第二節　油氣勘探信息化新技術

物探生產作業管理平臺建設方案

一、物探生產作業管理現狀

物探隊的勘探作業區域一般比較偏遠，距離當地社區較遠，后勤支持比較困難，工區內沒有覆蓋整個工區的網絡條件，通信聯系主要是通過大功率電臺方式實現，物探生產的地震數據、質量信息等不能實時傳輸到營地，隊部只能通過電臺、電話等方式組織野外生產，任務的實時調整較為困難。現場施工遇到技術問題時，技術人員只能通過電話、郵件、QQ等方式與后方的專家進行溝通，獲得技術支持，時效性較低，獲助周期長，影響生產效率。現場的應急響應受野外通信條件的制約，存在反應較慢、溝通不及時的現象。

在生產管理方面，公司的項目管理相對比較粗放，更多的是注重項目運作階段的管理。對于項目全生命周期的管理相對較弱，生產管理數據來源多樣，口徑不統一，沒有統一的信息系統實現生產統計、圖形展示等。公司的重要設備如地震儀器、可控震源、鉆機、采集站等，在物探處之間資源協調性較弱，難以最大化發揮公司總體資源優勢。后方無法實時地監測作業現場信息，不能實時查看作業進度，對項目的質量、HSE等各要素的關鍵時間節點控制沒有統一的信息系統進行監測。

為了加強對項目的精細化管理，實時掌握公司重點資源的狀態，實現公司對重點資源的統一調配，實現后方專家對現場問題的快速支持并沉淀企業的知識庫，提出了建設生產管理作業平臺。

二、生產作業管理平臺功能介紹

1.生產作業管理平臺定義

生產作業管理平臺是以物探作業為主線，圍繞生產作業、現場管理、生產監控、資源調配、專家支持、決策指揮等生產活動，充分利用物聯網、數據挖掘、GIS等IT技術，融合先進的項目管理、知識管理、協同等理念，搭建規范、統一的生產運行管理環境，實現公司各層級對生產過程的精細化管理，支持物探作業高效運行、規范管理與科學決策，提升物探業務綜合服務水平，提高核心競爭力。

生產作業管理平臺的簡單定義為“一個數字化地震隊+六個應用系統+一個生產指揮中心”，如圖2-1所示。

2.生產作業管理平臺總體架構

生產作業管理平臺的總體架構劃分為數據采集、現場應用、數據傳輸、存儲管理、綜合應用和應用環境六個層次，從項目現場數據采集層面的硬件部署、無線組網方案到形成公司統一的物探生產數據存儲，再到各種展現終端，形成了支撐物探行業的生產管理信息化解決方案，為保障生產、提高效益奠定了堅實的基礎，如圖2-2所示。

3.生產作業管理平臺功能介紹

（1）數字化地震隊　數字化地震隊是一套基于地震隊的數據采集與應用、多班組交互的綜合應用系統，通過組網、通信、實時采集等技術，自動采集與實時傳輸物探作業的動態數據和靜態數據，搭建規范、統一的數據管理體系，實現從生產作業、運行管理、質量控制到安全環保的信息綜合應用，為地震勘探的低成本、高效率、安全、環保的項目運作提供服務保障。

數字地震隊的建設內容主要包括基礎類和生產輔助類兩類系統。在基礎類系統中，通過工區網絡系統的建設，實現了工區無線網絡的覆蓋，提供了隊部與后方遠傳鏈路的支撐，能夠實現工區各作業單元間、工區內作業單元與后方的音視頻、數據交互；通過GIS系統的建設，為生產輔助類系統提供了GIS工具的支撐；通過手持移動終端和車載智能終端，為生產服務類系統提供應用載體。在生產輔助類系統中，數據采集系統實現了工區內各作業單元的過程數據、成果數據、質控數據的實時采集，為隊部、后方的數據應用提供了支撐；生產調度指揮系統是物探施工數字化現場的上位機系統，能夠滿足施工現場各工序班組的生產任務的下發與調度，實現數字化生產；可控震源作業系統能夠智能化地輔助司機作業，實現無樁號作業及可控震源自動放炮；移動作業生產系統集成電臺、高精度導航儀、手機等功能，實現了工區高精度導航、工區通信、輔助作業、成果數據采集等功能；采集作業系統實現現場儀器操作人與隊部、公司儀器專家之間的協同工作，將儀器的畫面實時共享到隊部、物探處、公司，實現遠程實時質量監控與協作。

