油田勘探决策支持系统研究及在中原油田的应用

2016-06-27张瑞英

石油地质与工程 2016年3期

关键词：中原油田

张瑞英

(中国石化中原油田分公司信息中心，河南濮阳 457001)

油田勘探决策支持系统研究及在中原油田的应用

张瑞英

(中国石化中原油田分公司信息中心，河南濮阳 457001)

摘要：在调研国内外勘探决策支持技术基础上，确定了适合中原油田的勘探决策支持系统的总体思路，研究了勘探决策数据集成管理技术、多维海量异构数据关联技术、多块大屏幕无缝连接展示与异地井位论证通信技术等，并开发了适合中原油田的勘探决策支持技术系统，改变了传统纸质挂图井位论证模式。经过1年多的运行，该系统累计支持勘探井位部署论证决策会议89次,部署勘探井位85口，使用超过1 700 次/人，决策论证时间缩短30%，并支持了远程异地论证会，为中原油田各区域勘探效率提供技术支撑。

关键词：中原油田；勘探决策支持系统；数据集成管理；数据关联；多屏展示；异地通信

中原油田作为东部老油田，勘探开发和稳产难度的不断加大，勘探开发决策的科学性和有效性显得越来越重要。中原油田经历40年的勘探开发历程，积累了大量基础数据，如何高效便捷的利用这些数据为勘探开发决策服务成为油田目前面临的重要研究课题。为此，中原油田针对勘探决策井位论证阶段地震解释、地质研究等海量资料数据电子化技术、数据库建设技术、多维关联对比展示技术与异地远程井位论证等技术，开展了井位网上论证和勘探异地协同工作，实现勘探科学决策，为油田高效开发提供技术支撑。

1国内外勘探决策技术现状

信息化技术在国内外油气勘探开发中的应用，无论是其技术的先进性、集成度，还是应用的广度和深度，近年来都有了长足的进步和发展，已经成为石油勘探开发的核心技术之一。

国外勘探开发决策技术应用主要体现在数据采集、数据存储和管理、数据处理分析和解释、多学科协同工作、信息共享和交流、知识挖掘和发现、决策支持等方面。国外石油公司开始探索油田勘探开发知识管理，运用以往成熟的经验来指导目前勘探开发工作。当前正处于将各类系统进行数据整合、应用整合阶段，朝着信息化应用的最高阶段勘探决策支持的方向进行发展。目前发展最突出的信息技术有：数据管理技术(数据银行技术)、网络技术、可视化和虚拟现实技术、集群计算技术、数据仓库和决策支持技术等。

目前，国内石油企业信息化手段已经开始渗透到勘探管理阶段，针对勘探决策的支持系统正在积极探索之中。勘探信息化的发展方向是：以勘探数据库为基础，以成熟的石油地质理论为指导，充分利用信息化新技术，针对不同勘探阶段、不同勘探对象，设计并建立不同的决策模型，研究决策支持方法和模式，建立起一套包括储层预测、油藏描述、井位部署、勘探评价和风险决策为一体的油气勘探协同决策支持系统，实现油田勘探决策方案制定的定量化、计算机化和科学化，为勘探工作实时提供服务。

2中原油田勘探决策技术总体结构设计

中原油田勘探决策技术总体目标是建立勘探决策支持系统和配套决策环境建设，充分挖掘和利用已有信息资源，将决策主题相关的各种信息有机地集成起来,进一步提高勘探决策效率和水平，总体结构图1。重点解决勘探开发数据标准化、勘探开发数据一体化管理的难题；解决勘探底图、剖面、图档与电子挂图等异构数据的规范入库问题；进行地理信息系统GIS查询与三维可视化、井筒信息可视化的大屏幕展示技术攻关；研究探井部署流程管理和探井生产流程管理等内容。

3勘探决策支持软件开发

图1　中原油田勘探决策系统整体结构示意图

3.1勘探决策数据集成管理技术研究

根据勘探地质资料的规范要求与管理规定，开展勘探数据资源集成管理与组织技术研究，实现油气勘探相关对象的图形化信息统一组织和管理，建立各类勘探对象分类组织的信息树，实现地理信息、矿权、储量、地震测网、地震工区以及各类勘探部署图、构造图等图件信息的有效组织。

3.1.1数据采集

勘探决策系统数据库包括以下几个部分：

(1)勘探、开发源头数据库：主要是探井(开发井)基础数据，这是使用最多的数据部分。所有探井报表、井筒地质图、井身结构图等信息，都来自于此。

(2)决策项目数据：包括勘探主题相关数据(勘探项目、研究单位、组织结构、资料分类等)、决策信息树数据(所有的信息都按照空间位置和业务对应关系被统一组织起来，在数据查询中实现数据的关联)、决策成果数据(包括部署井数据、设计井数据、物探部署等)、安全数据(用户表，权限分配，访问日志等)。

(3) 解释成果：主要是地质解释与综合研究成果数据。解释成果数据主要包括来自于兰德马克Openworks软件和斯伦贝谢的Geoframe软件的解释成果，主要为解释层位和断层，这部分数据也需要进行统一的建库运行管理。

