勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口研究與實現(xiàn)

包宏 譚智勇 王鐵成 嚴又生 劉雄

[摘 要] 石油勘探開發(fā)是一項復雜工程，涉及地質(zhì)、地球物理、油藏工程等多學科，相關專業(yè)應用軟件的數(shù)據(jù)獲取與數(shù)據(jù)交換是實現(xiàn)勘探開發(fā)一體化的難題之一。本文根據(jù)油氣藏勘探開發(fā)一體化綜合研究中數(shù)據(jù)應用的現(xiàn)狀與需求，提出了數(shù)據(jù)接口框架體系，并對所用的關鍵技術進行了闡述，最后通過實際應用案例，說明了該項技術的實用價值。

[關鍵詞] 勘探； 開發(fā)； 一體化； 數(shù)據(jù)接口； 存儲； 虛擬化

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 03. 036

[中圖分類號] F270.7；TP315 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）03- 0083- 03

0 引 言

勘探開發(fā)一體化是指將實際聯(lián)系密切但又人為分割的勘探、開發(fā)業(yè)務中的研究、生產(chǎn)、管理與決策等活動進行有機整合，形成相互滲透、相互配合的有機整體，面對共同的地質(zhì)目標，解決不同粒度、不同層次、不同子目標的油氣勘探開發(fā)問題。在實際的石油勘探開發(fā)過程中，通常按探區(qū)組成勘探開發(fā)一體化項目部，當石油勘探進入工業(yè)勘探評價階段，即在圈閉預探成功獲得工業(yè)油氣流后，采用勘探與開發(fā)聯(lián)合評價的方式，直接進行石油探明儲量的開發(fā)與生產(chǎn)。該模式的好處是對可采儲量實現(xiàn)明確管理，在勘探與生產(chǎn)中使用統(tǒng)一的、合理的技術經(jīng)濟評價標準對油氣藏的儲量、產(chǎn)能、工程和經(jīng)濟等方面進行綜合研究和評價，從而達到油氣田勘探開發(fā)經(jīng)濟效益的最優(yōu)化。

幾十年來，國內(nèi)油氣藏研究已經(jīng)取得了豐碩的成果和經(jīng)驗。然而，隨著油氣田勘探開發(fā)業(yè)務的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的科研方式已不適應勘探開發(fā)一體化發(fā)展的需求，問題主要體現(xiàn)在兩個方面：一是在石油勘探開發(fā)生產(chǎn)過程中，數(shù)據(jù)流與業(yè)務流之間存在分離和脫節(jié)的現(xiàn)象，即勘探開發(fā)業(yè)務運行過程和現(xiàn)有的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)之間沒有建立優(yōu)化高效的鏈接通道，在勘探開發(fā)數(shù)據(jù)管理中數(shù)據(jù)的補充和更新很難做到及時和到位，使得勘探開發(fā)研究工作缺乏最新的、高可靠的數(shù)據(jù)基礎；二是在油氣藏研究過程中，研究的技術、方法和資源等方面缺乏共享機制，存在局部先進而整體落后的現(xiàn)象，不能充分發(fā)揮油田的整體優(yōu)勢進行油氣藏綜合研究和高效開發(fā)。專業(yè)應用軟件是研究人員從事油氣藏綜合研究的主要工具，其數(shù)據(jù)來源及數(shù)據(jù)獲取方式既影響專業(yè)軟件應用的效率，也直接關系到油氣藏綜合研究成果水平。

過去由于缺乏適應勘探開發(fā)一體化模式的數(shù)據(jù)來源和高效的數(shù)據(jù)獲取方式，油氣藏研究數(shù)據(jù)的搜集一直采用低效的人工現(xiàn)場數(shù)據(jù)查找搜集方式（如圖1所示）。

針對勘探開發(fā)一體化專業(yè)應用軟件在數(shù)據(jù)應用環(huán)節(jié)中存在的問題，本文提出了勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口的基本概念、整體框架以及關鍵技術。

