油氣行業(yè)“開放地下數(shù)據(jù)空間”的發(fā)展與啟示
——數(shù)字化轉(zhuǎn)型解決方案探討

律紅洲

( 中國(guó)石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院）

1 “開放地下數(shù)據(jù)空間”（OSDU）為油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了解決方案

在DNV-GL集團(tuán)對(duì)2020年油氣行業(yè)前景的調(diào)查中，92%的受訪者表示，預(yù)計(jì)2020年將增加或保持在數(shù)字化方面的支出水平，認(rèn)為數(shù)字技術(shù)與數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的理念正在改變運(yùn)營(yíng)，提高效率，提高敏捷性，并決定著勘探開發(fā)價(jià)值鏈上多個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的戰(zhàn)略決策[1]。數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為油氣行業(yè)應(yīng)對(duì)發(fā)展環(huán)境挑戰(zhàn)、重塑經(jīng)營(yíng)管理模式、打造競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要手段[2]。

面對(duì)累積的海量歷史數(shù)據(jù)，要實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和智能化的演變，首先要革新復(fù)雜的數(shù)據(jù)和應(yīng)用環(huán)境。目前，油氣行業(yè)尚未建立一套完整的石油行業(yè)通用的石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)[3]，國(guó)際石油公司和技術(shù)服務(wù)廠商必須面對(duì)大量異構(gòu)的數(shù)據(jù)源和來自不同廠商的應(yīng)用軟件，如何建立統(tǒng)一、共享的數(shù)據(jù)模型，從而進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)多專業(yè)、多學(xué)科應(yīng)用軟件的協(xié)同工作，是石油行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)之一[4]。開放地下數(shù)據(jù)空間?（Open Subsurface Data Universe?，OSDU）的誕生為這一數(shù)字化轉(zhuǎn)型難題提供了解決方案，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為是過去10年油氣數(shù)字化領(lǐng)域最大的一次變革。

2 “開放地下數(shù)據(jù)空間”是什么

2018年初，殼牌與開放的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證技術(shù)聯(lián)盟“The Open Group”合作，啟動(dòng)SDU項(xiàng)目，旨在探索消除數(shù)據(jù)孤島與應(yīng)用孤島解決方案，隨著bp等公司的加入，逐漸升級(jí)為油氣行業(yè)解決方案。同年春季，安納達(dá)科、bp、?？松梨?、殼牌和道達(dá)爾等石油公司集中召開產(chǎn)業(yè)會(huì)議，探討產(chǎn)業(yè)協(xié)作與共建開源解決方案的可能性，標(biāo)志著油氣行業(yè)上游業(yè)務(wù)全面邁入敏捷時(shí)代。

2019年3月，“The Open Group”宣布正式啟動(dòng)“開放地下數(shù)據(jù)空間”論壇。該論壇由多家石油和天然氣運(yùn)營(yíng)商、服務(wù)公司、技術(shù)供應(yīng)商、應(yīng)用供應(yīng)商、學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和其他標(biāo)準(zhǔn)組織組成，旨在為石油和天然氣行業(yè)提供一個(gè)開放的、基于標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)平臺(tái)，賦能新的云原生數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下和油井?dāng)?shù)據(jù)的安全性、可靠性、全球性及高效性的訪問，激發(fā)創(chuàng)新，推動(dòng)數(shù)據(jù)管理產(chǎn)業(yè)化并縮短實(shí)施新解決方案的周期（見圖1）。論壇內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：一是一個(gè)可面向微軟公司的Azure、亞馬遜公司的AWS和谷歌公司的GCP實(shí)施的云原生地下數(shù)據(jù)平臺(tái)參考架構(gòu)；二是應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用編程接口（API）可確保由各方開發(fā)的所有應(yīng)用（微服務(wù)）都能在任意“開放地下數(shù)據(jù)空間”數(shù)據(jù)平臺(tái)上運(yùn)行；三是利用行業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)無縫集成和數(shù)據(jù)訪問[5]。

3 “開放地下數(shù)據(jù)空間”帶來了什么

3.1 打造競(jìng)爭(zhēng)合作的創(chuàng)新生態(tài)

