油气生产数据管理系统建设研究

王云花 杨倩倩

（晋中信息学院 山西省晋中市 030800）

随着油气行业信息化水平的不断提升，油气田生产数据管理系统建设的重要性日益凸显。油气是我国重要的战略资源，为保障国家能源安全，我国对油气勘探开发工作十分重视，出台了一系列政策措施，以进一步提高勘探开发效益。其中，数据是油气勘探开发工作的重要基础，目前油田普遍采用以生产数据为核心的生产数据管理系统。生产数据管理系统是石油企业生产业务的重要组成部分，其主要功能是对油气生产数据进行管理，通过数据采集、处理、存储和检索，提供辅助决策支持服务，为油气生产管理提供决策依据。

1 油气田生产数据管理系统建设的现状

近20年来，在大庆油田和其他石油公司和其他行业公司的联合努力下，数字油田的建设又有了新的进展，我国的数字油田已经进入了新的阶段[1]。除了常见的石油企业管理信息系统（MIS）、办公自动化（OA）和专业数据库应用程序之外，电子商务/管理、企业资源计划（ERP）和业务流程重组（BPR）等新概念，现在它们已经渗透到了石油行业的每一个领域，企业管理也正在朝着智能化方向发展[2]。从国外企业的成功案例分析可知，管理者们通过信息系统取得的数据，进行过滤、加工、分析后取得的有效数据信息可为相关业务提供判断能力[3]。

2 油气田生产数据管理系统的主要功能

油气田生产数据管理系统的主要功能（如图1）包括：在油气田的勘探、开发和生产等各个阶段，通过对相关数据的采集、处理和分析，对油气田的开发和生产等进行实时监控，可以实现对油气田整体数据的分析和管理，从而为油气田公司进行科学决策提供有力保障。油气田生产数据管理系统可以实现对数据的存储、查询、检索、统计、分析等功能，其中，数据的存储主要包括两部分：一是业务数据，包括地质数据库、试油数据库等；二是地理数据库，包括地震属性数据库、地质属性数据库和生产管理系统等。其中，业务数据一般存储在油气勘探开发业务系统中；地理数据库主要存储在油田生产管理系统中。

图1：油气田生产数据管理系统的主要功能

油气田生产数据管理系统除了可以实现对油气勘探开发业务数据的管理之外，还可以实现对油气田整体生产情况的监控和管理。例如：通过油气田整体生产情况监控系统对油田各区域油气资源、生产运行情况等进行监测和管理，实现对各区域的整体生产情况的全面了解。通过对油气田整体生产情况的全面掌握，可以为油气勘探开发决策提供有力保障。

3 油气生产数据管理系统建设研究

3.1 总体架构

生产数据管理系统采用三级架构，由基础设施层、数据管理层和应用层组成，基础设施层包括基础设施资源库、数据仓库、数据管理平台和统一门户。基础设施资源库包括生产数据库、历史数据库和各类备份存储等，其中生产数据库是主要的数据资源。数据仓库是对基础设施层数据进行存储与管理的平台，可以对各专业数据进行汇总，统一管理。数据管理平台用于对生产系统的各类数据进行集中存储和管理，包括主数据中心、主文件中心、临时文件中心和各类应用系统等。统一门户为用户提供统一的访问入口，包括统一登录平台和统一信息发布平台。

应用层主要包括生产控制层、业务应用层和用户界面。生产控制层主要对生产运行过程进行控制，包括油气井运行控制、油气井工况控制和油藏模拟计算等；业务应用层主要用于为生产管理人员提供各类业务应用，包括地质研究、工程建设、经济评价、采油厂管理等；用户界面用于实现系统用户的图形化界面操作，便于用户使用。

3.2 技术方案

以 C/S 结构（图2）为例，数据的输入和输出都在客户端，客户端的工作方式是对所存储的数据进行全过程处理，从而减少了通信的数据量，并且减轻了需要占用服务器的计算量[4]。但是，由于受到了服务器端的制约， C/S架构只适合在数据链路较少时使用。B/S方式（如图3 所示）是在 C/S 方式基础上进行的一种更新，这种更新很容易通过一个浏览器来完成。总体而言， B/S 体系架构是目前常用的一种通用的管理软件。

