基于GIS的油田地面信息系统设计

2012-11-09许晓宏长江大学地球科学学院湖北荆州434023

长江大学学报(自科版) 2012年7期

关键词：信息系统油田图形

苗媛，许晓宏 (长江大学地球科学学院，湖北荆州 434023)

郭敏 (西安格蒂电力有限公司，陕西西安 710075)

基于GIS的油田地面信息系统设计

苗媛，许晓宏 (长江大学地球科学学院，湖北荆州 434023)

郭敏 (西安格蒂电力有限公司，陕西西安 710075)

油田地面设施存在大量信息，这些信息表现为多系统、多层次，既包括油田地貌图、地面建设系统图、井站关系图、站内平面布置图等，又包括规划、设计活动必要的各种生产数据以及生产管理活动在内的动态、历史、统计信息。地理信息系统(GIS)具有空间分析、海量数据处理、多元数据融合等特点。利用GIS的技术特点与优势，设计了一个基于GIS的油田地面信息系统。该系统可以对这些众多的数据进行统一的有效管理，从而为油田的发展提供更好的服务。

地理信息系统(GIS)；油田地面信息系统；空间分析；海量数据

石油企业存在人员集中、地理分散、多工种作业、生产环节紧扣、信息量密集以及科技含量高的特点，因此，应当对分散在各地的整个生产流程进行不间断的连续监控和即时的状态了解。地理信息系统集数据采集、数据存储、数据管理、空间信息分析、决策服务为一体，具有独特的空间信息和属性信息管理优势。受数字地球和数字城市的启发，以油田专业数据库建设为基础，数字油田和油田地理信息系统的思想逐渐成熟并开始进行系统建设[1]。地理信息系统(GIS)具有空间分析、海量数据处理、多元数据融合等特点。为此，笔者利用GIS的技术特点与优势，设计一个基于GIS的油田地面信息系统，将这些众多的数据进行统一的有效管理，并将其应用到油气地面信息系统的建设中，从而为油田的发展提供更好的服务。

1 油田地面信息系统建设要求和目标

1)建设要求 ①输出基本比例尺电子基础地形图，可以进行地图的编辑(如图形操作、绘制、变换等)，地图的更新、维护、区域的面积计算与分析等基本GIS功能。②可以显示输出各类地理专题图，并进行专题图的叠加、拆分等操作。③实现由属性到图形与图形到属性的查询，并支持按关键字、专题图的各类查询。④提供全局统一的数据库属性结构和统一格式的统计报表，满足地面生产单位生产现状数据、动态数据、设备历史数据的查询统计。⑤实现以油田设计院为主，并向局机关有关部室及各采油厂提供基础地形图及地图的WEB发布。

2)建设目标 ①提供统一基准的可供油田设计院及各采油厂规划设计所采用的无缝电子地形图。②在油田统一规范内按需提供满足油田地面建设规划不同专业用户所需不同油田区块、不同比例及各种等级层次的各种现状图及相关属性数据。③实现与油田各生产单位的数据库共享，使各种用户能基于地面建设信息系统和地形图库来统计、查询生产动态和管理信息，提供各油田区块、各种分站等级、各个油田的地面建设统计报表。④提供油田地面建设规划优化软件及其他应用软件要求的油田地面建设基础数据。

2 油田地面信息系统的关键技术

油田地面信息系统需要把油田及周边环境的立体空间内所有确定点的相关数据和信息组织起来，组成能包容地上、企业管理和地质工程都在内的信息系统；并且还能获得行政区划、地形、水系、交通等标准空间地理信息图层的支持[2]。因此，油田地面建设信息系统的支撑技术包括：数字信息的处理与系统基础建设、数据源的采集与获取、油田地面的管理、建设地面信息系统软件平台开发环境解决方案等。关键技术主要有GPS-GIS-RS一体化技术、高分辨率卫星对地观测技术、地理信息系统GIS的建设、基础数字地图库的建设及标准化技术、计算机软硬件设施建设[3]。

3 系统架构

目前多数信息系统中，大多数都采用简单的C/S(Client/Server，客户端/服务器端)技术构架[4]，这种体系结构采用的是开放模式，具有较强的信息共享能力，但在特定的应用中Client端和Server端都需要特定的软件支持，同时C/S结构的软件还需要针对不同的操作系统开发不同版本的软件，而且纯C/S的网络运行模式对系统维护要求高、操作复杂，有时会出现管理人员维护不当而使系统出错甚至使系统崩溃。

图1 系统体系结构图

B/S(Browser/Server，浏览器端/服务器端)结构是C/S的进一步扩展，采用三层结构，Browser、Web服务器和数据库[5-6]。这大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了用户的总体成本。以目前的技术看，局域网建立B/S结构的网络应用，并通过Internet/Intranet模式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。

