地质实物档案动态管理实践*

安莎丽　杨　尧　张余强　吴　昊

(1.中海油能源发展股份有限公司上海工程技术分公司　上海　200030)

(2.四川大学电子信息学院　成都　610065)(3.成都西图科技有限公司　成都　610065)



地质实物档案动态管理实践*

安莎丽1杨尧2张余强3吴昊1

(1.中海油能源发展股份有限公司上海工程技术分公司上海200030)

(2.四川大学电子信息学院成都610065)(3.成都西图科技有限公司成都610065)

摘要地质实物档案是石油勘探开发研究技术人员认识、了解及观察地下储层的窗口。针对传统石油地质实物档案的不足，包括不利于保全完整的资料与信息的综合对比研究，取样流程混乱等问题，采用浏览/服务器(B/S)三层架构，构建了岩心动态库管理系统。该系统的研发使得传统岩心库的管理过程中存在的诸多难题迎刃而解，是对岩心库数字化、信息化远程管理的有益尝试。

关键词石油地质档案; 动态管理系统; B/S架构

Dynamic Management and Practices of Geological Physical Archives

AN Shali1YANG Yao2ZHANG Yuqiang3WU Hao1

(1. CNOOC EnerTech-Shanghai Drilling & Producing Branch, Shanghai200030)

(2. School of Electronics and Information Engineering, Sichuan University, Chengdu610065)

(3. Chengdu Xitu Technology Co. Ltd, Chengdu610065)

AbstractArchives of physical geology the window which helps exploration and development of petroleum technicians observe and acquaint reservoir. Focus on the traditionally physical archive’s weakness, include that it is disadvantageous to the preservation and the comparative study of complete data and information and the confusing sampling process and other issues, the browser/server(B/S) mode three-tier architecture is adopted to build the core library dynamic management system. The system can realize the digitize, information technology and remote control of core library and solve the problem of the management.

Key Wordsgeological physical archives, dynamic management, B/S architecture

Class NumberG273.5

1引言

地质实物(岩心、岩屑、井壁取心等)是石油勘探第一手原始地质实物档案资料[1]，随着地质研究的不断深入，地质实物档案将逐渐减少，如何保全完整的资料，地质实物(岩心、岩屑、井壁取心等)的扫描信息的采集，影像就成为了唯一保全真实地质档案的手段。它具有多兵种多解真实性、可观察性、可描述性的来源，并结合多学科实验分析结果[2~3]，用于地层、沉积相、测井曲线、岩矿特征、物性特征研究分析，一点多辐射特点，把原各专业分散的信息集中，相互补充，相互印证，最后融合成一体，形成石油地质研究中微观到宏观的地质综合评价。

通过对石油地质部门在建立机械化、信息化的现代岩心库的过程中实际需求的分析，研制了岩心库动态管理系统。在充分理解客户需求，深入分析系统需求的基础上，进行了系统总体设计、详细设计，采用最流行的B/S三层架构，服务器端技术则采用ASP.NET技术，维护和升级方式简单，扩展性好且共享性强。

2系统框架结构和服务器端技术

2.1系统框架结构选择

在国内已经有基于C/S结构的岩心管理系统，该系统主要是针对岩心的应用。但是该系统对客户端软硬件都有要求，扩展性差，共享性差，不同地方都需要专人维护系统，开销成本高。针对岩心库的信息系统，是对地质资料的统一的管理系统，客户提供性能优良的服务器，要求系统的扩展性好，以后维护只需维护服务器，在客户端不需要进行复杂的安装配置，便能够快速地浏览、查询以及产生各种需要的结果图。因此系统开发选择采用B/S结构。B/S结构是指浏览器/服务器(Brower/Server)结构[4]，是利用成熟的互联网技术，对C/S结构的一种改进和演变，其结构如图1所示。

