國(guó)內(nèi)石油企業(yè)“數(shù)字油田”建設(shè)的研究

汪俊華

[摘要]“數(shù)字油田”作為當(dāng)代石油行業(yè)的重要戰(zhàn)略思想，從大慶油田最早提出開始，就在相關(guān)行業(yè)引起了巨大反響，并一直指引石油企業(yè)信息化建設(shè)的方向。國(guó)內(nèi)各大石油企業(yè)也以“數(shù)字油田”為戰(zhàn)略目標(biāo)，積極推進(jìn)企業(yè)內(nèi)部的信息化建設(shè)。本文從數(shù)字油田的基本概念和特征出發(fā)，總結(jié)當(dāng)前國(guó)內(nèi)石油企業(yè)發(fā)展數(shù)字油田歷程中所存在的問題，有針對(duì)性地提出了對(duì)策性意見。

[關(guān)鍵詞]數(shù)字油田；石油行業(yè)；管理創(chuàng)新；信息化；標(biāo)準(zhǔn)體系

doi：10.3969/j.issn.1673-0194.2013.08.031

[中圖分類號(hào)]F272.7；F426.22[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2013）08-0056-02

0 引言

“數(shù)字油田”（Digital Oil Field）來源于戈?duì)栐?998年提出的數(shù)字地球（Digital Earth）的概念，中國(guó)石油大慶油田有限責(zé)任公司于1999年首次提出這一概念，并將其定為石油企業(yè)的一項(xiàng)戰(zhàn)略目標(biāo)。當(dāng)時(shí)的“數(shù)字油田”只是一個(gè)抽象概念，尚未確立明確的構(gòu)架，但其理論思想在學(xué)術(shù)界和石油行業(yè)中引起廣泛關(guān)注。隨后幾年，學(xué)術(shù)界和業(yè)內(nèi)專家對(duì)它進(jìn)行了逐步深入的探討和研究。國(guó)內(nèi)的石油企業(yè)也立即開始的數(shù)字油田的規(guī)劃以及具體領(lǐng)域的數(shù)字化建設(shè)，在實(shí)踐中取得了豐碩的成果和豐富的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)。

1 數(shù)字油田的理論內(nèi)涵

1.1 數(shù)字油田的定義

隨著學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的不斷推進(jìn)，人們對(duì)“數(shù)字油田”這一概念的認(rèn)識(shí)也經(jīng)歷了由狹義到廣義的完善。狹義“數(shù)字油田”的定義，是一個(gè)以數(shù)字地球?yàn)榧夹g(shù)導(dǎo)向、油田實(shí)體為對(duì)象、地理空間坐標(biāo)為依據(jù)，具有多分辨率、海量數(shù)據(jù)和多種數(shù)據(jù)融合，可用多媒體和虛擬技術(shù)進(jìn)行多維表達(dá)，集空間化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和可視化特征的技術(shù)系統(tǒng)。從廣義角度看，數(shù)字油田是全面信息化的油田，即指通過信息技術(shù)的運(yùn)用使油田實(shí)體和石油生產(chǎn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化、可視化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化。

1.2 數(shù)字油田的基礎(chǔ)與核心

數(shù)字油田是一套貫穿于油田價(jià)值生產(chǎn)全過程、覆蓋油田開發(fā)各技術(shù)環(huán)節(jié)的閉環(huán)系統(tǒng)，在平臺(tái)與井下之間實(shí)現(xiàn)一次性數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)化數(shù)據(jù)傳輸以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理，將復(fù)雜的油田結(jié)構(gòu)以虛擬油田系統(tǒng)中的可視、可交互的三維動(dòng)態(tài)圖像形式展示給管理者，從而在作業(yè)過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)勘探開發(fā)方案及具體作業(yè)措施的實(shí)現(xiàn)監(jiān)控和指導(dǎo)。

建立數(shù)字油田的核心是利用高效、智能的信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)時(shí)信息流的并行處理，將油田實(shí)時(shí)的運(yùn)行生產(chǎn)狀況以直觀、準(zhǔn)確、多維的方式傳遞給生產(chǎn)管理者，并且從海量的數(shù)據(jù)中分析出整體的發(fā)展趨勢(shì)及內(nèi)在規(guī)律。

1.3 數(shù)字油田的結(jié)構(gòu)

廣義數(shù)字油田的結(jié)構(gòu)劃分為環(huán)境層、數(shù)據(jù)層、專題庫(kù)層、模型層、應(yīng)用層、集成層和戰(zhàn)略層7個(gè)層次。其中數(shù)據(jù)層包含源數(shù)據(jù)子層、專業(yè)主庫(kù)子層和數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)子層3個(gè)分層次。

