油田勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)研究及在中原油田的應用

張瑞英

(中國石化中原油田分公司信息中心，河南濮陽 457001)

油田勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)研究及在中原油田的應用

張瑞英

(中國石化中原油田分公司信息中心，河南濮陽 457001)

摘要：在調研國內外勘探?jīng)Q策支持技術基礎上，確定了適合中原油田的勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)的總體思路，研究了勘探?jīng)Q策數(shù)據(jù)集成管理技術、多維海量異構數(shù)據(jù)關聯(lián)技術、多塊大屏幕無縫連接展示與異地井位論證通信技術等，并開發(fā)了適合中原油田的勘探?jīng)Q策支持技術系統(tǒng)，改變了傳統(tǒng)紙質掛圖井位論證模式。經(jīng)過1年多的運行，該系統(tǒng)累計支持勘探井位部署論證決策會議89次,部署勘探井位85口，使用超過1 700 次/人，決策論證時間縮短30%，并支持了遠程異地論證會，為中原油田各區(qū)域勘探效率提供技術支撐。

關鍵詞：中原油田；勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)；數(shù)據(jù)集成管理；數(shù)據(jù)關聯(lián)；多屏展示；異地通信

中原油田作為東部老油田，勘探開發(fā)和穩(wěn)產(chǎn)難度的不斷加大，勘探開發(fā)決策的科學性和有效性顯得越來越重要。中原油田經(jīng)歷40年的勘探開發(fā)歷程，積累了大量基礎數(shù)據(jù)，如何高效便捷的利用這些數(shù)據(jù)為勘探開發(fā)決策服務成為油田目前面臨的重要研究課題。為此，中原油田針對勘探?jīng)Q策井位論證階段地震解釋、地質研究等海量資料數(shù)據(jù)電子化技術、數(shù)據(jù)庫建設技術、多維關聯(lián)對比展示技術與異地遠程井位論證等技術，開展了井位網(wǎng)上論證和勘探異地協(xié)同工作，實現(xiàn)勘探科學決策，為油田高效開發(fā)提供技術支撐。

1國內外勘探?jīng)Q策技術現(xiàn)狀

信息化技術在國內外油氣勘探開發(fā)中的應用，無論是其技術的先進性、集成度，還是應用的廣度和深度，近年來都有了長足的進步和發(fā)展，已經(jīng)成為石油勘探開發(fā)的核心技術之一。

國外勘探開發(fā)決策技術應用主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲和管理、數(shù)據(jù)處理分析和解釋、多學科協(xié)同工作、信息共享和交流、知識挖掘和發(fā)現(xiàn)、決策支持等方面。國外石油公司開始探索油田勘探開發(fā)知識管理，運用以往成熟的經(jīng)驗來指導目前勘探開發(fā)工作。當前正處于將各類系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)整合、應用整合階段，朝著信息化應用的最高階段勘探?jīng)Q策支持的方向進行發(fā)展。目前發(fā)展最突出的信息技術有：數(shù)據(jù)管理技術(數(shù)據(jù)銀行技術)、網(wǎng)絡技術、可視化和虛擬現(xiàn)實技術、集群計算技術、數(shù)據(jù)倉庫和決策支持技術等。

目前，國內石油企業(yè)信息化手段已經(jīng)開始滲透到勘探管理階段，針對勘探?jīng)Q策的支持系統(tǒng)正在積極探索之中?？碧叫畔⒒陌l(fā)展方向是：以勘探數(shù)據(jù)庫為基礎，以成熟的石油地質理論為指導，充分利用信息化新技術，針對不同勘探階段、不同勘探對象，設計并建立不同的決策模型，研究決策支持方法和模式，建立起一套包括儲層預測、油藏描述、井位部署、勘探評價和風險決策為一體的油氣勘探協(xié)同決策支持系統(tǒng)，實現(xiàn)油田勘探?jīng)Q策方案制定的定量化、計算機化和科學化，為勘探工作實時提供服務。