1 數(shù)據(jù)接口框架體系

1.1 數(shù)據(jù)接口

數(shù)據(jù)接口是在數(shù)據(jù)總線的基礎上開發(fā)的一系列為專業(yè)軟件提供自動數(shù)據(jù)采集傳送的工具。

數(shù)據(jù)接口可將儲存的正確數(shù)據(jù)，“一鍵式”快速地發(fā)送到專業(yè)應用軟件中，實現(xiàn)專業(yè)應用軟件對數(shù)據(jù)的可見即可得。核心價值在于省去了研究人員收集數(shù)據(jù)、整理數(shù)據(jù)、核對數(shù)據(jù)和加載數(shù)據(jù)的中間過程，這些過程都由數(shù)據(jù)接口自動完成。

1.2 數(shù)據(jù)接口框架體系

數(shù)據(jù)接口框架體系主要由數(shù)據(jù)總線、接口平臺、專業(yè)軟件等組成。作為專業(yè)軟件與數(shù)據(jù)總線之間的橋梁與紐帶，數(shù)據(jù)接口平臺依據(jù)勘探開發(fā)一體化的實際生產(chǎn)需求，從標準化數(shù)據(jù)總線中將研究人員所需的勘探與生產(chǎn)數(shù)據(jù)，快速、準確地發(fā)送給專業(yè)軟件應用；另一方面，經(jīng)專業(yè)軟件分析處理所得到的各種研究成果，也通過數(shù)據(jù)接口平臺加入到數(shù)據(jù)總線中，供油田勘探開發(fā)用戶使用。數(shù)據(jù)接口框架模型如圖2所示。

數(shù)據(jù)接口框架體系既為勘探開發(fā)研究建立了存儲一定完整的、準確的、標準的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)總線，也為研究活動提供了按需自動處理和完成數(shù)據(jù)獲取功能的數(shù)據(jù)接口平臺，使研究人員徹底地從以前繁瑣復雜的數(shù)據(jù)搜集過程中解脫出來，實現(xiàn)了研究數(shù)據(jù)的快速獲取，大大地提高了勘探開發(fā)研究的工作效率；同時，也積極地發(fā)揮了勘探開發(fā)研究成果對油田勘探開發(fā)活動的指導與決策作用。

2 數(shù)據(jù)接口關鍵技術

數(shù)據(jù)接口的實現(xiàn)與應用涉及數(shù)據(jù)總線、存儲虛擬化、網(wǎng)絡、數(shù)據(jù)異步處理、事件驅(qū)動等高新技術，集成應用是數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)的關鍵。依據(jù)數(shù)據(jù)接口的數(shù)據(jù)流程，從數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)處理等層面探討數(shù)據(jù)接口的關鍵技術。

2.1 數(shù)據(jù)總線技術

數(shù)據(jù)總線技術是指由高速的網(wǎng)絡設備連接眾多物理存儲設備，組成一個存儲虛擬化平臺，統(tǒng)一對外提供數(shù)據(jù)服務。該鏈路的工作流程為：首先，由油田相關科室的專業(yè)數(shù)據(jù)管理人員按統(tǒng)一標準和質(zhì)量要求將數(shù)據(jù)規(guī)范化后存儲到虛擬化存儲平臺，為勘探開發(fā)專業(yè)軟件提供數(shù)據(jù)來源；其次，勘探開發(fā)專業(yè)軟件在使用接口平臺提供的數(shù)據(jù)進行分析處理后得到的成果數(shù)據(jù)，也作為數(shù)據(jù)資源存儲到數(shù)據(jù)總線平臺，提供給其他油田用戶使用?？碧介_發(fā)業(yè)務的專業(yè)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及綜合研究成果等不同類型數(shù)據(jù)的補充形成了一個不斷完整的數(shù)據(jù)總線（見圖3）。

