石油勘探開(kāi)發(fā)主數據模型研究與設計論文
1引言
進(jìn)入20世紀以來(lái)，隨著(zhù)國家信息化帶動(dòng)工業(yè)化戰略的持續推進(jìn)，信息技術(shù)的成果已滲透到國民經(jīng)濟的各行各業(yè)。國內石油上游勘探開(kāi)發(fā)企業(yè)，不同程度地建設了物探、鉆井、采油、地面工程等各種業(yè)務(wù)信息系統。這些信息系統所建立的各類(lèi)專(zhuān)業(yè)數據模型，涉及到的數據種類(lèi)及數據項遠遠超出20世紀國內外石油上游勘探開(kāi)發(fā)企業(yè)傳統數據模型所定義的范疇，涵蓋了數據采集、生產(chǎn)運行管理、采集數據處理和分析成果等數據內容。石油上游勘探、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)是相互聯(lián)系、不可分割的整體，勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)各業(yè)務(wù)過(guò)程所產(chǎn)生的數據信息既享有獨立性和特殊性，又具有關(guān)聯(lián)性、統一性和一致性。在石油企業(yè)信息化建設過(guò)程中，業(yè)務(wù)信息系統因專(zhuān)業(yè)分工不同而采取了分開(kāi)獨立建設的模式，并形成了與每個(gè)系統配套的數據管理模型。從整個(gè)企業(yè)信息系統體系結構角度來(lái)觀(guān)察和比較發(fā)現，在各業(yè)務(wù)信息系統中都或多或少存在重復數據，而且這些重復數據原本應該保持一致，但實(shí)際上卻出現不一致的問(wèn)題，從而導致企業(yè)各業(yè)務(wù)系統之間無(wú)法實(shí)現數據的共享而形成信息孤島的局面。在系統建設初期，站在目標任務(wù)的角度，通常僅關(guān)注了勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)信息系統的獨立性、特殊性特點(diǎn)，未充分考慮勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)信息的關(guān)聯(lián)性、統一性和一致性的重要特征，在信息化建設過(guò)程中將勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)等業(yè)務(wù)活動(dòng)之間的信息聯(lián)系割裂開(kāi)來(lái)。為了消除系統間的信息壁壘，實(shí)現勘探開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)間信息共享，從數據管理角度，需要進(jìn)一步地研究當前石油勘探開(kāi)發(fā)數據模型，分析并梳理出勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)系統中影響全局業(yè)務(wù)且必須保持數據高度一致性的基本數據（如井信息），以及具有一定共享價(jià)值的專(zhuān)業(yè)主體數據，在原有各專(zhuān)業(yè)數據模型的基礎上，建立統一的勘探開(kāi)發(fā)主數據模型，以解決新時(shí)期下石油上游勘探開(kāi)發(fā)數據建設和應用所面臨的諸多問(wèn)題。
2業(yè)務(wù)分析及共享數據識別
2．1勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)分析
石油上游勘探開(kāi)發(fā)可分為勘探、油藏評價(jià)、油田開(kāi)發(fā)三個(gè)主要階段，涉及到資源勘查、地球物理勘探、油藏發(fā)現和認識、油田開(kāi)發(fā)過(guò)程。專(zhuān)業(yè)涵蓋地震數據采集及處理解釋、地質(zhì)與油藏研究、地球鉆井、地質(zhì)錄井、地球物理測井、油井試油、油水井測試、油水井作業(yè)、油田采油、油田注水、油氣集輸等業(yè)務(wù)。為便于對勘探開(kāi)發(fā)專(zhuān)業(yè)共享數據識別，從數據管理專(zhuān)業(yè)角度，將勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)分為區域勘探與開(kāi)發(fā)研究、鉆井與井筒施工、油田開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)維護三大業(yè)務(wù)，再按照勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)服務(wù)公司業(yè)務(wù)范圍，采油單位生產(chǎn)活動(dòng)特征，在這三大類(lèi)下對勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)進(jìn)行專(zhuān)業(yè)劃分，得到勘探開(kāi)發(fā)研究與生產(chǎn)活動(dòng)的業(yè)務(wù)概念模型。
2．2勘探開(kāi)發(fā)共享數據的識別原則
