石油勘探海量地震数据存储管理研究

陈柯宇 孙韵 张恩莉 靳天煜

摘要：本文针对石油勘探的地震数据，提出了面向企业的海量数据解决方案，石油勘探数据属于海量数据体，数据存储、管理及应用都因为数据量巨大面临技术挑战，西南油气田分公司通过技术探索及技术创新，逐步形成了以私有云存储技术、云端质检技术、WEBGIS及地震数据在线应用等核心技术为基础的地震数据管理模式。取得了良好的实际生产应用效果。

关键词：地震数据;私有云存储;SEG-Y云质检;地震数据在线展示;基于模板的元数据管理

1 地震数据存储介绍

地震勘探是石油勘探重要的技术手段之一，地震勘探大块数据以SEG-Y数据存储为主要格式。SEG-Y格式是由石油地球物理协会（ Society of Exploration Geophysicists）提出的标准磁带数据格式之一，它是石油勘探行业地震数据的最为普遍的格式。随着西南油气田分公司地震勘探程度逐年增高，地震数据存储量逐步增多，特别是近年来，由于地震勘探高分辨率采集，数据量大幅增高，地震数据属于海量数据;数据以工区为基本存储单元，常规地震勘探按照施工方式分为二维及三维，根据数据专业应用流程，可分为采集、处理、解释等类型，除了常规地震数据以外，还有VSP，微地震等数据类型。

2 地震数据存储级管理面临的技术问题

地震数据存储管理一直是石油信息化的技术难点，主要原因是SEGY数据体量大（T级），存储及应用都会带来技术挑战。中石油在A1项目采用Petrobank磁带库储存方式，由于磁带存储效率低下，数据入库及出库效率较低，数据管理工作量巨大，近年来，随着磁盘整列存储成本降低，地震数据体的存储逐步采用盘阵在线存储方式，较为常见的存储模式是根据应用部门及应用软件的需求，数据分散存储在各个工作站或是个人PC，由于地震数据类型较多，元数据缺乏规范管理，缺乏和文件体数据的对应关系的映射机制，数据的存储及管理较为混乱，数据安全应用隐患也逐步暴漏。

3 地震数据高效存储管理总体架构

西南油气田分公司近年来通过技术探索及技术创新，逐步形成了以私有云存储技术、企业网盘技术、WEBGIS等核心技术为基础的地震数据管理模式。数据中心以私有云存储地震数据，实现海量地震数据存储的无限扩展，通过云计算技术，实现海量地震数据体远程数据质量监控，通过企业网盘技术，实现数据的便捷交换。采用基于HTML5技术的WebGIS及专业数据展示，实现地震数据跨平台、支持移动智能应用。

西南油气田分公司的地震数据管理最核心的技术是私有云存储，在此基础上，将原有的数据应用模式通过微服务、HTML5的Web架构升级改造，实现数据汇交、数据存储、数据应用的基于互联网的在线应用。

4 關键技术分析及实现

4.1 物探数据私有云存储

云存储是一种网上在线存储模式，即把数据存放在通常由第三方托管的多台虚拟服务器，而非专属的服务器上。托管（ hosting）公司运营大型的数据中心，需要数据存储托管的单位，则透过向其购买或租赁存储空间的方式，来满足数据存储的需求。西南油气田由于数据安全的考虑，在油田局域网范围内，通过SDepot搭建企业私有云存储，实现地震勘探数据的数据备份、归档和灾难恢复。西南油气田采用私有云技术，实现数据存储的无限扩展;采用企业云盘技术，使数据应用方式直观便捷，通过底层IOCP技术架构，支持千人同时进行数据传输的技术架构;为了满足油田企业跨平台数据应用（ Linux/Unix/Windows）实际业务现状和需求，数据交换除了网盘应用之外，还提供基于用户隔离机制的FTP数据服务，用户权限隔离技术用于隔离用户数据应用权限，用户读写权限局限在授权范围内的工区，且账户会在期限范围外被自动注销。通过上述技术手段解决企业数据的安全应用问题。

利用SDepot私有云存储技术，简单来说，只要用户身在油田局域网之内，即可享受云技术带来的数据应用的方便快捷，真正实现了软件即服务、平台即服务和基础设施即服务的目标。