图1　B/S结构图

在B/S体系结构中，用户浏览网页时会向服务器发出请求，服务器对该请求进行处理后将用户所需的信息返回到浏览器页面，展示给用户。而诸如对数据库的访问，数据的加工，结果的返回以及应用程序的执行和动态页面生成等工作都是在服务器中完成的。B/S结构的主要特点是开发成本低、维护和升级方式简单、分布性强、扩展性好且共享性强。

2.2ASP.NET技术

ASP.NET[5~6]是微软基于.NET框架平台推出的一种使嵌入网页的脚本可由因特网服务器执行的服务器端脚本技术，是全新一代的动态网页的实现技术，是ASP和.NET技术的结合,具有执行效率高、安全性高、可扩展性好以及高效的管理性能的优点。

3搭建地质实物档案动态管理策略

为构建完整的信息系统，统筹专业信息的完整性，需勘探开发各学科相关信息的集合，为发挥地质实物档案的作用，在建立地质实物档案扫描硬件的基础上建立井网信息综合应用，凸显地质实物档案动态管理模块的多元性、灵活性，便于检索、利用、描述地质实物档案的源头、层位、钻取时间及地质特征等。

3.1地质实物信息扫描图像的浏览

利用成像扫描设备，将采集的地质实物(岩心、岩屑、井壁取心等)档案信息收集导入管理系统中，实现岩心、岩屑、井壁取心的原始化、信息数字化、图像化，成果应用可视化、真正意义上实现地质实物管理电子化利用。

实物地质资料为了永久保存，采用高分辨率的扫描设备将采集的实物地质资料在第一时间进行图像采集，因此在岩心库动态管理系统中必然会存在大量的图像，对图像提供丰富的在线浏览是必须考虑的问题。由于各种采集图像都是高分辨率高质量的图像，一般都比较大，同时加载大量的图像信息会增加网络负担也会使网页臃肿不堪，浏览不便。因此在考虑相册设计过程中，相册加载的都是压缩后的图像，相册加载相应的缩略图，当用户选择小图时，利用Ajax技术，动态地加载相应的高清高质量的原图，并在网页利用JavaScript技术实时对图像进行放大缩小操作，以便用户查看。相册流程图如图2所示。

图2　相册流程图

点击“岩心信息查询”菜单下的“岩心相册信息”，在页面上方的选择框中选定井号、回次、图像类型就可以查看到与此相关的所有图片信息，它以相册的形式展示，在左侧显示所有图像的缩略图，右侧展示选中缩略图后的大图，如图3所示。当点击自己关注的缩略图时，右侧加载相应的大图，并提供客户端的放缩功能。

图3　岩心相册

图4是相册的另一种展现形式。针对岩心开采时同一口井的一个回次有多根岩心这一特点，研制了一款岩心模板，用于在同一页面同时显示四根岩心。该模板可以选择井号、回次、图片类型，并且配置了图板，以便于进行标注和颜色对比。除此之外，该模板还能实现图片的缩放、翻页、保存等功能。

图4　岩心图板

3.2岩心图片进行三维重建

观看岩心外表面展开图像时，无法直观看到真实全直径岩心的表面地质现象，所以有必要对展开的平面图像进行外表面三维重建。同时，在钻井勘探过程中不可避免地会对岩心造成一定程度的破坏。为此本文提出了一种应对方案，其流程图如图5所示。用户先在Web页面选择感兴趣的岩心图像，然后将服务器上的图像通过FTP等下载技术下载到客户端内存，客户端对岩心图像简单修复之后，再将OpenGL技术与ActiveX控件技术相结合实现在网页中的在线岩心外表面三维重建，使得研究人员可以实时观察模拟的真实全直径岩心图像。该模块实现了除岩心图像的在线三维重建外的其他功能，如：通过键盘上W、A、S、D键或鼠标操作同时实现缩放和360°全方位旋转。这样设计使得重建后的图像效果更好、浏览性更高[7]。