（2）項目管理系統　項目管理系統是支撐物探項目運行和管理的統一工作環境，通過借鑒國際先進的項目管理理念，結合成熟的項目管理軟件產品，圍繞物探生產業務流程，形成縱向一體化、橫向集成化、管理標準化、過程可視化的信息系統，能夠大幅提高項目管理的精細化程度，為公司輔助決策提供強有力的支持。

項目管理系統實現了對單項目的項目管理和企業級的項目管理。單項目管理應用于地震隊、物探處和公司三個層次，實現了對項目全生命周期的管控，以項目計劃為龍頭，以成本為核心，通過進度驅控，實現對項目生產、經營、進度、質量、HSE等要素的協同管理。企業級（多項目、項目組合）管理，面向公司領導、機關處室、物探處，目的是實現項目間協同管理，平衡項目間資源投入，提高資源利用率，服務于公司發展戰略，為公司業務發展提供強有力的支撐，同時成為公司戰略落地的重要手段。

（3）生產監測系統　生產監測系統通過搭建規范、統一的生產監測環境，實現對物探作業現場的實時監測，對項目管理過程的監測，對重點資源的監測和對重點場所的視頻監測，并能夠及時預警、響應、處理、跟蹤項目運作中的事件，提高公司對項目運作的整體管理和保障能力。

生產監測系統通過對施工現場的實時監控，使后方管理單位能夠實時了解野外施工狀況，及時合理地進行資源調配組織安排生產，提高生產效率，保障項目有序高效運作；通過對生產數據的實時監測，及時進行數據分析，嚴格質量標準，確保野外施工質量；通過對營地、野外作業現場、重點場所、車輛的實時視頻監控，能夠及時發現安全隱患并排除；加強作業過程的規范性，提升HSE管理水平。

（4）專家支持系統　專家支持系統是企業級跨地域、跨專業的協作工具，通過建立問題管理流程和提供遠程協作手段，實現了后方專家對生產現場問題的快速響應與支持，實現不同領域專家協同工作，能夠合理高效利用專家資源，提高問題解決效率，實現問題解決方案的積累與共享。

專家支持系統以問題管理為核心，通過對問題提出、問題分配、問題解決、問題關閉、問題解決方案積累等問題的全生命周期管理，實現了對問題技術支持流程的標準化管理，通過集成語音、視頻、遠程控制等多種手段，提供了現場技術人員與后方專家的統一溝通的平臺，提高了現場問題的解決效率，通過對問題關閉后的整理歸檔，實現了對企業問題知識的積累，為后續的問題提供參考。

（5）知識管理系統　知識管理系統通過對公司生產、運營、管理等知識的全面梳理，形成公司的完整知識資產，同時通過知識社區積累和沉淀知識所形成的過程，深入挖掘企業和員工的隱形知識，加強員工之間的溝通和交流，提升員工的個人能力，從而提高企業生產效率。

知識管理系統包括知識庫、知識地圖、知識社區、知識門戶、員工黃頁等五個方面的功能，實現了對企業知識的統一管理和整合，提供了統一的知識入口，方便員工快速檢索到需要的知識信息，根據所屬專業或領域，獲得相關信息。

（6）決策支持系統　決策支持系統是面向公司管理層、決策層的輔助決策系統，通過搭建數據倉庫，統一數據標準，規范數據格式，實現公司生產經營數據的有效集成。利用數據分析挖掘手段，通過可視化技術分析生產經營數據，掌握公司運營狀況，為領導決策提供科學依據。

決策支持系統遵循業務和管理驅動數據分析需求的原則，結合業務、管理需要及數據分析專業知識，共同形成生產經營管理指標體系；根據業務需求，按照數據管控標準整合數據，形成業務橫向交融的數據倉庫體系；通過不同的數據分析需求結合BI分析、展現、數據挖掘工具等BI產品，形成分析功能，滿足業務層、管理層和決策層事后總結、事中管控和事前預測的數據分析決策需求。重點包括三方面的功能：領導會議決策支持應用、日常分析決策支持應用和分析預測應用。

（7）應急管理系統　應急管理系統是基于公司應急預案，對應急事件進行事前預警、事中快速響應、事后總結，涵蓋了應急培訓演練、預防、響應、總結等過程，實現了在緊急情況下對人財物的統一調配、前后方的直接溝通和信息集中發布，減少突發事件對公司造成的經濟損失和不良社會影響。