油田地面建设的用户群分为3个部分：油田公司、油田设计院、各采油厂的地面工程建设单位。而且各厂的系统需要以各矿获得数据，因为各系统的数据库不是实时相连，所以系统应是一个分布式的数据库系统。鉴于B/S和C/S方式各具有优缺点，结合油田地面建设实际需求，系统采用B/S和C/S混合模式的体系结构(见图1)。

4 系统功能设计

系统总体结构设计主要确定油田地面信息系统的总体结构，即分别确定油田地面信息系统的各子系统及各子系统的主要功能模块，确定各子系统各功能模块之间的流程及数据交换内容。

1)文件功能信息系统通过该功能可实现文件的新建、打开、保存、关闭及退出等功能。

2)窗口功能该功能主要包含工具栏、状态栏以及窗口的放大、缩小、平移、更新等功能。

3)编辑功能编辑功能主要是针对点、线、面各要素的编辑，主要包括添加、移动、编辑等。

4)系统查询功能系统通过该功能可实现对图形数据和属性数据的单向及双向查询，主要包括图形变换、条件跳转、属性跳转、距离量算及面积量算等。

5)统计制表功能用户通过该系统查询后生成的固定格式的统计报表可在网页中显示，或在客户端生成Excel格式的报表。该信息系统还可实现动态统计制表、现状统计制表和综合统计制表，并可同时进行统计表输出。

6)专业应用功能结合图形编制功能，可在工程勘察基础数据和地面工程建设基础数据基础上，依据规划设计工作的要求，生成油田地面工程各专业系统的现状平面图，并编制出平常规划工作所需的各种规划工作基础图，如井站关系图、产能区块井位图、分站分等级管网图、线(路、渠)带状图等。

7)多媒体功能多媒体功能包括多媒体制作和多媒体演示，信息系统通过该功能综合利用图像、声音、文字、图表等媒体，改善、提高系统应用水平。

8)系统维护功能可实现各网络结点用户的数据共享，并对各类用户设置不同的访问权限以保证各类信息的安全；同时，可实现图形数据、属性数据、文档数据的管理，包括数字化或扫描输入、编辑、更新等；通过系统管理功能，可实现信息系统的建库、库操作、库接口及数据格式转换等；数据备份恢复功能还可防止意外情况引起的数据丢失及改变。

9)输出功能可实现图形数据和属性数据的导出及各种图形、数据的转换输出。

5 数据库设计

图2 油田地面信息系统数据类型

油田地面信息数据库是一个以信息共享为目的大型、综合的数据库。数据库的设计可分2大类:属性数据库和图形数据库，并将空间实体与其所对应的属性记录建立一一对应的关键字，实现空间数据与属性数据一一对应，这样就可以对图形、属性数据进行统一管理，实现图形、属性数据的快速双向查询检索。属性数据库是空间数据，它的主要内容包括原油集输系统、天然气集输系统、注水系统、采出水系统、水利系统、电力系统、道路系统及通讯系统的数字化数据；图形数据库是专题信息数据，它的主要内容是油田地形、地貌及地面规划的大比例尺的图形数据(见图2)。

6 界面设计

图3 界面设计图

1)C/S界面采用Windows界面，集菜单栏、工具栏、图形显示等可视区域于一体。加强用户界面的可操作性，图形操作界面清晰，能较方便的显示打印和浏览数据，各种输入、输出界面与日常使用习惯一致，使用户感到“亲切”，初学者也容易掌握。具体的C/S界面设计如图3所示。

2)B/S界面用户可以直接接触的界面是采用网络浏览器访问网页，网页的页面上尽可能包含所有操作及资源的连接。页面美观，布局符合日常访问网页的习惯。

7 结语

笔者以GIS技术设计了一种油田地面信息系统。油田地面信息系统的建立将方便、迅速、精确地对油地面空间信息及属性信息进行储存、查询分析、输出，弥补了手工绘制地图或计算机绘图有效组织信息、管理信息、应用信息的不足，提高了油田规划的质量及效率和油田管理水平，大大缩短规划工周期，进一步提高规划方案的准确性、科学性，节省大量的人力、物力，产生了经济效益。

[1]何生厚，毛锋.数字油田的理论、设计与实践[M].北京：科学出版社，2001.

[2]何生厚，韦中亚.“数字油田”的理论与实践[J].地理学与国土研究，2002，18(2)：5-7.

[3]田军庆，高辉.浅谈“数字油田”的建立[J].油气田地面工程，2002，21(4)：133-134.

[4]汪关妹，许晓宏.GIS应用系统开发方式的比较[J].微机发展，2003，13(13)：54-55.

[5]何贞铭，吴信才，何幼斌，等.基于GIS的数字油田基础平台[J].中国地质大学学报，2010，35(3)：490-494.

[6]翟迅飞.油田地面建设信息系统[J].油气田地面工程，2004，23(5)：48.

[编辑] 洪云飞

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.03.028

TE973;TP393

1673-1409(2012)03-N083-03

2012-01-26

中国石油天然气集团公司重点攻关项目(JS10525)。