4.2 地震工区元数据管理

地震勘探大块数据根据数据类型可分为常规地震、VSP、微地震等多种数据类型，各类数据类型根据业务流程分为采集、处理、解释等类别，同时施工方式还有二维及三维数据的区别，为了满足业务扩展及数据灵活管理的要求，我们采用基于模板配置的元数据管理模式，实现结构化属性数据和大块地震数据关联，模板采用通用的XML数据格式，对于新增或修改数据类型，只需编辑模板，系统会自动进行元数据映射，从而实现地震工区结构化信息的便捷存储;除此之外，地震工区及地震数据体、数据道都具有地理坐标属性信息，元数据管理里采用了空间数据库存储技术，实现了基于井位坐标或是工区边界坐标范围的空间查询模式，通过Proj4动态的数据转换技术，实现跨高斯投影区代的数据应用。

4.3 基于Web的数据在线应用

4.3.1基于Web的数据查询及统计

我们采用了Web方式，实现海量地震工区数据在线查询，支持工区的类别查询及工区名称模糊查询，工区非结构化数据以树状列表展示，数据存储量及数据扩展类型可以便捷的统计。由于采用了GIS技术，实现地震工区边界的叠合显示，用户可以实现基于地理坐标的空间数据搜索，实现地震工区数据的空间查询。

4.3.2 地震数据云质检

由于四川盆地二维地震勘探程度较高，存在大量二维测线数据，常规质检方法是数据处理人员远程登录服务器，利用专业质检软件进行SEG-Y数据逐一质量监控操作，这项工作费时费力。我们采用SDepot企业私有云存储技术，实现了批量SEG-Y远程云端质检，对SEG-Y道头的连续性、一致性及范围进行检查并自动生成质检报告。该项工作充分利用基于云计算的微服务技术，将SEG-Y数据解析、道头字扫描等工作从传统的桌面应用升级为云端服务，同时考虑到数据并行算法实现多作业批量性的数据处理，该项技术避免了服务器远程登陆或是数据本地拷贝，优化了数据管理流程，极大的简化数据处理流程，整体提升了地震数据质量。

4.3.3 基于Web的数据可视化应用

SEG-Y数据传统的数据质量监控停留在数据“标准格式”的层面，无法满足业务人员的专业需求，实现SEG-Y数据专业展示是勘探数据专业分析研究，数据质量监控的必要条件。我们利用HTML5技术，通过地震数据专业展示模块的“云”化处理，实现了海量地震数据体通过网络浏览器在线展示功能。该项功能改变了海量地震数据必须在工作站通过专业软件展示的应用现状，使西南油气田分公司地震数据的应用进入了移动化、智能化的应用阶段。我们采用了服务器端的SEG-Y位图索引技术、高保真数据压缩及传输技术、基于HTML5的GPU加速技术，使地震剖面在线展示速度等同或优于基于桌面的本地化显示。取得良好的实际应用效果。

基于Web的地震显示实现了地震剖面的波形变面积、变密度显示，支持地震解释层位、断层和剖面的叠合展示，支持三维主测线、联络测线、水平切片交互拾取及显示。该项功能为西南油气田分公司的地震数据专业化管理奠定技术基础。

5 实际应用效果

西南油气田分公司通过SDepot地震私有云技术的应用，实现了二维及三维的采集、处理、解释、VSP、微地震近千个地震工区的地震数据云存储管理，目前數据存量为200T，数据增量为每年40T。应用地震数据私有云存储技术，数据存储效率较之前的Petrobank高出近20倍以上，数据管理的人工工作量减少了10倍，实现数据高效便捷管理及数据安全存储，为西南油气田分公司的石油勘探奠定坚实的数据服务基础。

参考文献

[1]王娟，石艳丽，姚立峰，地震勘探数据存储技术研究与应用[J].石油地球物理勘探，2 008 （S1）：13+17 6-180+2 06+209。

[2]孙宏志，黄亮，杨群山.数据备份系统的设计与实现[J].东北地震研究，2008，24 （2）：50-57.

[3]刘贺，云技术在传统石油行业中的应用[J].电脑知识与技术，2016，12 （036）：5 0-51.

[4]郭瑞，李健，田立锋，大数据技术在石油行业信息化中的应用[J].电脑编程技巧与维护，2016，（02）：58-59.

作者简介

陈柯宇（1987-），男，四川省南充市人。电信科技学士学位，工程师。研究方向为信息系统研发和运维。

孙韵（1976-），女，四川省成都市人。大学本科学历，高级工程师。研究方向为信息技术应用。

张恩莉（1980-），女，四川省达州市人。大学本科学历，工程师。研究方向为信息技术应用。

靳天煜（1992-），女，重庆市人。大学本科学历，工程师。研究方向为信息技术应用。