2.2 數(shù)據(jù)發(fā)送技術

數(shù)據(jù)發(fā)送技術，根據(jù)不同的專業(yè)軟件，可以分為3種類型：第一，針對擁有數(shù)據(jù)庫的專業(yè)軟件，采用數(shù)據(jù)連接技術（data connect）；第二，針對支持數(shù)據(jù)廣播機制的專業(yè)軟件，采用數(shù)據(jù)廣播技術；第三，針對沒有數(shù)據(jù)庫，也不支持廣播的專業(yè)軟件，使用內(nèi)存共享技術。這3種方式構(gòu)成了數(shù)據(jù)接口的主要數(shù)據(jù)發(fā)送方式。

2.3 數(shù)據(jù)傳輸技術

數(shù)據(jù)傳輸技術在數(shù)據(jù)接口中具有舉足輕重的作用，傳輸?shù)乃俣戎苯佑绊懙綌?shù)據(jù)發(fā)送的效率。首先，數(shù)據(jù)系統(tǒng)中采用前后端服務分開部署的方式減輕網(wǎng)絡傳輸壓力； 其次，數(shù)據(jù)系統(tǒng)10GB級別的交換機、網(wǎng)卡等光纖設備保障數(shù)據(jù)的高速傳輸。在實際測試中寫入速度能達到100MB/s，拷貝8GB的數(shù)據(jù)只需要90秒。

2.4 數(shù)據(jù)存儲技術

數(shù)據(jù)存儲技術是數(shù)據(jù)接口中一項基礎技術，在本框架體系中涉及大塊數(shù)據(jù)的應用，如地震數(shù)據(jù)、測井數(shù)據(jù)等，一旦處理不好將造成數(shù)據(jù)重復存儲、多次拷貝等不經(jīng)濟操作，造成磁盤空間浪費，網(wǎng)絡阻塞，進而影響到數(shù)據(jù)接口的應用效果。存儲虛擬化技術很好地解決了這一問題，它將資源的邏輯映象與物理存儲分開，從而為系統(tǒng)提供一幅簡化、無縫的資源虛擬視圖，并為應用提供像磁盤一樣的快速訪問通道。存儲虛擬化技術的應用可為數(shù)據(jù)接口提供一個龐大而且快速的存儲環(huán)境。

2.5 數(shù)據(jù)處理技術

數(shù)據(jù)接口發(fā)送的是大量數(shù)據(jù)，對服務器IO要求很高，如果和其前端服務一起部署會加重前端服務器IO負擔，進一步影響到其他用戶的操作。此處采取異步數(shù)據(jù)處理的技術，將前端服務和數(shù)據(jù)發(fā)送服務分開部署到兩臺服務器上。前端服務主要處理用戶的請求，比如用戶需要發(fā)送數(shù)據(jù)到軟件，前端服務將產(chǎn)生一條包含數(shù)據(jù)名和軟件名的命令，將該命令發(fā)送到后端服務器，后端服務器接收到命令后，將該命令添加到執(zhí)行隊列，等待執(zhí)行該命令。執(zhí)行完該命令后，后端服務器將執(zhí)行的結(jié)果返回到前端服務器。該步驟也是異步過程，是將消息發(fā)送到前端服務的消息接收服務。因此，前端發(fā)送數(shù)據(jù)后，不會影響用戶的速度，也不會占用用戶的資源，可以同時進行其他操作，只需要從站內(nèi)信件中獲取發(fā)送數(shù)據(jù)的結(jié)果即可，從而提高用戶的操作效率，優(yōu)化用戶的操作體驗。

2.6 跨平臺應用技術

跨平臺是軟件開發(fā)中一個重要的概念，即：既不依賴于操作系統(tǒng)，也不依賴于硬件環(huán)境。本平臺接口數(shù)據(jù)既可以推送到Windows系列的操作系統(tǒng)，也可推送到Unix、Linux等操作系統(tǒng)，不論在什么操作系統(tǒng)、什么硬件環(huán)境下，平臺接口都可以正常使用。勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件類別眾多，涉及地球物理、地質(zhì)分析、地質(zhì)建模、數(shù)值模擬等多個類型，這些專業(yè)軟件配置環(huán)境復雜多樣，硬件資源和操作系統(tǒng)多種多樣，為了解決專業(yè)軟件的異構(gòu)問題，跨平臺應用技術是必不可少的技術基礎。