應急管理系統在“平戰結合”原則指導下，建立起一套完整的應急預警機制，發現風險及時預警，提高了應急預防工作效率，最大限度減少突發事件的發生概率；使應急行動統一有序，應急響應、處理時間縮短，并加強了各方的聯動，提升應急組織協調指揮能力；使公司突發事件應對能力加強，使其能夠在第一時間掌握突發現場的狀況，并通過各類技術手段提升應急指揮和協調能力，最大程度減少突發事件造成的直接經濟損失。

（8）生產指揮中心　生產指揮中心是位于公司總部的集中一體化運營場所，實現對項目現場的設備狀態、儀器數據、人員信息、生產進度、成本費用、工區視頻等信息進行監控，為前方項目快速提供遠程專家支持，面對突發事件進行遠程應急指揮等。生產指揮中心促進了生產的扁平化管理，相關人員在指揮中心集中辦公，可以極大地降低溝通障礙，提高效率。

三、生產作業管理平臺預期效果

1.物探作業現場預期效果

（1）促進物探作業方式的變革　作業現場可以實現覆蓋整個物探作業工區的自主網絡覆蓋，各個班組和施工小組利用手持終端、車載終端進行通信，可以將儀器的實時質量監控信息、實時SPS生產進度、可控震源的狀態信息等實時傳輸到營地。可以實現可控震源無樁號施工，實時進行生產調度，實現地震儀器自動放炮，真正達到采集無線、指揮無線，使設備輕型化、生產智能化、工作簡約化，達到優質、安全、高效的要求。

（2）提高生產效率　數字化地震隊與ISSN（節點儀器獨立同步掃描）技術緊密結合在伊拉克魯邁拉項目中得到成功應用，實現了平均日效5287炮，單日最高產量8888炮，項目安全運作達到113萬小時的優異業績。國內首次應用數字化地震隊作業的中國石油股份公司重點項目博孜一井項目生產效率提高近18％，提前一個月完成了工作任務。

（3）降低生產經營成本　數字化地震隊可以減少可控震源激發點的測量工作量，能夠節約一定的測量施工人員和測量設備。數字化地震隊也可以減少可控震源人工帶點人員和車輛，減少炮點測量標志費用。

（4）減輕員工負擔　手持終端和車載終端的應用可以快速地引導人員和車輛到達指定工作地點，可以減少作業人員對紙質介質的依賴，特別是在野外的工作環境中，減少員工大量的手寫紙張記錄的工作，減輕工作負擔。

（5）快速解決問題，提高應急響應速度　公司專家無論在何時、何地都可以多專業、協同合作、快速地支持現場問題，提高問題解決的效率。可以提高現場的應急響應水平，快速、有效地獲得公司應急管理中心的指令，提高現場的應急處置水平。

2.生產管理指揮預期效果

（1）保證生產指揮快速高效　建設公司統一的生產指揮中心，多崗位人員聯合辦公，可以快速地支撐現場作業，依據公司統一的數據庫，實現對資源的統一調配，最大限度地保障各項目高效運作。

（2）提高精細化管理水平　物探處、公司兩級機關實時地監測作業現場，實時地查看作業進度，實時地對現場重要的民爆物品庫、油庫、儀器車等場所進行監控。對項目的一些關鍵質量、HSE等要素、關鍵時間節點等統一地進行監測。

（3）提高對項目的管控能力　利用統一的項目管理系統，對于項目的整個全生命周期階段進行全程管理，特別是提高對項目的計劃階段和風險管控的管理。將物探作業與先進、規范的項目管理理念結合起來，促進物探項目管理規范、項目風險可控。

（4）最大化發揮技術專家的作用　公司的專家資源比較稀缺，利用專家支持系統，專家無論開會、上班、路途中都可以快速地對最需要解決的問題進行支持，同時通過技術支持庫的建立，可以一定程度上解放專家，讓專家利用更多的時間進行技術研究。

（5）提高公司的應急管理能力　通過公司統一的應急平臺，可以實現對應急事件的事前預防、事中控制、事后總結等規范化工作，將應急事件對公司的影響降低到最小程度，減少應急事件對當地社區的影響。

3.經營決策管理預期效果

（1）提高知識共享能力　通過企業知識庫的建設，實現專業技術知識、作業經驗、經營管理知識等得到有效的積累和沉淀，企業的隱性知識得到很好的挖掘，知識對技術創新、解決問題的貢獻能力得到有效加強。