2中原油田勘探?jīng)Q策技術總體結構設計

中原油田勘探?jīng)Q策技術總體目標是建立勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)和配套決策環(huán)境建設，充分挖掘和利用已有信息資源，將決策主題相關的各種信息有機地集成起來,進一步提高勘探?jīng)Q策效率和水平，總體結構圖1。重點解決勘探開發(fā)數(shù)據(jù)標準化、勘探開發(fā)數(shù)據(jù)一體化管理的難題；解決勘探底圖、剖面、圖檔與電子掛圖等異構數(shù)據(jù)的規(guī)范入庫問題；進行地理信息系統(tǒng)GIS查詢與三維可視化、井筒信息可視化的大屏幕展示技術攻關；研究探井部署流程管理和探井生產(chǎn)流程管理等內容。

3勘探?jīng)Q策支持軟件開發(fā)

圖1　中原油田勘探?jīng)Q策系統(tǒng)整體結構示意圖

3.1勘探?jīng)Q策數(shù)據(jù)集成管理技術研究

根據(jù)勘探地質資料的規(guī)范要求與管理規(guī)定，開展勘探數(shù)據(jù)資源集成管理與組織技術研究，實現(xiàn)油氣勘探相關對象的圖形化信息統(tǒng)一組織和管理，建立各類勘探對象分類組織的信息樹，實現(xiàn)地理信息、礦權、儲量、地震測網(wǎng)、地震工區(qū)以及各類勘探部署圖、構造圖等圖件信息的有效組織。

3.1.1數(shù)據(jù)采集

勘探?jīng)Q策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫包括以下幾個部分：

(1)勘探、開發(fā)源頭數(shù)據(jù)庫：主要是探井(開發(fā)井)基礎數(shù)據(jù)，這是使用最多的數(shù)據(jù)部分。所有探井報表、井筒地質圖、井身結構圖等信息，都來自于此。

(2)決策項目數(shù)據(jù)：包括勘探主題相關數(shù)據(jù)(勘探項目、研究單位、組織結構、資料分類等)、決策信息樹數(shù)據(jù)(所有的信息都按照空間位置和業(yè)務對應關系被統(tǒng)一組織起來，在數(shù)據(jù)查詢中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的關聯(lián))、決策成果數(shù)據(jù)(包括部署井數(shù)據(jù)、設計井數(shù)據(jù)、物探部署等)、安全數(shù)據(jù)(用戶表，權限分配，訪問日志等)。

(3) 解釋成果：主要是地質解釋與綜合研究成果數(shù)據(jù)。解釋成果數(shù)據(jù)主要包括來自于蘭德馬克Openworks軟件和斯倫貝謝的Geoframe軟件的解釋成果，主要為解釋層位和斷層，這部分數(shù)據(jù)也需要進行統(tǒng)一的建庫運行管理。

(4)地震資料庫：對野外采集獲取的原始數(shù)據(jù)及其處理成果數(shù)據(jù)(二維、三維等)進行統(tǒng)一保存與管理，格式一般為SEGY數(shù)據(jù)。

(5)圖檔庫：包括各類地震和地質研究成果的圖件、文檔、匯報材料等，這是論證會中最重要的數(shù)據(jù)，在電子掛圖、底圖和信息樹中都要進行顯示。

(6)井基礎數(shù)據(jù):對探井和開發(fā)井基礎數(shù)據(jù)和井斜數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)遷移工具從源頭數(shù)據(jù)庫中抽取并加載到勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)項目庫中。

(7)系統(tǒng)綜合展示所需的外部數(shù)據(jù)庫支持：勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)實現(xiàn)對外部數(shù)據(jù)庫中物探、鉆錄、測井、試油數(shù)據(jù)的綜合集成展示，以井或項目等方式組織，滿足論證會對有關論證數(shù)據(jù)的快速查詢需求。