傳統定義的勘探開(kāi)發(fā)數據模型包括地球物理、地質(zhì)與油藏、井信息與井操作、樣品檢測與實(shí)驗、油田注采、油田測試六個(gè)部分，這些數據是油田公司重要的企業(yè)資產(chǎn)，是勘探開(kāi)發(fā)各專(zhuān)業(yè)共享數據的基礎。進(jìn)入21世紀以來(lái)，特別是“十一五”期間國內石油上游勘探開(kāi)發(fā)企業(yè)建立了多個(gè)大型的信息系統，這些系統主要面向鉆井、油田生產(chǎn)管理等專(zhuān)業(yè)信息管理。為支持這些系統的開(kāi)發(fā)和運行，各專(zhuān)業(yè)系統都建立了系統數據模型。這些數據模型建設以數據采集和支持專(zhuān)業(yè)應用為目標，整體模型分為信息系統過(guò)程管理數據、支持專(zhuān)業(yè)系統報表生成數據、專(zhuān)業(yè)系統產(chǎn)生成果數據、軟件系統運行數據四大類(lèi)。根據對國內某大型石油公司統一建設的8個(gè)上游信息系統統計，共定義了約3000個(gè)數據類(lèi)、250000個(gè)數據項。由于石油勘探開(kāi)發(fā)數據具有數據類(lèi)型繁多、數據關(guān)系復雜、與時(shí)間的關(guān)聯(lián)性較強等特點(diǎn)，一個(gè)大型油田公司數據中心基于現有條件下的數據處理能力，經(jīng)測算，至多可以維護500個(gè)左右實(shí)體數據類(lèi)，大約10000個(gè)數據項。在新的形勢下，油田公司數據中心除了要管理好傳統勘探開(kāi)發(fā)數據資產(chǎn)外，還需要解決油田各專(zhuān)業(yè)信息系統數據共享的問(wèn)題。顯然，數據管理人員需要從這些勘探開(kāi)發(fā)信息系統海量數據中識別出具有共享價(jià)值的數據，構建新的勘探開(kāi)發(fā)數據模型，以指導石油上游勘探開(kāi)發(fā)各專(zhuān)業(yè)信息系統數據存儲和應用，從整體上提高石油上游勘探開(kāi)發(fā)數據管理和應用的水平。通過(guò)對石油上游勘探開(kāi)發(fā)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的分析，以及各業(yè)務(wù)信息系統數據的研究，基本明確了石油上游勘探開(kāi)發(fā)共享數據識別的原則，即要找出勘探開(kāi)發(fā)區域及井筒勘查、測試獲得一次采樣數據或分析處理后的認識成果數據，描述地質(zhì)和油藏構造、儲層、流體、壓力等數據，各類(lèi)井及油氣舉升及輸送裝置信息，油田開(kāi)發(fā)生產(chǎn)過(guò)程中得到的油水井生產(chǎn)狀態(tài)數據及計算后生成的區塊生產(chǎn)狀態(tài)數據，其它勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)間需要共享的數據。將勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)概念模型的鉆井與井筒施工的井下作業(yè)、試井類(lèi)業(yè)務(wù)，與開(kāi)發(fā)生產(chǎn)維護的簡(jiǎn)單作業(yè)、低壓試井合并，得到勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)十六類(lèi)專(zhuān)業(yè)。將十六類(lèi)專(zhuān)業(yè)劃分到傳統的`地球物理、地質(zhì)與油藏、井信息與井操作、樣品檢測與實(shí)驗、油田注采、油田測試六大類(lèi)中，根據共享數據識別的原則來(lái)確定石油上游勘探開(kāi)發(fā)十六類(lèi)專(zhuān)業(yè)共享數據內容。
3勘探開(kāi)發(fā)主數據模型的設計
3．1主數據模型邏輯結構
3．1．1主數據模型的定義主數據模型：涵蓋傳統的勘探開(kāi)發(fā)數據模型內容，增加勘探開(kāi)發(fā)各專(zhuān)業(yè)之間需要相互引用的共享數據，建立起的規范數據模型，稱(chēng)為主數據模型�；緦�(shí)體：引領(lǐng)和構成主數據模型實(shí)體聯(lián)系的的井、地質(zhì)單元等頂層實(shí)體，稱(chēng)為主數據模型的基本實(shí)體。專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)：將2．2識別的鉆井、測試、地質(zhì)、采油等16類(lèi)專(zhuān)業(yè)共享數據，定義為主數據模型專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)。
3．1．2主數據模型的邏輯結構石油上游勘探開(kāi)發(fā)主數據模型由九個(gè)基本實(shí)體和十六類(lèi)專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)構成�；緦�(shí)體作為頂層或引領(lǐng)實(shí)體是主數據模型的核心實(shí)體。專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)依賴(lài)于一個(gè)基本實(shí)體而約束存在。根據專(zhuān)業(yè)數據的特點(diǎn)，專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)的實(shí)體，可以直接作為基本實(shí)體的子節點(diǎn)實(shí)體，也可以是在專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)內構建的多層約束關(guān)系的實(shí)體。