（2）實現公司業務數據交融分析　通過生產作業管理平臺的建設，可以實現經營數據分析口徑統一，實現科學決策。利用數學、統計學、運籌學、人工智能等技術，結合公司生產經營業務，對歷史業務數據進行深入挖掘，形成分析預測模型，利用數據的隱含規律擬合業務后期走勢，從而輔助公司領導科學決策。

（3）提高公司生產經營決策效率　通過可視化方式分析、監控公司市場、生產、資源、經營等關鍵業務，幫助領導實時掌握公司生產經營狀況，實現公司精細化管理需求。利用移動設備、大屏幕設備和PC端三位一體隨時隨地幫助領導掌握公司生產經營狀況，滿足領導決策支持需求。

周萌、劉峰、劉哲生（北京中油瑞飛信息技術有限責任公司）

數字地震隊建設方案

一、背景

近年來，隨著我國經濟的快速增長，對能源的需求尤其是對油氣的需求迅速增加，而與之不匹配的是隨著石油勘探開發的不斷深入，發現新油氣儲量的難度越來越大。而伴隨著“物聯網”等新興技術的出現，為企業實現“兩化融合”、促進增效提質、實現升級轉型帶來了希望。中國已將“物聯網”列為國家五大新興戰略性產業之一，中國石油也將建設具有“物聯網”特征的數字油田作為集團信息化的重點建設方向。

搭建具有“物聯網”特征的數字地震隊，幫助勘探企業提高生產效率、降低運營成本、提升作業質量、提高HSSE管理水平，實現地震隊作業方式的優化和再造，提升服務水平，是物探企業在新時代背景的必由之路。

二、數字地震隊發展現狀

1.數字地震隊定義

從廣義角度說，數字地震隊就是全面信息化的地震隊，通過信息技術與先進的物探采集方法相結合，全面實現施工過程和生產管理的數字化、網絡化、智能化和可視化，如圖2-3所示。

從狹義角度講，數字地震隊將軟件、通信、計算機、GIS、高精度定位等IT技術與先進的物探采集方法相融合，對施工任務、生產數據、野外人員、設備物資、作業質量、HSSE等進行無線化、可視化數字管理，優化施工工序，簡化作業程序，實現智能激發采集、實時質量控制、遠程技術支持與指揮調度，用以提高生產效率、提升施工質量、降低生產成本。

2.數字地震隊的作用

數字地震隊系統是一套集導航、生產指揮、質量控制等于一體的地震數據采集生產管理系統，它實現了采集無線、指揮無線，使設備輕型化、生產智能化、工作簡約化，達到優質、安全、高效的要求。

3.數字地震隊的應用現狀

國際上，DSS（DIGITAL-SEIS SYSTEM：數字地震隊系統）已在伊拉克魯邁拉、阿曼PDO等項目進行應用。魯邁拉項目借助系統平均日效超過5500炮，施工人員、設備投入和安保風險明顯降低。阿曼PDO項目應用DSS后僅測量就節約成本100萬美元。

國內，新疆博孜三維地震采集項目，通過可控震源技術與DSS系統的結合，創造了塔里木盆地復雜山地平均日效和最高日效兩項生產紀錄。

三、數字地震隊系統概述

1.數字地震隊應用架構

通過DSS與各專業（生產管理人員，儀器、震源專家，安全監管人員等）的集成融合，建立新的物探采集作業生產管控模式，在各級機構建立生產管控平臺，加強公司、分支機構、現場生產管理人員對現場作業項目的管控能力，如圖2-4所示。

數字化地震隊主要包含三類系統，這些信息系統基于公司統一的標準進行建立。管理類系統主要負責項目管理，生產輔助類系統主要實現施工過程的數字化和自動化，基礎類系統是基礎工具和平臺，是管理類系統和生產服務類系統的載體，如圖2-5所示。

DSS實現了采集作業協同、可控震源生產、井炮作業生產、車輛導航與監控、視頻安全監控、炸藥管理等功能的統一融合，為跨專業的協同工作創造環境，聚合企業資源支持項目運作。

2.數字地震隊關鍵技術

（1）空間信息系統技術　地震勘探作業實體是地理環境，前期設計時需要綜合考慮地形、地貌、水文、地質特征、氣候等多重因素，這些因素跟制訂合理高效的施工方案息息相關。在作業過程中如何實時掌握當前作業區域的情況，實時調整生產、節約能耗、保障安全顯得尤為重要。