而戰(zhàn)略層作為其中的最高層，負(fù)責(zé)制訂數(shù)字油田的整體性方案與建設(shè)策略，因而主導(dǎo)數(shù)字油田整體的發(fā)展方向。在戰(zhàn)略層，要依靠數(shù)字油田建設(shè)達(dá)到企業(yè)再造的目的。

2 國(guó)內(nèi)外數(shù)字油田建設(shè)發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外發(fā)展?fàn)顩r

在數(shù)字地球概念的推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)外油氣行業(yè)相繼提出了類似數(shù)字油田的概念，如“信息油田（i-Fields）”、“智能油田（Smart Fields）”及“未來油田（Fields of the Future）”等，積極制訂數(shù)字油田的發(fā)展規(guī)劃，并在科研和實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)中對(duì)數(shù)字油田的主體技術(shù)進(jìn)行廣泛的探索。斯倫貝謝公司2003年采用GigaViz微機(jī)集群三維可視化地震解釋&虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，發(fā)揮其在數(shù)據(jù)管理、顯示和解釋領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)，并整合入GeoFrame油藏綜合描述系統(tǒng)中，形成靈活的綜合油藏應(yīng)用平臺(tái)；斯倫貝謝公司和雪佛龍從2000年開始就合作研發(fā)INTERSECT技術(shù)，并不斷推出基于該技術(shù)的新一代油藏模擬軟件，這個(gè)軟件可以模擬大型復(fù)雜油藏以及高度非均質(zhì)性體系，并進(jìn)行復(fù)雜的油田管理；英國(guó)帕吉特公司致力于油田可視化平臺(tái)和協(xié)同工作環(huán)境建設(shè)，其獨(dú)創(chuàng)的“智景平臺(tái)”技術(shù)能夠集成運(yùn)用計(jì)算機(jī)中控、網(wǎng)絡(luò)、大屏幕可視化、音視頻等設(shè)備，打造服務(wù)于油田勘探開發(fā)生產(chǎn)的智能交互平臺(tái)；?？松梨诠居?004年開始實(shí)施“未來地下工作室”計(jì)劃，核心包括2類設(shè)施：①地下數(shù)據(jù)采集和管理工具，②可視化的地質(zhì)建模、地理信息及復(fù)雜油藏的監(jiān)控軟件，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部軟件與外部開發(fā)軟件的整合，并支持全球功能結(jié)構(gòu)。從整體來說，國(guó)外油田公司在油田數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用水平上更加先進(jìn)。

2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展?fàn)顩r

國(guó)內(nèi)的石油企業(yè)也非常重視信息技術(shù)應(yīng)用對(duì)業(yè)務(wù)的促進(jìn)作用，紛紛抓緊投入到數(shù)字油田的研究和實(shí)踐之中，并取得了顯著成果。

中國(guó)石油天然氣集團(tuán)以“資源、市場(chǎng)、國(guó)際化”為戰(zhàn)略思想，重點(diǎn)投入信息化建設(shè)。旗下的大慶油田作為我國(guó)最大的石油生產(chǎn)基地，以及“數(shù)字油田”概念的倡導(dǎo)者，率先提出了數(shù)字油田的7層架構(gòu)模型，并基本建成了勘探、開發(fā)、地面工程三大綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和經(jīng)營(yíng)管理數(shù)據(jù)庫(kù)。新疆油田公司在2002年提出建設(shè)“數(shù)字新疆油田”的目標(biāo)，目前已成為國(guó)內(nèi)首個(gè)全面數(shù)字化的油田。經(jīng)過的多年建設(shè)，中國(guó)石油集團(tuán)通過數(shù)字油田的實(shí)施，在優(yōu)化資源配置、強(qiáng)化過程管控、支持技術(shù)創(chuàng)新、提升生產(chǎn)效率和促進(jìn)管理變革等方面得到了有力的推動(dòng)。

中國(guó)石油化工集團(tuán)，作為國(guó)內(nèi)最大的石油產(chǎn)品生產(chǎn)商和供應(yīng)商，從2001年開始，以ERP系統(tǒng)為切入點(diǎn)，全面展開數(shù)字油田建設(shè)。集團(tuán)建立了以ERP為核心的經(jīng)營(yíng)管理平臺(tái)、以生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES為核心的生產(chǎn)營(yíng)運(yùn)平臺(tái)以及信息基礎(chǔ)設(shè)施與運(yùn)維平臺(tái)。其開發(fā)的國(guó)內(nèi)首個(gè)制造業(yè)集團(tuán)級(jí)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)指揮系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了集團(tuán)整個(gè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)信息的集成。通過勘探開發(fā)源頭數(shù)據(jù)采集實(shí)現(xiàn)了油田企業(yè)跨專業(yè)跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享和高效應(yīng)用，對(duì)原油資源調(diào)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