“開放地下數(shù)據(jù)空間”為開發(fā)開放式數(shù)據(jù)平臺(tái)和生態(tài)系統(tǒng)提供了一個(gè)廠商中立的環(huán)境，對(duì)不同類型的會(huì)員單位分別提供了有針對(duì)性的生態(tài)整合定位，以及配套的市場(chǎng)支撐，如今已經(jīng)發(fā)展成為30余家石油公司、170余家油服公司以及信息技術(shù)（IT）公司、軟硬件技術(shù)公司、服務(wù)公司和學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)共同支持響應(yīng)的上游開源組織。每個(gè)加入“開放地下數(shù)據(jù)空間”的企業(yè)或組織都可以選擇加入某些委員會(huì)或項(xiàng)目組，并擁有投票權(quán)?！伴_放地下數(shù)據(jù)空間”組織機(jī)構(gòu)見圖2。

通過加入“開放地下數(shù)據(jù)空間”，油氣行業(yè)經(jīng)營(yíng)者、油氣數(shù)據(jù)供應(yīng)商等會(huì)員單位，一是能夠借助業(yè)界驗(yàn)證的工作成果，加快平臺(tái)設(shè)計(jì)和開發(fā)工作；二是能夠通過加強(qiáng)與社區(qū)專家的協(xié)作，加速數(shù)字敏捷性；三是能夠減輕獨(dú)立設(shè)計(jì)和驗(yàn)證地下數(shù)據(jù)平臺(tái)的成本負(fù)擔(dān)；四是可以借助社區(qū)開發(fā)的無差異數(shù)據(jù)平臺(tái)，快速、低成本地開發(fā)差異化戰(zhàn)略業(yè)務(wù)工作流和解決方案（見表1）[6]。

表1 “開放地下數(shù)據(jù)空間”參與者愿景

“開放地下數(shù)據(jù)空間”開放、共建、共享的新模式，吸引了眾多的油氣行業(yè)技術(shù)公司共同參與建設(shè)（見表2），跨越傳統(tǒng)行業(yè)壁壘和障礙進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)合作，打造了競(jìng)爭(zhēng)合作的創(chuàng)新生態(tài)并迅速發(fā)展。

表2 “開放地下數(shù)據(jù)空間”深度合作典型案例[7-10]

3.2 建立云端標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)平臺(tái)

“開放地下數(shù)據(jù)空間”解決方案的核心原則是將數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離，其實(shí)現(xiàn)途徑為開發(fā)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)平臺(tái)（見圖3）。該平臺(tái)基于公有云，涵蓋勘探、開發(fā)、油井等油氣上游業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、標(biāo)準(zhǔn)、安全、運(yùn)營(yíng)等多個(gè)方面，首個(gè)開放數(shù)據(jù)平臺(tái)Mercury（R3）已于2021年底上線。

圖3 “開放地下數(shù)據(jù)空間”平臺(tái)架構(gòu)

“開放地下數(shù)據(jù)空間”平臺(tái)是一個(gè)構(gòu)建在公有云之上的數(shù)據(jù)共享應(yīng)用中心，包含基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)三個(gè)層次，其中應(yīng)用服務(wù)為競(jìng)爭(zhēng)性層次，盈利性公司可在“用戶界面”“工作流/協(xié)同服務(wù)”“應(yīng)用服務(wù)（勘探/開發(fā)/鉆井）”“應(yīng)用平臺(tái)服務(wù)（計(jì)算服務(wù)/度量服務(wù)/計(jì)量服務(wù)）”4個(gè)部分通過競(jìng)爭(zhēng)和協(xié)作并存的方式共建。整體平臺(tái)具有以下特征：1）全部基于公有云，提供未來無限的擴(kuò)展性；2）通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行管理，包括數(shù)據(jù)加載、元數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)質(zhì)量把控等；3）數(shù)據(jù)平臺(tái)通過標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用編程接口（API）——RESTful API提供數(shù)據(jù)服務(wù)；4）所有應(yīng)用按統(tǒng)一規(guī)范基于微服務(wù)開發(fā)；5）提供涵蓋所有要素的信息安全保障，重點(diǎn)是數(shù)據(jù)安全；6）支持基于微軟視窗（Windows）操作系統(tǒng)或Linux操作系統(tǒng)桌面?zhèn)鹘y(tǒng)應(yīng)用；7）針對(duì)那些無法將數(shù)據(jù)移出并且沒有云服務(wù)的國(guó)家，提供國(guó)內(nèi)解決方案。