DSS采用無人機、衛星等航空遙感技術獲取分辨率小于50cm的高清影像，與DEM相結合，利用GIS在計算機上構建虛擬化作業工區，并將測線、作業人員、車輛、設備等展布其上，整個作業對象盡收眼底，如圖2-6所示。

（2）超視距寬帶通信技術　有了空間信息系統和虛擬化的作業實體對象，要實現對生產動態數據的實時獲取，對生產的動態干預，就必須建立一條通暢的數據鏈。地震勘探點多面廣，很多區域運營商信號較弱，為了彌補當前公共通信系統在覆蓋區域、通信速率、帶寬、傳輸安全、繞射、穿透等方面的弊端，需要發展超視距寬帶通信技術。

DSS采用OFDMA（一種無線通信多址技術）與SDR（軟件無線電技術）相結合，定義了一套超視距寬帶通信系統。該系統部署簡單，通過架設30m的通信天線，可以實現20～50km半徑覆蓋，覆蓋面積超過1200km²，接入端通過網絡接入設備便可接入系統，能夠輕松實現高清視頻影像的交互，如圖2-7所示。

（3）物聯網智能終端　DSS通過為作業實體提供智能終端，構建了人、車、設備等的感知、傳遞和專業應用平臺。創新性地將智能手機、導航儀、電臺等功能融合，率先在業內推出了智能移動作業終端，為作業人員提供應用平臺，實現作業導航、作業記錄、質量控制、后臺交互等功能，如圖2-8所示。

除iVehicle之外，DSS為運載車、指揮車等車輛提供導航、監控、狀態檢測、安全管理、駕駛員行為分析、集群通信等功能于一體的iVT智能車載終端，用以提升車輛管理水平，節約油耗，節省車輛運行成本，提高安全指標等，如圖2-9所示。

對于室外的發電機、門禁、視頻探頭等固定式區域，DSS提供固定式的物聯網網關設備，用于采集過程動態數據，提高地震隊綜合管理水平，如圖2-10所示。

（4）遠程協同技術　DSS構建了一套遠程協作系統實現現場儀器操作人與隊部、公司儀器專家之間的協同工作，將儀器的SPS、質量、班報等進行動態采集，將畫面、現場音視頻等實時共享到隊部、物探處、公司生產指揮平臺之上，實現遠程實時質量監控與協作，如圖2-11所示。

數字地震隊將PMI的項目管理理念作為主線貫通應用系統，實現作業項目的全生命周期管理。隨著系統建設，在解決數字化問題的同時，持續推進與G3i、無線節點儀器等先進裝備以及井炮源驅動、獨立同步掃描、遠距離滑動掃描等技術的深度融合。未來將借助寶貴的過程數據資源，繼續使用“物聯網”、“云計算”等技術構建作業模型，優化系統，建立智能地震隊。

四、數字地震隊應用效果

建立數字地震隊作業模式，可以達到如下效果：①杜絕漏炮現象發生；②杜絕雷區闖入、管道破壞等安全事故；③杜絕民爆品遺失、啞炮隱瞞等重大安全事故；④可控震源項目提升20％以上作業效率；⑤井炮激發項目，提升10％以上作業效率；⑥減少測量炮點放樣環節，每炮節約成本1美金左右；⑦節約放樣標志材料以及回收，保護環境；⑧無推路施工，減少推土機推路工作量，節約成本，保護環境。

數字地震隊打破了傳統的施工模式，實現了采集無線、指揮無線，使設備輕型化、生產智能化、工作簡約化，達到優質、安全、高效的要求，它滿足了石油勘探企業追求質量和效益的訴求，是未來石油地震勘探發展的趨勢。

孫仕勝（北京中油瑞飛信息技術有限責任公司）

基于MapReduce的地震資料全并行處理技術

一、技術簡介

Hadoop技術作為分布式計算的載體，在框架級別支持MapReduce算法，使用MapReduce算法可以實現并行數據處理。MapReduce算法目前已經廣泛應用于互聯網行業，并有大量的成功案例。傳統的地震數據處理，多采用MPI或人工并行的方式實現批處理算法，使用MapReduce算法進行地震數據處理鮮見報道。基于MapReduce的地震資料全并行處理技術，根據地震數據處理的特點，將整個地震數據處理流程劃分為數據剖分、并行計算、數據規約、數據合并與清理等幾個主要流程，通過大量的關鍵技術驗證，同時對Hadoop原有的MapReduce算法進行了大量改進與優化，MapReduce技術可以適用于地震數據處理，如圖2-12所示。