3.1.2不同來源數(shù)據(jù)對接與定制

關于數(shù)據(jù)接口的分析情況，根據(jù)數(shù)據(jù)庫表結構和名字的不同，修改相應的映射關系。

測井數(shù)據(jù)對接與定制：測井數(shù)據(jù)需要在部署前對相應模塊進行必要的定制完善，修改(或增加)必要的模版，提供LAS文件等在內的測井曲線數(shù)據(jù)成圖支持等。

錄井、試油等數(shù)據(jù)的對接與定制：鉆井地質數(shù)據(jù)包括錄井圖、巖屑錄井、套管、鉆頭程序、鉆井取心等錄井數(shù)據(jù)，以及氣測、地層分層、地化、測井解釋、綜合解釋、試油成果等其它類型數(shù)據(jù)，在勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)中都有重要而廣泛的應用，根據(jù)油田的實際情況，結合勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)進行相應的對接和定制，實現(xiàn)系統(tǒng)的順利部署和應用。

源頭數(shù)據(jù)與決策項目庫的數(shù)據(jù)接口：勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)的運行除依托本身的決策項目庫外，還通過直接連到數(shù)據(jù)中心的源頭庫，實現(xiàn)對大多數(shù)專業(yè)數(shù)據(jù)的直接訪問。

歷史源頭庫數(shù)據(jù)遷移：對歷史數(shù)據(jù)進行分析，將勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)相關的鉆、錄、測、試、分析化驗的21張表共1742104條記錄遷入了源頭庫。

井坐標數(shù)據(jù)補錄：收集9000余口井的坐標數(shù)據(jù)在中間庫進行補錄。

3.2多維海量異構信息數(shù)據(jù)關聯(lián)技術研究

油田勘探?jīng)Q策業(yè)務需要不同類型、不同專業(yè)的海量數(shù)據(jù)的集成應用與展示，這些數(shù)據(jù)來自物探地震解釋、鉆井、錄井、測井、地質研究等不同專業(yè)部門，如何使這些異構的海量數(shù)據(jù)在勘探?jīng)Q策系統(tǒng)中合理組織關聯(lián)與快速調用，是擺在技術人員面前的一道難題。

3.2.1建立基于地理信息系統(tǒng)GIS展示與三維地理信息導航環(huán)境

通過對C/S方式和WEB方式發(fā)布GIS與遙感信息的技術研究，實現(xiàn)地質信息、地理信息與遙感信息的精確疊合和發(fā)布；實現(xiàn)遙感、GIS導航的常規(guī)查詢、統(tǒng)計查詢等功能。主要內容包括：地理信息應用與發(fā)布技術研究；地理信息的采集處理、統(tǒng)一存儲；建立高精度的衛(wèi)星地理信息數(shù)據(jù)庫；將勘探方面地理信息統(tǒng)一管理。

3.2.2建立探井和物探數(shù)據(jù)檔案

為歷年每一口探井建立一份電子檔案，包括這口井所能收集到的全部資料，并按專業(yè)類別(如鉆井、錄井、測井、試油等)分類，同時提供關鍵字查詢。為歷年施工的每個二維、三維工區(qū)建立一份電子檔案，包括工區(qū)所能收集到的全部資料，同時提供關鍵字查詢。

3.2.3GIS底圖上二維圖形顯示

以主要目的層構造圖為背景，疊加顯示工區(qū)測網(wǎng)、地理文化信息、層位、斷層邊界、測線、探井、開發(fā)井、設計井、井斜軌跡等對象，提供實時選取地震縱、橫和任意測線、井數(shù)據(jù)管理、計算距離、計算面積等功能，與GIS系統(tǒng)集成；跨工區(qū)抽取地震測線。