3.3 奠定油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)

在技術(shù)范疇，油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型主要存在兩個(gè)方面的障礙：一是數(shù)據(jù)孤島，油氣各業(yè)務(wù)領(lǐng)域在信息化、數(shù)據(jù)化歷史過程中面向不同業(yè)務(wù)階段和研究目標(biāo)產(chǎn)生相互獨(dú)立的各種專業(yè)數(shù)據(jù)庫或項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，整合難度很大；二是應(yīng)用孤島，面向應(yīng)用的傳統(tǒng)軟件開發(fā)模式，形成了各專業(yè)領(lǐng)域相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用軟件，各專業(yè)間的數(shù)據(jù)模型、業(yè)務(wù)模型等沒有有效鏈接，地震、地質(zhì)、油藏、鉆完井及壓裂工程等業(yè)務(wù)無法實(shí)現(xiàn)一體化協(xié)同。特別是近年來大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等新技術(shù)和新方法的涌現(xiàn)，給數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用管理提出了新要求。

“開放地下數(shù)據(jù)空間”的誕生，為這些難題提供了行業(yè)解決方案，云端的數(shù)據(jù)體系架構(gòu)、數(shù)據(jù)與應(yīng)用分離的新模式、全新的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、全領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了真正的大數(shù)據(jù)中心，支撐了油氣上游全業(yè)務(wù)域完整的工作流，支撐了人工智能等數(shù)字新技術(shù)應(yīng)用，這正是油氣行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型所亟需的支撐體系。

正如bp公司創(chuàng)新和工程執(zhí)行副總裁大衛(wèi)·艾頓（David Eyton）所說：“數(shù)據(jù)在bp向綜合能源公司轉(zhuǎn)型過程中居于核心位置。我們相信能源產(chǎn)業(yè)的未來將由數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，在能源價(jià)值鏈的整個(gè)生命周期內(nèi)推動(dòng)合作伙伴數(shù)據(jù)共享，依托數(shù)據(jù)科學(xué)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新以及更加迅速的決策制定，以這些方式管理數(shù)據(jù)的能力將構(gòu)筑產(chǎn)業(yè)未來之基。”[11]

3.4 加速油氣行業(yè)的深度融合和創(chuàng)新

“開放地下數(shù)據(jù)空間”表面上是一個(gè)云端標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)平臺(tái)，其實(shí)內(nèi)涵遠(yuǎn)不止是一個(gè)數(shù)據(jù)平臺(tái)或產(chǎn)品。通過開放、競(jìng)爭(zhēng)、協(xié)作的共建共享模式，涵蓋物探、地質(zhì)、油藏、采油與鉆完井工程等多專業(yè)的數(shù)據(jù)共享和應(yīng)用共享，不但消除了不同專業(yè)領(lǐng)域劃分帶來的信息孤島，還實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的全局性工作流設(shè)計(jì)，原來的每個(gè)獨(dú)立的專業(yè)應(yīng)用與專業(yè)服務(wù)，能夠?qū)崿F(xiàn)與其他環(huán)節(jié)的有效銜接，直接打破了油氣行業(yè)傳統(tǒng)的壁壘和邊界。

另外，“開放地下數(shù)據(jù)空間”競(jìng)爭(zhēng)合作的全新生態(tài)模式，有效加速了油氣行業(yè)的融合和創(chuàng)新，引領(lǐng)了未來油氣行業(yè)的發(fā)展，這就不難理解為何國(guó)際領(lǐng)先的油氣巨頭和服務(wù)商們紛紛加入并獻(xiàn)智獻(xiàn)策，以期在數(shù)字化轉(zhuǎn)型上搶得先機(jī)。例如，斯倫貝謝公司聯(lián)手艾奎諾（Equinor）公司合作部署DELFI環(huán)境，與“開放地下數(shù)據(jù)空間”數(shù)據(jù)平臺(tái)完全整合[12]；哈里伯頓公司利用蘭德馬克公司的行業(yè)數(shù)據(jù)管理的優(yōu)勢(shì)打造新一代開發(fā)勘探平臺(tái)DecisionSpace，全面支持“開放地下數(shù)據(jù)空間”標(biāo)準(zhǔn)并已釋放基于“開放地下數(shù)據(jù)空間”的數(shù)據(jù)模塊產(chǎn)品[13]。