中國(guó)海洋石油集團(tuán)以“業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)IT引領(lǐng)，提高企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力”這一理念為指引， 于2004年進(jìn)行了集團(tuán)信息化建設(shè)的統(tǒng)一規(guī)劃，提出了以“一個(gè)平臺(tái)、兩個(gè)重點(diǎn)、三縱四橫”的集團(tuán)信息化體系架構(gòu)為IT建設(shè)目標(biāo)。經(jīng)過5年的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了在集團(tuán)范圍內(nèi)建立了一個(gè)統(tǒng)一的經(jīng)營(yíng)管理基礎(chǔ)信息平臺(tái)。集團(tuán)把油田設(shè)施資產(chǎn)信息化管理作為建設(shè)數(shù)字化油田的重點(diǎn)，于2009年實(shí)施工程設(shè)施數(shù)字化項(xiàng)目（EDIS），完成了在建33座平臺(tái)數(shù)字化和數(shù)據(jù)中心平臺(tái)建設(shè)。

從整體來看，國(guó)內(nèi)數(shù)字油田建設(shè)雖然取得了豐碩的成果，但相比于國(guó)外數(shù)字油田建設(shè)的高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)，我們的平均水平還停留在初級(jí)階段，距離真正的數(shù)字油田還有明顯的距離。

3 目前存在的問題

國(guó)內(nèi)石油企業(yè)的數(shù)字油田建設(shè)，相比于國(guó)外起步較晚，技術(shù)水平也有一定差距。所以目前存在以下幾方面的問題：

（1）整體規(guī)劃問題。石油企業(yè)往往規(guī)模龐大，并且內(nèi)部體系結(jié)構(gòu)復(fù)雜。不同層級(jí)與不同業(yè)務(wù)領(lǐng)域的部門由于內(nèi)部溝通渠道的不暢通，以及各自的信息化水平和發(fā)展階段的較大差異，往往可能導(dǎo)致大量低端、重復(fù)性的工作，不僅產(chǎn)生不了任何實(shí)際效應(yīng)，還會(huì)造成資源（人力、資金）的嚴(yán)重浪費(fèi)，極大地增加了企業(yè)成本。

（2）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)問題。數(shù)字油田的實(shí)施會(huì)涉及到企業(yè)內(nèi)部不同技術(shù)領(lǐng)域的海量數(shù)據(jù)，要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的處理操作，首先要要解決的問題就是建立怎樣的統(tǒng)一數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。在尚未覆蓋統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的環(huán)節(jié)，各單位往往由于管理的不一致而使得數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)上差異廣泛，其采用的底層系統(tǒng)、軟件可能不一樣。同時(shí)已建立的標(biāo)準(zhǔn)化制度也可能因?yàn)閳?zhí)行力的欠缺，導(dǎo)致實(shí)際落實(shí)情況未達(dá)預(yù)期。

（3）數(shù)據(jù)孤島問題。各個(gè)油田單位乃至單位的各個(gè)部門，都保存了大量數(shù)據(jù)，并幾乎都根據(jù)自身需求及業(yè)務(wù)特點(diǎn)分別建立了局部的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以進(jìn)行相關(guān)的信息維護(hù)工作。但是由于這些數(shù)據(jù)大多分布在不同層級(jí)的各部門，并且都具有非常強(qiáng)的專業(yè)性，因而目前的數(shù)據(jù)共享性很低，在實(shí)現(xiàn)信息的跨部門共享上存在著較大的難度。

（4）業(yè)務(wù)部門缺少明確的數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理制度。由于對(duì)歷史數(shù)據(jù)長(zhǎng)期缺乏充分監(jiān)控和維護(hù)，并且原有數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中數(shù)據(jù)輸入輸出過程大多缺乏有效、完善的數(shù)據(jù)審核機(jī)制，導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不高。在數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證的條件下，數(shù)據(jù)使用者對(duì)這部分?jǐn)?shù)據(jù)資產(chǎn)的積極性也會(huì)受到極大影響。同時(shí)，由于歷史數(shù)據(jù)的維護(hù)和糾錯(cuò)成本較高，這也為更大范圍內(nèi)的信息集成和系統(tǒng)整合增加了困難。