图5　在线岩心外表面三维重建流程图

该三维重建模块主要基于射影几何的原理实现。在欧式空间中，常见的欧式变换有平移、缩放和旋转，欧式几何中，所有图形通过平移旋转等刚体变化后，线段的长度、角度大小、图像的相撞和面积等都保持不变。本文的三维重建算法正是利用了透视投影钟的中的交比不变性质，即在三维空间中线段的长度比投影后仍然保持不变。在透视图投影图像中，无穷远点在图像上的投影所产生的相交点称作灭点。

图6　灭点和灭点线

确定空间坐标系XYZ，通过一个透视投影矩阵A，将空间某点X投影到图像平面上的投影x如下公式表示：

X=AX=[α1α2α3α4]X

式中x=[xyw]；X=[XYZW]，重建后的效果图如图7所示。

图7　三维重建效果图

3.3地质实物样品采集痕迹信息查询

地质实物样品采集是用于石油地质研究，通过采样痕迹信息，可有效控制项目研究中实验分析项目的重复性取样，实现成果信息共享。各级用户在样品申请或者样品审批的时候，都需要查看原来的取样信息，为了给用户一个直观的综合的展示而设计了容忍度图。

在容忍度图中，需要考虑的就是综合展示的信息，每种具体的实物地质资料都有丰富的信息：图像、描述、曲线、深度、取样情况。虽然每种容忍度图直观显示的信息可能不同，但是信息选择上、操作流程上还是基本相同。容忍度图操作的基本活动图及效果图如图8所示。

取样或者审批时，选择取样位置，查询相关的容忍度图效果，后台服务器需要从各个数据表中将深度信息、曲线信息、图像信息、取样情况整合产生相应的效果。其中，曲线是保存在文件中，程序需要将文本形式的数据转化成直观的曲线图，图像保存在服务器指定路径下，服务器检索到图像并加载到页面。

地质实物档案信息动态管理主要实现地质实物档案资料的数字化、图像化，成果应用可视化、实时化、永久化的多维一体。点击“岩心信息浏览”下的“详细信息浏览”中的“岩心综合图”，可以查看到与某一深度相关的取心次数、图像、GR曲线、容忍度等综合信息，如图8所示。这样就满足了在特定深度需要比较查看综合信息的需求，并且为后面的样品审批提供了参考。

图8　容忍度图活动图及效果图

3.4文件浏览

文件浏览是专门用于在线查看管理员上传的各种成果地质资料等内容的功能模块。分析实验报告存在不同的分析类型和分析项目，因此需要对分析实验报告做分类管理；分析实验报告存在不同的文件类型(word、excel、pdf、图片类型)，因此代码要兼容各种样式的在线显示。系统每次初始化就读取相应信息，修改时只需在相应的分析类型中加入相应的分析项目。文件格式不同考虑将各种的样式转化为XHTML格式，以方便统一，并能很好地控制下载打印权限。其基本的活动图如图9所示。

图9　文件浏览活动图

4地质实物档案动态管理模式特点

4.1安全性

面对网络安全的各种危险，必须使系统能够全方位地处理不同的威胁，确保网络信息的保密性、完整性和可用性[9]。系统是基于SQL SERVER数据库研发的，因为数据表较多，为了防止SQL注入式攻击，以及数据的严谨，将所有数据库提供的数据服务封装在视图和存储过程中，并在入库和编辑删除时，用触发器来控制数据的严谨性。于此同时数据库的安全管理主要从下面几个方面进行[10]：

1) 访问控制。数据库登录采用账号管理、权限管理等限制用户的访问权限。不同的用户具有不同的操作数据库的权限，以及从数据库获取权限规定的相应的数据。

2) 日志管理。数据库管理人员可以从日志中查看不同用户对数据库的操作情况，监视针对数据库的非法操作，及时地对非法用户进行清除。

3) 数据备份。数据备份是容灾的基础，是减少数据损失的重要措施，能使数据库遭到破坏后，及时有效地恢复数据资源。

4.2一点多辐射的动态管理

个性化服务可满足不同研究者们的需求，井网信息就可满足勘探开发科研者们的多方需求自由组合，油田区域井的井型、井别、完井时间及目的层位及各专业信息利用。信息平台的架构在实际综合研究的应用中，多学科一体牵引功能，一点多辐射的动态管理在档案信息多专业灵活运用方面发挥着积极效益。