4 中國(guó)油氣企業(yè)、軟件供應(yīng)商等加入“開放地下數(shù)據(jù)空間”的可行性

雖然“開放地下數(shù)據(jù)空間”成立只有短短幾年時(shí)間，但發(fā)展異常迅速，幾乎所有油氣行業(yè)知名從業(yè)者都參與其中，涵蓋了數(shù)據(jù)、知識(shí)、技術(shù)、方法、流程等各個(gè)方面，這對(duì)于中國(guó)油氣行業(yè)既是機(jī)遇又是挑戰(zhàn)。

4.1 必要性

面對(duì)復(fù)雜多變的國(guó)內(nèi)外環(huán)境，中國(guó)油氣企業(yè)為實(shí)現(xiàn)增儲(chǔ)上產(chǎn)，提升全要素生產(chǎn)率，也都在加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型方面部署。如何打破數(shù)據(jù)孤島，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)集中，如何整合各專業(yè)和工作環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)一體化系統(tǒng)應(yīng)用，成為需要解決的重要課題?！伴_放地下數(shù)據(jù)空間”的理念、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、方法，值得借鑒和使用，也是中國(guó)油氣企業(yè)奪取未來全球油氣行業(yè)數(shù)字化主導(dǎo)權(quán)的重要途徑。對(duì)于中國(guó)油氣軟件供應(yīng)商、云廠商等技術(shù)公司來說，加入“開放地下數(shù)據(jù)空間”是加速創(chuàng)新、打造市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇?！伴_放地下數(shù)據(jù)空間”是一個(gè)全世界范圍的行業(yè)協(xié)同與整合平臺(tái)，所發(fā)布的軟件開發(fā)規(guī)范、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、業(yè)務(wù)流程標(biāo)準(zhǔn)等是未來行業(yè)數(shù)字化的基礎(chǔ)，只有積極融入和保持開放，才能保持自身軟件產(chǎn)品的可持續(xù)性和競(jìng)爭(zhēng)力，并可利用“開放地下數(shù)據(jù)空間”開放性平臺(tái)獲取更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

4.2 技術(shù)可行性

中國(guó)油氣行業(yè)信息化和數(shù)字化建設(shè)經(jīng)歷了單機(jī)應(yīng)用、分散建設(shè)、集中建設(shè)、集成應(yīng)用等階段，基本實(shí)現(xiàn)了數(shù)字油氣田初級(jí)階段目標(biāo)，正在開展數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)湖、一體化專業(yè)協(xié)同、云化改造和大數(shù)據(jù)分析等建設(shè)。在這個(gè)過程中，積累了大量的數(shù)字化成果和豐富的經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)了一大批信息化人才，這都為參與“開放地下數(shù)據(jù)空間”這樣全球化的行業(yè)組織和國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)奠定了標(biāo)準(zhǔn)、平臺(tái)、技術(shù)和人才等各方面的基礎(chǔ)。

4.3 經(jīng)濟(jì)可行性

“The Open Group”對(duì)企業(yè)類會(huì)員單位按類型分為3個(gè)等級(jí)，分別是白銀會(huì)員、黃金會(huì)員和鉑金會(huì)員。不同等級(jí)會(huì)員享有不同權(quán)益，其中白銀會(huì)員有權(quán)參加一個(gè)論壇，黃金會(huì)員可以加入任意數(shù)量的論壇，鉑金會(huì)員享有董事會(huì)成員資格并擁有2～3位常駐董事會(huì)席位。會(huì)員費(fèi)用及“開放地下數(shù)據(jù)空間”可持續(xù)發(fā)展額外費(fèi)用按照企業(yè)規(guī)模大小按年收取，企業(yè)可根據(jù)自身的需求和目標(biāo)進(jìn)行選擇，門檻總體不高，與可獲取的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、技術(shù)、知識(shí)及市場(chǎng)機(jī)會(huì)等相比，投入產(chǎn)出之比完全可以接受。