4 規(guī)劃實(shí)施“數(shù)字油田”的建議

4.1 “數(shù)字油田”建設(shè)要與管理創(chuàng)新相結(jié)合，促進(jìn)油田綜合管理水平的提升

“數(shù)字油田”的建設(shè)，并不僅僅是由紙質(zhì)向數(shù)字、由手動(dòng)向自動(dòng)的轉(zhuǎn)變，更本質(zhì)的是生產(chǎn)運(yùn)作模式的變革和經(jīng)營(yíng)管理理念的更新。因此，“數(shù)字油田”的建設(shè)過程中，企業(yè)不能只把注意力放在硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)的升級(jí)上，而更應(yīng)當(dāng)注重借鑒當(dāng)今世界最先進(jìn)的管理思想和管理技術(shù)，去推動(dòng)整個(gè)企業(yè)的管理創(chuàng)新。

4.2 通過建立完善的信息化標(biāo)準(zhǔn)體系來規(guī)范“數(shù)字油田”建設(shè)的各項(xiàng)工作

完善信息化標(biāo)準(zhǔn)體系和管理體系是實(shí)現(xiàn)“數(shù)字油田”的根本保障，使“數(shù)字油田”建設(shè)的每個(gè)環(huán)節(jié)有標(biāo)準(zhǔn)可依?！皵?shù)字油田”標(biāo)準(zhǔn)化管理體系包括：技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、工作標(biāo)準(zhǔn)和管理標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)化工作的重點(diǎn)不僅在于標(biāo)準(zhǔn)的制定，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行過程提供有效的制度支持同樣是至關(guān)重要的，對(duì)于已有標(biāo)準(zhǔn)必須嚴(yán)格地落實(shí)到生產(chǎn)管理過程中。同時(shí)，對(duì)于尚無標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)域或已不符合實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)，要根據(jù)科學(xué)原則與業(yè)務(wù)實(shí)際，及時(shí)予以補(bǔ)充和完善。

4.3 信息技術(shù)的應(yīng)用與石油專業(yè)的理論成果、勘探開發(fā)的生產(chǎn)實(shí)踐緊密結(jié)合

早期在勘探、開發(fā)等石油專業(yè)化領(lǐng)域，信息化技術(shù)只是作為生產(chǎn)和科研的輔助工具。但隨著油氣資源的勘探開發(fā)難度不斷加大，行業(yè)逐步意識(shí)到信息技術(shù)在優(yōu)化業(yè)務(wù)流程、突破專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)瓶頸上的重要意義。并且當(dāng)今高新技術(shù)之間的相互滲透已成趨勢(shì)，石油行業(yè)的新技術(shù)對(duì)信息技術(shù)的依賴越來越強(qiáng)。因而企業(yè)必須投入更大精力，積極促進(jìn)信息技術(shù)與勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的融合， 才能發(fā)揮出“數(shù)字油田”所具備的巨大優(yōu)勢(shì)。

4.4 完善“數(shù)字油田”風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，有效規(guī)避實(shí)施過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)

信息化項(xiàng)目由于特有的虛擬性，往往會(huì)存在諸多不確定因素，因而也面臨巨大的風(fēng)險(xiǎn)。而“數(shù)字油田”的建設(shè)更是有工程規(guī)模大、技術(shù)難度高、牽涉環(huán)節(jié)多的特點(diǎn)，其風(fēng)險(xiǎn)性也更高。并且，石油企業(yè)規(guī)模龐大，內(nèi)部業(yè)務(wù)鏈長(zhǎng)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)的疏漏都可能對(duì)油田的效益產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)影響。因此在“數(shù)字油田”及其各子項(xiàng)目的規(guī)劃過程中，必須對(duì)其關(guān)鍵環(huán)節(jié)和潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素予以全面的考量和評(píng)估，制定完善的應(yīng)急策略以備防范。在實(shí)施過程中予以重點(diǎn)監(jiān)控和嚴(yán)格管理，以將各種風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的消極影響控制在最低水平。

5 展 望

“數(shù)字油田”建設(shè)是加快石油企業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略舉措。數(shù)字油田的實(shí)現(xiàn)將改變傳統(tǒng)的油田生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，實(shí)現(xiàn)工作流程高度規(guī)范優(yōu)化、處理一體化，經(jīng)營(yíng)管理科學(xué)化，領(lǐng)導(dǎo)決策智能化。它貫穿中國(guó)石油行業(yè)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，必將為我國(guó)石油企業(yè)帶來管理的革新，并推動(dòng)企業(yè)流程再造，成為企業(yè)高效、快速、可持續(xù)發(fā)展的引擎。

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