(4)地震资料库：对野外采集获取的原始数据及其处理成果数据(二维、三维等)进行统一保存与管理，格式一般为SEGY数据。

(5)图档库：包括各类地震和地质研究成果的图件、文档、汇报材料等，这是论证会中最重要的数据，在电子挂图、底图和信息树中都要进行显示。

(6)井基础数据:对探井和开发井基础数据和井斜数据，通过数据迁移工具从源头数据库中抽取并加载到勘探决策支持系统项目库中。

(7)系统综合展示所需的外部数据库支持：勘探决策支持系统实现对外部数据库中物探、钻录、测井、试油数据的综合集成展示，以井或项目等方式组织，满足论证会对有关论证数据的快速查询需求。

3.1.2不同来源数据对接与定制

关于数据接口的分析情况，根据数据库表结构和名字的不同，修改相应的映射关系。

测井数据对接与定制：测井数据需要在部署前对相应模块进行必要的定制完善，修改(或增加)必要的模版，提供LAS文件等在内的测井曲线数据成图支持等。

录井、试油等数据的对接与定制：钻井地质数据包括录井图、岩屑录井、套管、钻头程序、钻井取心等录井数据，以及气测、地层分层、地化、测井解释、综合解释、试油成果等其它类型数据，在勘探决策支持系统中都有重要而广泛的应用，根据油田的实际情况，结合勘探决策支持系统，对数据进行相应的对接和定制，实现系统的顺利部署和应用。

源头数据与决策项目库的数据接口：勘探决策支持系统的运行除依托本身的决策项目库外，还通过直接连到数据中心的源头库，实现对大多数专业数据的直接访问。

历史源头库数据迁移：对历史数据进行分析，将勘探决策支持系统相关的钻、录、测、试、分析化验的21张表共1742104条记录迁入了源头库。

井坐标数据补录：收集9000余口井的坐标数据在中间库进行补录。

3.2多维海量异构信息数据关联技术研究

油田勘探决策业务需要不同类型、不同专业的海量数据的集成应用与展示，这些数据来自物探地震解释、钻井、录井、测井、地质研究等不同专业部门，如何使这些异构的海量数据在勘探决策系统中合理组织关联与快速调用，是摆在技术人员面前的一道难题。

3.2.1建立基于地理信息系统GIS展示与三维地理信息导航环境

通过对C/S方式和WEB方式发布GIS与遥感信息的技术研究，实现地质信息、地理信息与遥感信息的精确叠合和发布；实现遥感、GIS导航的常规查询、统计查询等功能。主要内容包括：地理信息应用与发布技术研究；地理信息的采集处理、统一存储；建立高精度的卫星地理信息数据库；将勘探方面地理信息统一管理。

3.2.2建立探井和物探数据档案

为历年每一口探井建立一份电子档案，包括这口井所能收集到的全部资料，并按专业类别(如钻井、录井、测井、试油等)分类，同时提供关键字查询。为历年施工的每个二维、三维工区建立一份电子档案，包括工区所能收集到的全部资料，同时提供关键字查询。

3.2.3GIS底图上二维图形显示

以主要目的层构造图为背景，叠加显示工区测网、地理文化信息、层位、断层边界、测线、探井、开发井、设计井、井斜轨迹等对象，提供实时选取地震纵、横和任意测线、井数据管理、计算距离、计算面积等功能，与GIS系统集成；跨工区抽取地震测线。

3.2.4地震剖面显示

能够进行地震剖面横向、纵向、任意走向的显示，能够前滚或后滚显示相邻的剖面，显示风格有变面积、变密度、曲线等；在变面积显示中可以设置正负向填充方式，增益控制，可以动态调整颜色谱，在剖面中能够叠加解释层位、断层段；能够将井投影到剖面上，并显示测井曲线和合成记录等，跨工区地震剖面显示；测井曲线显示；设计井轨迹功能完善等等。在井位汇报时，具有各类图件多屏幕显示环境下的排列展示功能，实现图档管理与共享，提供不同格式的图形文件的显示功能，对于矢量图形，还可以进行图件的放大、缩小，增加标注等操作。

3.2.5钻测录数据显示

将钻井、录井、测井、岩心、分析化验等资料融为一体进行可视化显示，显示的图形包括：井身结构图、井斜轨迹图(平面轨迹、垂直轨迹)、固井质量图、钻井工程图、地化录井图、综合录井图、标准测井图、气测录井图、岩心图像、四性关系分析图、测井处理解释图、试油结论图等。

3.2.6数据漫游导航

按照业务流程完成数据组织工作，通过二、三维联动实现数据的漫游导航，使业务对象在二维和三维中同步投放、查看。

三维GIS软件可以发布、分析和应用勘探相关的大部分数据,并且可以提供较好的视觉效果。但目前绝大部分勘探综合研究成果图件是二维图件，且平面导航速度快，也符合应用人员的传统习惯。把二维和三维结合在一起并互动，就可以充分发挥二者各自的优点，更加方便用户的使用。