3.2.4地震剖面顯示

能夠進行地震剖面橫向、縱向、任意走向的顯示，能夠前滾或后滾顯示相鄰的剖面，顯示風格有變面積、變密度、曲線等；在變面積顯示中可以設置正負向填充方式，增益控制，可以動態(tài)調整顏色譜，在剖面中能夠疊加解釋層位、斷層段；能夠將井投影到剖面上，并顯示測井曲線和合成記錄等，跨工區(qū)地震剖面顯示；測井曲線顯示；設計井軌跡功能完善等等。在井位匯報時，具有各類圖件多屏幕顯示環(huán)境下的排列展示功能，實現(xiàn)圖檔管理與共享，提供不同格式的圖形文件的顯示功能，對于矢量圖形，還可以進行圖件的放大、縮小，增加標注等操作。

3.2.5鉆測錄數(shù)據(jù)顯示

將鉆井、錄井、測井、巖心、分析化驗等資料融為一體進行可視化顯示，顯示的圖形包括：井身結構圖、井斜軌跡圖(平面軌跡、垂直軌跡)、固井質量圖、鉆井工程圖、地化錄井圖、綜合錄井圖、標準測井圖、氣測錄井圖、巖心圖像、四性關系分析圖、測井處理解釋圖、試油結論圖等。

3.2.6數(shù)據(jù)漫游導航

按照業(yè)務流程完成數(shù)據(jù)組織工作，通過二、三維聯(lián)動實現(xiàn)數(shù)據(jù)的漫游導航，使業(yè)務對象在二維和三維中同步投放、查看。

三維GIS軟件可以發(fā)布、分析和應用勘探相關的大部分數(shù)據(jù),并且可以提供較好的視覺效果。但目前絕大部分勘探綜合研究成果圖件是二維圖件，且平面導航速度快，也符合應用人員的傳統(tǒng)習慣。把二維和三維結合在一起并互動，就可以充分發(fā)揮二者各自的優(yōu)點，更加方便用戶的使用。

3.2.7數(shù)據(jù)聯(lián)動

漫游導航聯(lián)動：主要實現(xiàn)二維和三維在漫游導航的時候，因各類操作所引起的屏幕中心關注點發(fā)生變化時，需要進行同步，包括：平移、縮放等操作所引起的漫游移動。

業(yè)務對象管理聯(lián)動：當場景視圖中的業(yè)務對象數(shù)量發(fā)生變化時，二維和三維需要進行對象顯示上的同步。包括：業(yè)務對象的投放、刪除、可見性控制。

輔助決策聯(lián)動：當進行輔助決策的時候，雙方需要同步傳遞消息：創(chuàng)建新的點、線、面類元素；元素位置移動時發(fā)生同步；自定義區(qū)域元素編輯；創(chuàng)建標注類元素。

與其他應用模塊的聯(lián)動：通過事件通訊框架，不僅可以實現(xiàn)平面導航和三維GIS的同步，也可以實現(xiàn)導航模塊與其他應用模塊之間的互相聯(lián)動。

二維三維聯(lián)動的技術實現(xiàn)，主要是定義二維與三維窗口的通信協(xié)議并實現(xiàn)通信體系框架，通過該事件框架，二維導航模塊和三維模塊可耦合響應相互之間發(fā)送的事件，并根據(jù)事件信息執(zhí)行相應的動作。

3.2.8電子掛圖

在井位論證工作中，常需要展示大量分析圖件，有時還需要與PPT相配合，使研究人員清晰地將研究成果展現(xiàn)給決策專家，供領導和專家對比分析和點評。通過電子掛圖，能在多屏環(huán)境下，支持成果圖檔庫中圖件的多屏展示，并可通過鼠標滾輪進行快速縮放和任意擺放操作。對有坐標的圖件可以根據(jù)需要激活背景底圖，從而切換到平面導航模塊。

電子掛圖子系統(tǒng)可以創(chuàng)建一個演示文檔，或者打開一個已有的演示文檔；支持版面支持單屏/雙屏/多屏等；支持將圖檔庫中的圖件拖放到設計版面中，支持CGM/BMP/JPG等圖片格式；支持圖件的放大、縮小、平移操作；支持畫線、矩形、原型、文字、標注圖例等版面編輯；支持新增版面、刪除版面、版面上下移、置頂?shù)椎劝婷婀芾怼?/p>

