèi)通過(guò)與該虛擬體的互動(dòng)，不斷加深對(duì)油田地質(zhì)特征的理解，優(yōu)化勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程，提升經(jīng)營(yíng)管理能力，從而為油田企業(yè)贏得最大的經(jīng)濟(jì)效益［5－6］。

1 系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)與功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)由三層式C／S結(jié)構(gòu)模型和B／S結(jié)構(gòu)混合模式組成。

圖1 C／S結(jié)構(gòu)

1.1 三層式C／S結(jié)構(gòu)模型

在三層式C／S結(jié)構(gòu)模型中，把應(yīng)用軟件分為數(shù)據(jù)服務(wù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、用戶(hù)層3部分 （見(jiàn)圖1）。遵循不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)要放在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中的思想，通過(guò)SDK＋空間數(shù)據(jù)庫(kù)引擎，把勘探石油圖形數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫(kù)中；為了實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的管理以及支持多用戶(hù)并發(fā)訪問(wèn)，用SDK＋管理大型關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)。

1.2 B／S結(jié)構(gòu)混合模式

B／S結(jié)構(gòu)混合模式主要由4部分組成：數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，GIS服務(wù)器，Web服務(wù)器和客戶(hù)端，提供網(wǎng)上圖件查看功能以及一些不涉及高密度計(jì)算的圖形處理（見(jiàn)圖2）。

2 系統(tǒng)的主要功能應(yīng)用

在C／S界面系統(tǒng)軟件采用經(jīng)典的WinForm窗體結(jié)構(gòu)樣式，講究界面清晰簡(jiǎn)潔，各個(gè)功能模塊分類(lèi)明確，提高了用戶(hù)界面的友好性，簡(jiǎn)化了用戶(hù)的操作，完全面向?qū)ο蟮南到y(tǒng)設(shè)計(jì)增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)健性 （見(jiàn)圖3）。在B／S界面中整個(gè)頁(yè)面布局不密集，風(fēng)格統(tǒng)一，按照使用功能的不同，頁(yè)面被劃分為各個(gè)不同的區(qū)塊：中間部分為圖件瀏覽查詢(xún)區(qū)，左邊是圖件列表導(dǎo)航，右邊為鷹眼和圖層控制2部分 （見(jiàn)圖4）。

2.1 信息查詢(xún)

1）圖件到屬性的關(guān)聯(lián)查詢(xún) 通過(guò)鼠標(biāo)左鍵查詢(xún)對(duì)象的基本信息和圖形對(duì)象關(guān)聯(lián)信息。

圖3 C／S模式界面

圖2 B／S結(jié)構(gòu)

圖4 B／S模式界面

2）圖件到圖件的關(guān)聯(lián)查詢(xún) 選擇平面圖上的目標(biāo)對(duì)象，通過(guò)鼠標(biāo)雙擊圖形對(duì)象，如果該對(duì)象存在關(guān)聯(lián)的圖件，則能查看與之相關(guān)聯(lián)的剖面圖件，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)打關(guān)聯(lián)圖件窗口，如圖5所示。

3）屬性到圖形的關(guān)聯(lián)查詢(xún) 利用高級(jí)SQL查詢(xún)功能，通過(guò)對(duì)各種條件的定制查詢(xún)到相應(yīng)的空間對(duì)象 （見(jiàn)圖6）。

圖6 屬性到圖形的查詢(xún)方法示意

圖5 雙擊平面圖上的地震布線結(jié)果

2.2 專(zhuān)題制圖

將隱藏的或不明顯的信息突現(xiàn)出來(lái)是專(zhuān)題圖的特點(diǎn)。通過(guò)專(zhuān)題圖能找到地質(zhì)現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)地質(zhì)規(guī)律。