3.2.7数据联动

漫游导航联动：主要实现二维和三维在漫游导航的时候，因各类操作所引起的屏幕中心关注点发生变化时，需要进行同步，包括：平移、缩放等操作所引起的漫游移动。

业务对象管理联动：当场景视图中的业务对象数量发生变化时，二维和三维需要进行对象显示上的同步。包括：业务对象的投放、删除、可见性控制。

辅助决策联动：当进行辅助决策的时候，双方需要同步传递消息：创建新的点、线、面类元素；元素位置移动时发生同步；自定义区域元素编辑；创建标注类元素。

与其他应用模块的联动：通过事件通讯框架，不仅可以实现平面导航和三维GIS的同步，也可以实现导航模块与其他应用模块之间的互相联动。

二维三维联动的技术实现，主要是定义二维与三维窗口的通信协议并实现通信体系框架，通过该事件框架，二维导航模块和三维模块可耦合响应相互之间发送的事件，并根据事件信息执行相应的动作。

3.2.8电子挂图

在井位论证工作中，常需要展示大量分析图件，有时还需要与PPT相配合，使研究人员清晰地将研究成果展现给决策专家，供领导和专家对比分析和点评。通过电子挂图，能在多屏环境下，支持成果图档库中图件的多屏展示，并可通过鼠标滚轮进行快速缩放和任意摆放操作。对有坐标的图件可以根据需要激活背景底图，从而切换到平面导航模块。

电子挂图子系统可以创建一个演示文档，或者打开一个已有的演示文档；支持版面支持单屏/双屏/多屏等；支持将图档库中的图件拖放到设计版面中，支持CGM/BMP/JPG等图片格式；支持图件的放大、缩小、平移操作；支持画线、矩形、原型、文字、标注图例等版面编辑；支持新增版面、删除版面、版面上下移、置顶底等版面管理。

对创建的电子挂图支持以幻灯片的方式进行播放。可以对当前播放图件进行放大、缩小、恢复到原始大小操作；允许专家对图档提出自己的意见，进行标注。

3.3大屏幕展示技术与异地井位论证通信技术研究

大屏幕显示系统充分利用计算机技术、通信技术、视频技术，完成综合、高速的信息处理，可实现高清晰度、高亮度、多画面、多功能的显示能力，用于远程图像及信息传送、显示、处理的需求，为勘探决策支持提供直观、形象的交互式工具，是勘探决策支持必不可少的手段。大屏幕显示系统包括图像处理能力较强和显示效果很好的专业投影单元，以及与之配套的图像融合控制系统，支持单屏、多屏以及整屏显示，实现图像窗口的缩放、移动、漫游等功能。

根据系统功能要求和技术特点，选用合适的设备组成大屏幕投影显示系统。整个系统可显示计算机信号、视频信号，实现这些计算机图形和视频图像信息的综合显示，满足勘探决策支持会议室的各种需要，为勘探决策支持工作提供一个灵活的显示系统，以适应不断发展的工作需要。

系统采用模块化设计和全硬件结构，无操作系统，内部自建核心运算机制，无板卡式传统处理器死机、蓝屏和病毒的困扰。所有系统并行工作，无系统整体崩溃危险；上机即工作，可全天24小时不间断运行。

4应用效果与评价

该系统在中原油田运行一年来，已支持勘探井位部署论证决策会议89次,部署勘探井位85口，使用超过1 700 次/人，决策论证时间缩短30%，并支持了远程异地论证会。

勘探决策支持系统的应用变革了传统的勘探井位部署论证工作模式，建立了适合中原油田需要的勘探业务流程的信息支持模式。对勘探井位部署而言，通过系统的、完整的数据库及决策支持系统应用解决方案，实现了对地震、综合研究成果等数据和资料的有效管理和共享，在决策现场能够充分展示研究成果，以多种方式灵活高效调用决策需要的各种信息，为专家提供充分的依据，提高决策的准确性。

5结论

(1)油田勘探决策支持系统是基于案例库的勘探知识管理体系，共享各专业领域专家的经验和思维方法，改变了传统的利用纸质挂图进行井位论证的工作模式。

(2)该系统利用多维数据联动通讯技术将多类异构数据关联联动展示，同时引入多块大屏幕无缝融接技术，使资料更加丰富，且相互对比与印证，更加直观方便，提高了勘探决策的准确性与效率。

(3)该系统设计基于SOA的企业级勘探应用软件技术框架，构建稳定可靠、易于扩展的软件系统。

参考文献

[1]秦俊茹，梁绍敏.三维GIS技术在油田勘探开发中的研究与应用[J].内蒙古石油化工，2012，38(19)：135-136.

[2]周霞，申龙斌，孙旭东，等.数据库技术在油田勘探井位部署决策中的应用[J].中国石油勘探，2010，13(1)：63-66.

[3]刘学峰. GIS辅助油气勘探决策支持研究[D].湖北武汉：武汉大学，2004.

[4]周霞，申龙斌，孙旭东，等.油田勘探井位部署决策支持系统应用[J].勘探地球物理进展，2009,32(4)：299-303.

编辑：崔林

文章编号：1673-8217(2016)03-0127-04

收稿日期：2015-12-09