5 建議

目前除杭州歐賁科技有限公司為“開放地下數(shù)據(jù)空間”會(huì)員，華為技術(shù)有限公司、中國(guó)國(guó)際航空公司等少數(shù)幾家企業(yè)為“The Open Group”論壇會(huì)員外，“The Open Group”及“開放地下數(shù)據(jù)空間”幾乎沒有中國(guó)企業(yè)的身影，更沒有出現(xiàn)來自中國(guó)的油氣企業(yè)或油氣軟件供應(yīng)商。原因主要有以下幾個(gè)方面：一是“開放地下數(shù)據(jù)空間”是個(gè)新生事物，中國(guó)企業(yè)還缺乏深入了解，接受其開放、共享、共生的理念尚需時(shí)日；二是中國(guó)企業(yè)在“開放地下數(shù)據(jù)空間”這種開放性組織中如何保障數(shù)據(jù)安全及維護(hù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)等方面缺乏經(jīng)驗(yàn)和信心，存在一定顧慮；三是目前中國(guó)尚沒有支持“開放地下數(shù)據(jù)空間”的公有云平臺(tái)，“開放地下數(shù)據(jù)空間”平臺(tái)還沒有得到應(yīng)用和檢驗(yàn)。

針對(duì)以上問題，中國(guó)油氣企業(yè)、軟件供應(yīng)商要加入并迅速融入“開放地下數(shù)據(jù)空間”體系需要注意以下幾個(gè)方面。

一是要解放思想，加快深入了解“開放地下數(shù)據(jù)空間”體系。與“開放地下數(shù)據(jù)空間”組織及斯倫貝謝等關(guān)鍵會(huì)員公司開展多層次的技術(shù)交流，深度把握其開放、共享、共生內(nèi)涵，熟悉其體系架構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺(tái)、標(biāo)準(zhǔn)體系和技術(shù)規(guī)范等內(nèi)容。

二是要結(jié)合實(shí)際，找準(zhǔn)在“開放地下數(shù)據(jù)空間”的定位與目標(biāo)。在深入了解“開放地下數(shù)據(jù)空間”基礎(chǔ)上，中國(guó)油氣企業(yè)要結(jié)合自身數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)際情況，重點(diǎn)探索如何借鑒“開放地下數(shù)據(jù)空間”的標(biāo)準(zhǔn)體系、技術(shù)規(guī)范、業(yè)務(wù)流程等解決轉(zhuǎn)型中遇到的數(shù)據(jù)孤島、應(yīng)用隔離等難題，同時(shí)要積極參與“開放地下數(shù)據(jù)空間”框架及體系建設(shè)，提升自身影響力，爭(zhēng)取更多話語權(quán)，從“跟隨者”轉(zhuǎn)變?yōu)椤邦I(lǐng)跑者”；軟件供應(yīng)商要著力融入“開放地下數(shù)據(jù)空間”創(chuàng)新生態(tài)，時(shí)刻把握市場(chǎng)動(dòng)態(tài)，遵循其開發(fā)技術(shù)規(guī)范，保持自身軟件產(chǎn)品的生命力，借力其平臺(tái)影響力積極開拓市場(chǎng)。

三是要未雨綢繆，為數(shù)據(jù)安全及知識(shí)產(chǎn)權(quán)提供保障。要深入了解“開放地下數(shù)據(jù)空間”平臺(tái)數(shù)據(jù)安全及知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面的條款和內(nèi)容，加強(qiáng)與中國(guó)信息安全、知識(shí)產(chǎn)權(quán)相關(guān)單位的合作，在企業(yè)內(nèi)部培養(yǎng)這方面的技術(shù)人才和隊(duì)伍，做到知己知彼，防患于未然。

四是要上云賦能，加強(qiáng)與中國(guó)先進(jìn)技術(shù)公司的合作。在云計(jì)算等技術(shù)領(lǐng)域，與華為、騰訊等中國(guó)先進(jìn)技術(shù)公司開展合作，充分利用公有云技術(shù)與平臺(tái)為油氣業(yè)務(wù)應(yīng)用賦能，同時(shí)爭(zhēng)取“開放地下數(shù)據(jù)空間”平臺(tái)能盡快融合到中國(guó)共有云平臺(tái)。