图2：C/S 结构

图3：B/S 结构

实时数据对比：在 C/S 结构中，不能实时获得业务流程的流动和数据的更新，获得到数据时，由于存在一定的延迟，因此不能对实时数据进行查询。与之相比，B/S 结构可以为当前业务流程及实时数据的获得提供支持，而且在这一实时信息的基础上，可以做出及时的响应及更改解决方案，这种方式可以对公司的稳定起到支撑作用，从而可以防止公司受到损失[5]。

3.3 实现功能

油气生产数据管理系统在数据管理上，实现了由原来的分散数据采集和存储为集中管理的转变，解决了分散采集造成的数据不规范、不统一、不完整等问题，同时也为生产决策分析提供了强有力的支撑。系统主要实现以下功能：

（1）统一存储：对采油厂数据进行集中存储和管理，通过统一的系统进行集中存储、集中管理，满足采油厂各类数据的安全、高效、灵活使用需求。

（2）统一分类：根据油气生产特点，按照不同类别的信息内容、应用场景和需求，进行分类整理。不同类别信息按照业务类型进行分类管理，实现业务分类展示，通过搜索功能实现快速检索。

（3）统一查询：根据用户的需求，对数据库中的数据进行统计、查询、分析等功能，实现多维度数据查询。

（4）统一分析：对采集到的数据进行汇总展示，将报表结果以图表形式呈现。同时对不同类别的信息内容、应用场景、需求等进行分析，实现信息综合展示。

（5）统一管理：将系统建设和日常管理紧密结合，系统建设过程中能够得到相应的数据支持。同时可以根据不同情况，进行权限控制和组织管理。

（6）统一运维：实现对数据的集中管理、维护和应用。同时对数据库、应用服务器等基础设施设备进行运维管理，对系统中的服务部署与服务内容进行更新维护。

3.4 业务流程

生产数据管理系统以数据为中心，实现业务流程的线上化、透明化，通过对业务流程进行梳理，并对流程中涉及的人、物、财、事进行管控，将管理要求落实到具体人员和岗位，为数据的真实性提供保障。

（1）生产计划的执行：业务人员根据计划进行生产数据采集，并根据采集到的生产数据生成工作计划。

（2）生产计划的发布：根据生产计划编制执行方案，由业务人员发布到系统中。

（3）作业申请：业务人员提出作业申请，通过审核后形成工单。

（4）工作执行：业务人员按流程进行工单的执行，对异常情况进行处理。

（5）结果查询：通过查询界面进行查询，查询结果以列表形式展现。

（6）结果分析：业务人员对完成的工作任务进行评价、考核。

（7）统计报表：系统自动生成统计报表。

（8）数据清洗主要是为了确保数据的准确性和完整性，对采集到的数据进行清洗、转换、校验、补全等处理，确保数据的有效性。

（9）应用展示：对数据进行可视化展示，方便管理层、业务人员以及其他人员查看。

（10）统计分析：对处理后的数据进行统计分析，生成可视化报表和趋势图。

3.5 信息安全

油气生产数据管理系统应具备信息安全体系，通过部署信息安全基础设施，建立数据管理系统的安全保护、安全检测与响应、安全审计等制度，对油气生产数据管理系统实施有效的安全保障。

（1）系统基础设施：部署监控网络边界和系统内部网络边界，实现对网络和数据的实时监控，并具备实时监测与自动报警功能。

（2）信息安全管理：在网络边界部署网络安全设备和网络防火墙，对涉及网络资产的关键部分进行防护，包括主机、服务器、存储设备、应用软件等。在油气生产数据管理系统内部部署终端安全防护设备，包括终端防护设备和应用软件等。在数据中心部署防火墙和入侵检测设备，对数据中心内的关键系统进行保护。

（3）信息安全审计：在油气生产数据管理系统部署日志审计系统，对系统运行过程中发生的所有事件进行记录、统计和分析，包括日志文件存储、查询、日志审计等。通过记录系统的运行情况和系统各组件的运行状态，方便管理员分析系统故障和异常现象。

3.6 数据标准

数据标准是指在数据采集、传输、存储和应用过程中，对数据的格式、内容、描述以及技术要求所做的统一规定。数据标准是一种规范性文件，其目的是建立规范的数据结构，规定数据表示的内容，规定数据之间的相互关系，为油气生产数据管理系统提供统一的数据结构和描述。它是企业应用系统整合所需要的基础。