對創(chuàng)建的電子掛圖支持以幻燈片的方式進行播放?？梢詫Ξ斍安シ艌D件進行放大、縮小、恢復到原始大小操作；允許專家對圖檔提出自己的意見，進行標注。

3.3大屏幕展示技術與異地井位論證通信技術研究

大屏幕顯示系統(tǒng)充分利用計算機技術、通信技術、視頻技術，完成綜合、高速的信息處理，可實現(xiàn)高清晰度、高亮度、多畫面、多功能的顯示能力，用于遠程圖像及信息傳送、顯示、處理的需求，為勘探?jīng)Q策支持提供直觀、形象的交互式工具，是勘探?jīng)Q策支持必不可少的手段。大屏幕顯示系統(tǒng)包括圖像處理能力較強和顯示效果很好的專業(yè)投影單元，以及與之配套的圖像融合控制系統(tǒng)，支持單屏、多屏以及整屏顯示，實現(xiàn)圖像窗口的縮放、移動、漫游等功能。

根據(jù)系統(tǒng)功能要求和技術特點，選用合適的設備組成大屏幕投影顯示系統(tǒng)。整個系統(tǒng)可顯示計算機信號、視頻信號，實現(xiàn)這些計算機圖形和視頻圖像信息的綜合顯示，滿足勘探?jīng)Q策支持會議室的各種需要，為勘探?jīng)Q策支持工作提供一個靈活的顯示系統(tǒng)，以適應不斷發(fā)展的工作需要。

系統(tǒng)采用模塊化設計和全硬件結構，無操作系統(tǒng)，內部自建核心運算機制，無板卡式傳統(tǒng)處理器死機、藍屏和病毒的困擾。所有系統(tǒng)并行工作，無系統(tǒng)整體崩潰危險；上機即工作，可全天24小時不間斷運行。

4應用效果與評價

該系統(tǒng)在中原油田運行一年來，已支持勘探井位部署論證決策會議89次,部署勘探井位85口，使用超過1 700 次/人，決策論證時間縮短30%，并支持了遠程異地論證會。

勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)的應用變革了傳統(tǒng)的勘探井位部署論證工作模式，建立了適合中原油田需要的勘探業(yè)務流程的信息支持模式。對勘探井位部署而言，通過系統(tǒng)的、完整的數(shù)據(jù)庫及決策支持系統(tǒng)應用解決方案，實現(xiàn)了對地震、綜合研究成果等數(shù)據(jù)和資料的有效管理和共享，在決策現(xiàn)場能夠充分展示研究成果，以多種方式靈活高效調用決策需要的各種信息，為專家提供充分的依據(jù)，提高決策的準確性。

5結論

(1)油田勘探?jīng)Q策支持系統(tǒng)是基于案例庫的勘探知識管理體系，共享各專業(yè)領域專家的經(jīng)驗和思維方法，改變了傳統(tǒng)的利用紙質掛圖進行井位論證的工作模式。

(2)該系統(tǒng)利用多維數(shù)據(jù)聯(lián)動通訊技術將多類異構數(shù)據(jù)關聯(lián)聯(lián)動展示，同時引入多塊大屏幕無縫融接技術，使資料更加豐富，且相互對比與印證，更加直觀方便，提高了勘探?jīng)Q策的準確性與效率。

(3)該系統(tǒng)設計基于SOA的企業(yè)級勘探應用軟件技術框架，構建穩(wěn)定可靠、易于擴展的軟件系統(tǒng)。

參考文獻

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編輯：崔林

文章編號：1673-8217(2016)03-0127-04

收稿日期：2015-12-09

作者簡介：張瑞英，工程師，1980年生，2004年畢業(yè)于中國石油大學(華東)計算機應用與維護專業(yè)，現(xiàn)從事石油勘探開發(fā)信息化軟件開發(fā)與維護工作。

中圖分類號：TE122.9

文獻標識碼：A