3．2基本實(shí)體
基本實(shí)體部分由項目、業(yè)務(wù)單位、地質(zhì)單元、生產(chǎn)單元、物探工區、井、井筒、站庫、設備九個(gè)實(shí)體構成。這九個(gè)基本實(shí)體代表了石油上游勘探開(kāi)發(fā)和使用的主要對象。其中，地質(zhì)單元是被發(fā)現和認識的客觀(guān)存在的對象，其它對象，包括生產(chǎn)單元和地震工區是人為劃分構建的對象。為了便于管理，將基本實(shí)體屬性分為主體部分和輔助描述部分，主體部分和輔助部分之間一般是一對多的關(guān)系�；緦�(shí)體輔助部分描述基本實(shí)體的自身結構，狀態(tài)變化信息，如地質(zhì)單元的父子關(guān)聯(lián)關(guān)系、井生命周期變化等內容。項目：記錄區域勘探與油藏評價(jià)、油田開(kāi)發(fā)產(chǎn)能建設等專(zhuān)項投資項目。將勘探與開(kāi)發(fā)地質(zhì)層系劃分方案作為項目管理，以區分不同層系劃分的層位數據。業(yè)務(wù)單位：記錄油田公司各級油氣生產(chǎn)單位，參與油田公司勘探開(kāi)發(fā)施工作業(yè)的服務(wù)公司。地震工區：地震勘探所設定的數據采集工區。地質(zhì)單元：勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中所認識的、客觀(guān)存在的各級地質(zhì)構造單元。生產(chǎn)單元：油田開(kāi)發(fā)過(guò)程中所劃分的生產(chǎn)區塊或單元，可以是地質(zhì)單元，也可以是地質(zhì)單元部分或組合。井、井筒：井和井筒是父子關(guān)系，井筒是井的若干分支，一口井有一個(gè)地理坐標，可以有多個(gè)地下井筒目的層坐標。站庫：用于油田地面油氣集輸的處理單元。設備：勘探開(kāi)發(fā)鉆井、井筒施工或測試、油田采油和注水使用的移動(dòng)設備和固定設備。
3．3專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)
在主數據模型邏輯結構上，以基本實(shí)體為引領(lǐng)，對十六個(gè)專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)，按照各專(zhuān)業(yè)產(chǎn)生和使用數據的方式和特點(diǎn)，針對性地進(jìn)行內部數據邏輯結構設計。以地質(zhì)油藏專(zhuān)業(yè)實(shí)體為實(shí)例，來(lái)闡述專(zhuān)業(yè)實(shí)體類(lèi)的設計方案。區域地質(zhì)的關(guān)鍵實(shí)體分層方案記錄了對層位的認識，層位結構記錄不同分層方案層位的上下關(guān)系。構造、圈閉、斷層屬性數據表描述區域的形態(tài)，儲層、油氣藏流體、小層評價(jià)等屬性表描述區域單元內部特性。單井地質(zhì)實(shí)體類(lèi)以井筒基本實(shí)體展開(kāi)。井筒地層存儲單井鉆遇的地層信息，包括界、系、統、組、段。井筒層位存儲單井鉆遇的油層組、砂巖組、小層、沉積單元、夾層等。井筒地層與層位受區域地質(zhì)中所屬分層方案下的層位約束。對比聯(lián)通數據用來(lái)實(shí)現井筒層位的對比，描述其聯(lián)通關(guān)系。
4結語(yǔ)
石油上游勘探開(kāi)發(fā)數據是油田公司的重要企業(yè)資產(chǎn)，管理并應用好這些資產(chǎn)對于提高企業(yè)的經(jīng)營(yíng)效率和效益意義重大，而勘探開(kāi)發(fā)數據模型的設計和建設是這項工作基礎�？碧介_(kāi)發(fā)數據模型設計作為一項勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)和計算機結合的專(zhuān)業(yè)技術(shù)已有三十幾年的發(fā)展歷史，傳統的勘探開(kāi)發(fā)數據模型設計主要基于勘探開(kāi)發(fā)資產(chǎn)數據的管理，注重模型的結構嚴謹和規范，適合油田數據中心應用。在信息技術(shù)不斷進(jìn)步的今天，需要指導石油上游勘探開(kāi)發(fā)各專(zhuān)業(yè)信息系統數據模型建設并利用好這些數據，這就需要對傳統的勘探開(kāi)發(fā)數據模型進(jìn)行擴展和改造，以適應勘探開(kāi)發(fā)各專(zhuān)業(yè)對數據更有效的管理和應用。本文總結近年來(lái)在勘探開(kāi)發(fā)數據模型設計上的方法及其實(shí)際應用的經(jīng)驗，提出了勘探開(kāi)發(fā)主數據模型的定義，并給出具體的設計方案，該方案將對國內外石油上游勘探開(kāi)發(fā)數據模型的建設具有重要指導和參考意義。
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