二、技術架構

基于MapReduce的地震資料全并行處理技術架構如圖2-13所示，架構的底層為HDFS分布式文件系統，為上層的并行計算提供數據管理支撐。在HDFS之上為YARN資源管理與作業調度系統，向上提供作業管理API和資源管理API，實現資源管理與作業調度，資源管理與作業調度也是并行計算的基礎。

架構的核心為并行計算層，由以下兩部分組成。

1.邏輯編程模型層——Logical Program Model

邏輯編程模型封裝了多種并行計算框架，統一并行計算框架的API，一方面向上層提供統一的API，屏蔽復雜的并行計算細節，另一方面為更多的并行計算框架提供良好的可擴展性。

2.模塊API層——ModuleAPI

ModuleAPI基于Logical Program Model實現，調用并行計算API，封裝實現批處理模塊開發者使用的模塊開發API，主要包括：初始化——Setup（），參數校驗——Validate（），主體算法——Run（），合并規約——Reduce（），清理釋放——CleanUp（）。

技術架構的最上層為采用并行技術的批處理模塊層。各種類型的批處理模塊調用ModuleAPI，實現批處理模塊的并行化。

三、技術特點

1.全并行類型支撐

經過技術驗證以及借助于實際應用，當前基于MapReduce的地震資料全并行處理技術已經可以支撐多種并行計算類型。從處理流程劃分，可以支撐簡單的Map-Reduce型、有向圖型、多次迭代型批處理模塊；從處理特性劃分，可以支撐IO密集型、計算密集型、混合型批處理模塊，如圖2-14所示。

2.并行單位自適應剖分

數據剖分框架繼承自Hadoop的數據切片框架。數據剖分的依據是用戶編輯的工作流中的模塊需求。在常規地震處理中，可以將數據剖分策略分為：按道集剖分，即GatherSplitStrategy類；按偏移距分組剖分，即OffsetSplitStrategy類；自定義剖分，即ModuleSelfSplitStrategy類，如圖2-15所示。

道集剖分策略是將數據按照道集切分為若干片，即最小剖分單元為一個道集。每一個切片包含若干個道集，最少包含一個道集。而每個切片的道集個數取決于其物理大小，其原則就是每個切片在物理存儲上小于等于一個Hadoop數據塊；按偏移距分組剖分策略主要適用于需要處理偏移距的模塊，這類模塊中比較典型的是疊前深度偏移，基于共偏移距的偏移類模塊基本上都使用這類剖分策略。這類剖分策略是在一個道集內部再度切分，切片的最小單元為道，也就是一個道集切出的是一組數據體，最小單元為指定的道數；自定義剖分策略適用于有特殊需求的模塊，或者數據不是常規的地震數據，運行這些模塊的子任務需要按照實際的業務需求進行數據剖分，比如計算旅行時模塊、基于SSF算法的疊前深度偏移、最大能量法剩余靜校正模塊。

3.容錯

如果作業中的某個子任務異常退出后，Hadoop會自動調度一個新的子任務重新執行。默認情況下連續失敗若干次后，才會認為此子任務徹底失敗。這樣做保證了作業不會因為集群中某個節點出現軟件或者硬件異常而失敗，而且一旦一個節點出現多次任務失敗，那么Hadoop就會將其列入黑名單，不再調度任務在此節點中運行。

如圖2-16所示，在Hadoop中，每次子任務失敗，都會先調度上一個清理任務，清理失敗任務的殘留資源，在此之后，調度器會將此任務標記為重試待發狀態。Hadoop調度器在每次分配子任務時，會自動將標記為需重試的子任務調度到一個新的節點，此次調度同樣會優先考慮數據本地性，同時避免發送到上次失敗的節點上。用戶可以根據需要手動配置重試的次數，默認次數為4次，如果一個節點多次運行子作業失敗，調度器會將其列入此作業的黑名單，列入黑名單的節點不再調度子任務，而且此子任務只針對此作業有效。