3 應用實例

勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口研究工作結(jié)合油田數(shù)字化油氣藏項目，由專業(yè)應用人員進行了大量的測試，達到了專業(yè)人員的應用要求。

3.1 應用情況

通過數(shù)據(jù)接口技術，解決了束縛油田數(shù)據(jù)共享應用的瓶頸問題，通過與應用軟件集成技術的結(jié)合，實現(xiàn)了國內(nèi)（主要包括：GeoMap、Forward、石文）及國外（GeoFrame、Openworks 2003/R5000、Petrel、GeoView、Jason、GeoLog、ArcGIS）十余項專業(yè)應用軟件的集成應用。

3.2 應用對比分析

通過對比數(shù)據(jù)接口模式和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)應用工作模式，發(fā)現(xiàn)該項技術的應用具有明顯優(yōu)勢，體現(xiàn)在以下幾個方面。

時間長度：傳統(tǒng)工作模式下，查詢、收集、檢驗、整理等過程缺一不可，查詢需要3～5個工作日，收集拷貝需要2～3個工作日，檢驗和整理則需視數(shù)據(jù)的復雜程度，復雜的情況下需要8～10個工作日，不復雜的情況下需要3～5個工作日，累計起來是11～28工作日；應用該項技術完成一個項目（約1 000口井）的數(shù)據(jù)準備，所需要的時間為一個工作日。

過程復雜度：傳統(tǒng)工作模式下，需要通過電話、郵件等方式查詢多個單位、部門，查詢到最新版本和最合適的數(shù)據(jù)，之后需要攜帶磁盤去該單位拷貝數(shù)據(jù)。拿到數(shù)據(jù)后即可以進行檢驗，看數(shù)據(jù)是否質(zhì)量過關，是否符合應用要求，檢驗通過后需要根據(jù)應用要求做一系列整理工作；應用該項技術后操作過程為：登錄平臺，輸入查詢條件找到數(shù)據(jù)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，該過程在個人電腦上即可完成，甚至可以足不出戶便完成工作。

人員技能要求：傳統(tǒng)工作模式下，專業(yè)人員需要了解數(shù)據(jù)來源的諸多單位，需要掌握數(shù)據(jù)檢驗的基本技術，需要知曉數(shù)據(jù)整理的相關知識等；應用該項技術的專業(yè)人員只需要培訓一個數(shù)據(jù)接口的使用流程，數(shù)據(jù)接口流程就和上網(wǎng)搜索一樣簡單。

數(shù)據(jù)準確度：傳統(tǒng)工作模式下，由于缺乏統(tǒng)一的質(zhì)量把關，數(shù)據(jù)準確性得不到保障；應用該項技術，數(shù)據(jù)總線中的數(shù)據(jù)都經(jīng)過來源部門的質(zhì)量檢查，以及相關負責人的技術審核，數(shù)據(jù)的準確性有保證。

4 結(jié) 論

勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口技術的研發(fā)與應用，改變了專業(yè)技術人員傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)應用模式，提高了數(shù)據(jù)查找、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)質(zhì)量確認等繁瑣過程的友好性、便捷性和易操作性，極大地提高了數(shù)據(jù)使用與共享效率，使專業(yè)技術人員和研究人員有更多的精力用于技術研究工作。

通過在長慶油田數(shù)字化油氣藏系統(tǒng)中的應用，勘探開發(fā)一體化專業(yè)軟件數(shù)據(jù)接口技術成為勘探開發(fā)一體化協(xié)同研究系統(tǒng)平臺建設中的核心技術之一，實現(xiàn)了在國內(nèi)的首次規(guī)?；瘧茫蟠筇岣吡擞蜌馓锟碧介_發(fā)核心業(yè)務的工作效率，有效促進了石油上游業(yè)務信息化的發(fā)展。

主要參考文獻

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