综合柱状图充分地体现了这一点，各种高分辨率的图像需结合定位信息、伽马曲线、测井曲线、岩性、地质描述、毛管压力曲线等相关地质信息一起显示，从而反映该段地层特性。在石油地质行业，这种信息的结合方式通过综合柱状图来表现。当前的柱状图绘制不是基于商用GIS平台就是基于C/S模式进行开发而来，开发代价较高。本系统使用B/S模式在设计中充分考虑到了通用性和扩展性，以及结合客户端技术，产生比较丰富的客户端效果。

考虑到岩心和岩屑信息采集的范围和内容不同，选择分别绘制综合柱状图。岩心综合柱状图以回次为单位进行绘制，岩屑采集是根据地层信息的重要性采用不同的间距采集而成，一般深度小时采用大的间距采集，当深度增加时，采样间距变小。岩屑综合柱状图是将相同采样间距为依据进行绘制的。

图10　岩心、岩屑综合柱状图绘制流程图

综合柱状图以深度为依托，在一个界面内全面显示了岩心或岩屑的不同类型图片信息、各种测井曲线信息、名称类型描述信息、井壁取心信息等多种内容，还提供了编辑显示不同内容和格式、定制显示模板等功能。同样提供了保存打印图片的功能方便用户保存感兴趣的资料。用户根据自己在其它浏览查询界面了解到的信息，选择相应的信息在线绘制综合柱状图，绘制综合柱状图可以自定义选择绘制的内容和道宽也可以采用系统默认的样式进行绘制。采用自定义方式时，用户除了能够进行页面相关显示参数的设置，也可以设置显示范围、绘制内容、测井曲线。设置完成后，系统就根据用户的选择进行相应绘制。服务器在绘制时自动为其加一个图头，形成一个信息完整的综合柱状图，以便更清晰地看出该柱状图的相关信息。岩心、岩屑的综合柱状图的绘制流程如图10所示。

5结语

石油地质实物资料是了解和研究地质结构与能源分布的重要依据，具有重要的经济和科研价值。国家越来越重视地质资料的管理，着手建立现在化的岩心库，但是国内对这一领域的尝试主要还是针对岩心的图像信息管理，没有将三大地质资料进行统一管理，没有对实物地质资料的取样进行规范，系统的功能单一不能满足岩心库动态管理的需要。如何集约勘探、开发到生产过程中的信息，提供保真、快捷、方便的远程集合信息利用是未来需求目标，目的是为地质工作者详细掌控地下实物档案一维多点动态，为勘探开发科研项目提供使用宏观控制利用。在对石油地质部门在建立机械化、信息化的现代岩心库的过程中实际需求的分析后，研制了岩心库动态管理系统。该系统的研发使得传统岩心库的管理过程中存在的诸多难题迎刃而解，是对岩心库数字化、信息化远程管理的有益尝试。地质实物档案数字资源建设涉及不同的管理层面，为保障地质实物档案信息平台的实施，需从管理制度和组织协调方面进行推进，提高地质实物档案信息动态管理平台的利用率。

参 考 文 献

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中图分类号G273.5

DOI:10.3969/j.issn.1672-9722.2016.02.023

作者简介:安莎丽，女，工程师，研究方向:油气藏工程。杨尧，女，硕士研究生，研究方向：宽带通信与网络。张余强，男，工程师，研究方向：软件工程。吴昊，男，助理工程师，研究方向：档案信息管理。

*收稿日期:2015年8月11日,修回日期:2015年9月26日