数据标准通常包括如下内容：

（1）数据来源标准：主要包括生产平台、数据库等系统内各单位所提供的系统、数据库、接口等信息。这些信息为用户提供统一、通用的查询语言。

（2）编码标准：主要包括字符集和编码规则等。字符集是指规定同一事物（或对象）有几个相同字段（如数值）时，在编码上采用哪一个字段为标准。编码规则是指在进行编码时所遵循的规则和方法，如长度规则、字符格式等。

（3）含义标准：主要包括对数据表示含义进行规定，即规定数值之间的相互关系，如一个数值是不是一个变量是否为标量等。意义标准规定了事物之间的各种关系，如因果关系、逻辑关系等。

（4）属性标准：主要包括对事物属性进行规定，即规定数值范围，如是否为正数、负数等；是否为零等。属性标准还可分为单值和多值两种类型。

（5）格式标准：主要包括对事物（或对象）的结构及内容进行规定，如格式是否统一、结构是否合理等；对数据表示形式进行规定，如格式是否符合标准和规范要求。

3.7 运维模式

（1）数据采集模式。对采集设备的数据进行清洗，再进行数据校验和清洗后，把数据进行结构化、规范化、标准化处理，以规范格式、统一格式存储到数据库中。对于非结构化的数据，通过标准接口把数据提供给应用系统使用。实现对各类采集设备、通讯线路和服务器等的统一管理，确保数据质量。按照统一的管理要求，对各专业系统的运行维护人员进行系统操作培训，对各专业系统进行维护，保证业务系统稳定运行。

（2）运行维护模式。对于油气生产数据管理系统的运行维护工作，应按照“集中管理、分散实施”的原则进行。主要是采用集中式运维模式，由油气生产数据管理系统服务提供商对油气生产数据管理系统的运行进行专业化服务和维护工作；业务部门根据自身业务发展需要和使用要求，按需自主选择服务提供商；各油气生产数据管理系统服务提供商作为甲方单位负责对业务部门提出的运维需求进行分析、规划和实施；各油气生产数据管理系统服务提供商为油气生产数据管理系统运行维护工作提供专业化服务和技术支持。

3.8 技术特点

系统基于成熟的企业级数据管理平台和先进的计算机技术，以企业级数据中心为基础，以统一的数据模型为核心，整合油气生产各类业务数据，建立统一的油气生产数据仓库和综合分析平台。系统采用分布式、微服务架构技术，系统开发过程中采用组件化设计思想，设计了大量通用的通用组件和可自定义配置的自定义组件，实现了不同业务类型、不同管理层次的应用系统的灵活集成。系统采用多种网络通信技术、数据库技术、文件传输协议、业务逻辑处理算法等一系列先进技术，保证了系统的开放性和可靠性。系统在设计中充分考虑了开放性和兼容性要求，通过系统间数据交换接口保证了不同业务数据的自由交换。

3.9 适用范围

油田公司油气生产数据管理系统的建设是石油公司数字化转型的重要环节，也是油田公司数字化转型的基础工作，需要各级领导高度重视，各职能部门协同配合。各单位要从思想上、行动上统一认识，积极支持系统建设工作，为系统建设提供保障。在此基础上，要按照系统设计目标和建设计划，分步实施，有序推进。

（1）油气生产数据管理系统建设应纳入公司数字化转型整体规划，统一规划、统一实施、统一管理；

（2）要强化组织保障和责任落实，由主要领导亲自抓、分管领导具体抓，职能部门加强协调、密切配合，形成整体合力；

（3）要突出重点、分步实施、有序推进；

（4）要加强对油气生产数据管理系统的维护与技术支持；

（5）要加强信息安全保护和保密工作。

通过油气生产数据管理系统的建设，将实现油气生产各专业全覆盖的数据共享交换和统一管理。同时，油气生产数据管理系统的建设还可以为公司内部其它信息系统提供接口服务，实现数据的互联互通和共享。

4 结语

在数字油田建设过程中，生产数据是核心和基础。建设油气生产数据管理系统，是企业对数据进行统一管理的重要手段。通过对油气生产数据的规范和统一，建立符合企业特色的油气生产数据管理标准体系，形成统一的、完整的、准确的、可靠的油气生产数据资产库，为企业内部信息共享和业务协同提供保障。