1）地質(zhì)專(zhuān)題圖的繪制 以繪制單值、分段、等級(jí)、點(diǎn)密度、統(tǒng)計(jì)、標(biāo)簽等統(tǒng)計(jì)專(zhuān)題圖件為例。在圖層控制器中選中當(dāng)前打開(kāi)的圖件的待分析圖層，右鍵激發(fā)彈出菜單，選擇 ［專(zhuān)題圖向?qū)В?，激發(fā)專(zhuān)題圖制作向?qū)?（見(jiàn)圖7、圖8）。

圖8 地質(zhì)專(zhuān)題圖示例

圖7 地質(zhì)專(zhuān)題圖的繪制

2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖繪制 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖是油田生產(chǎn)動(dòng)態(tài)信息的最好反映方式。繪制動(dòng)態(tài)信息圖先要準(zhǔn)備好地質(zhì)信息庫(kù)中的動(dòng)態(tài)信息數(shù)據(jù)，然后利用系統(tǒng)提供的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖報(bào)表繪制工具進(jìn)行繪制（見(jiàn)圖9）。

3）三維數(shù)據(jù)體縱向任意切割油藏剖面 在傳統(tǒng)的精細(xì)油藏描述研究過(guò)程中，受到工作量大的限制，常規(guī)的繪制方法是選擇代表性油藏剖面。而該系統(tǒng)建立研究區(qū)地質(zhì)體三維模型，可以繪制任意方向油藏剖面，大大簡(jiǎn)化了工作量 （見(jiàn)圖10）。

圖10 任意油藏剖面的繪制示例

圖9 動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)圖報(bào)表繪制工具界面

3 結(jié) 語(yǔ)

油田的數(shù)字化是油田開(kāi)發(fā)和社會(huì)信息化的必然發(fā)展趨勢(shì)，也是油田更好發(fā)展的必經(jīng)道路。該平臺(tái)為相關(guān)技術(shù)人員提供了一個(gè)適用、易操作的軟件平臺(tái)，數(shù)據(jù)的查詢(xún)、對(duì)比及計(jì)算、統(tǒng)計(jì)與分析以及各種專(zhuān)題地圖的制作對(duì)比，提高了專(zhuān)業(yè)研究人員工作的效率。下一階段的研究目標(biāo)是在GIS的空間分析模塊中嵌入儲(chǔ)層建模、盆地模擬等相關(guān)的方法，讓GIS在油氣勘探開(kāi)發(fā)和管理工作中發(fā)揮更大的作用。［1］Wu Xin-rong.GIS based information management system of oil field development ［J］.Journal of Jiang Han Petroleum Institute ，2004，26 （2）：151-152.

［2］李德仁，關(guān)澤群 .空間信息系統(tǒng)的集成與實(shí)現(xiàn) ［M］.武漢：武漢大學(xué)出版社，2002.

［3］吳信才 .地理信息原理與方法 ［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2002.

［4］何生厚，韋中亞 .數(shù)字油田的理論與實(shí)踐 ［J］.地理學(xué)與國(guó)土研究，2002，18（2）：5-7.

［5］He Sheng-hou，Mao Feng.Digital oil field，theory，design and Practice［M］.Beijng：Science Press，2001.

［6］Li Jian-feng.Digital oilfield ［M］.Beijng：Chemical Industry Press，2006.

Design and Development of Digital Oilfield System Based On GIS

XU Xiao-hong，XUE Jiao（Yangtze University，Wuhan430100）

The current Oilfield information platform cannot provide efficient support for digitalizing oilfield.By using Geographic Information Systems（GIS）and Spatial Database，the realization of reading and writing management of Geological data，management and visualization of Geological maps，associating query of Graphics and attributes，mapping of variety of geological thematic maps，mapping of dynamic statistics maps，etc are achieved.It can improve work efficient of professional researchers and has good application prospects.

GIS；digital oilfield system；spatial database

TP311.52

A

1673-1409（2013）31-0051-03

2013-07-10

許曉宏 （1965-），男，博士，教授，現(xiàn)主要從事油藏描述、數(shù)學(xué)地質(zhì)、GIS應(yīng)用、計(jì)算機(jī)軟件等方面的教學(xué)與研究工作。

［編輯］ 洪云飛