四、應用案例

基于MapReduce的地震資料全并行處理技術當前已經應用于中國石化地震處理解釋一體化軟件平臺π中，其應用效果如表2-1所示。

經過試驗和實際驗證，Hadoop技術可以用于地震資料并行處理，并有效提高處理效率，經過進一步攻關研究和完善，具有一定的推廣前景。

吳恒明（北京群智合信息科技股份有限公司）

基于HDFS的海量地震數據管理技術

一、技術簡介

地震數據具有大數據量Volume、數據訪問性能要求高Velocity、數據處理類型多樣Variety、數據可視化訪問需求Visual、高價值Value的5V特性，傳統的地震數據管理技術基于本地文件系統或者集中存儲實現，存在I/O性能與磁盤可擴展性等缺陷。基于HDFS的海量地震數據管理技術充分考慮地震數據的5V特性，采用HDFS（Hadoop Distributed File System）的分布式文件系統進行地震數據的存儲管理，采用數據庫系統進行體數據以外的元數據、輔助數據存儲，借助HDFS的IO線性擴展優勢、數據的高容錯性優勢、對并行計算的高效支撐優勢，經過大量的關鍵技術驗證，同時對HDFS做了大量的改進與優化，HDFS分布式文件系統可以應用于地震數據管理，如圖2-17所示。

二、技術架構

基于HDFS的海量地震數據管理技術架構如圖2-18所示，由三部分組成：物理存儲層、數據訪問層、數據管理層。物理存儲層主要采用HDFS進行地震數據的存儲，關系數據庫（Oracle DB）存儲地震數據的輔助數據以及元數據，本地文件系統（LFS）存儲臨時文件；數據訪問層是數據管理技術架構的核心層，基于HDFS提供了一種邏輯文件的組織實現，主要由文件系統持久化、業務數據模型、邏輯數據訪問接口三部分組成。

1.文件系統持久化

封裝底層文件系統的實現細節，通過統一的訪問方式，支持不同文件存儲的混合使用，能夠對現有資源進行高效整合。

2.面向對象業務數據模型

參考POSC、PPDM標準定義了地球物理業務數據模型，覆蓋以處理為主的地震數據采集、處理、解釋三個階段的數據模型。

3.邏輯數據訪問接口

數據層向上提供標準、統一、高效的業務數據訪問接口，簡單易用且易于擴展。

三、技術特點

1.IO線性擴展性

HDFS支持超大文件處理，流式的數據訪問，IO線性擴展性，能提供高吞吐量的數據訪問，非常適合大規模數據集的應用。其線性擴展性能如圖2-19所示。

數據的導入性能測試，隨著服務器節點個數的增加，數據寫入速度基本上呈線性增長態勢。

2.高容錯性

當刪除節點數增多時，數據遷移和恢復的時間基本呈正相關。遷移完成后，集群已使用空間不變。HDFS能夠自動計算冗余的block并自行刪除，重新分配block的分布，保持集群block分布均勻，如圖2-20所示。

3.資源的高效整合

HDFS提供了一種邏輯文件的組織實現，是一個用戶層的分布式文件系統實現。在HDFS中，并不關心底層文件系統的實現細節，通過統一的訪問方式，支持不同文件系統的混合使用。按照需要，可以有多種存儲實現方式：HDFS使用節點本地存儲實現數據存儲；HDFS使用節點本地存儲與GPFS混合實現數據存儲；HDFS使用節點本地存儲與Panasas混合實現數據存儲等。

4.邏輯數據訪問接口的封裝，易用且便于擴展

應用程序調用邏輯數據訪問接口，完成數據的讀寫。邏輯數據訪問接口調用虛擬文件訪問接口實現，虛擬文件訪問接口是對文件系統訪問接口的封裝，借助于虛擬文件訪問接口，應用程序無需關心底層文件系統的類型，實現地震數據及索引文件的讀寫。

5.高效地震數據索引及排序

采用自定義數據結構以滿足地震數據特點的查詢需求，根據數據序高效的建立和查詢，同時滿足以后功能性擴展。在讀取查詢索引的時候，采用了部分緩存的機制，根據建立索引節點的有序性，可以順序高效地查詢索引信息，提高地震數據檢索效率。地震數據存儲時，地震道都是固定長度的，因此在地震索引中只需要記錄地震道的序號，即可以在地震道信息數據文件和地震道數據體文件中快速定義，進行相應數據存取。

四、應用案例

基于MapReduce的地震資料全并行處理技術已經應用在中國石化地震處理解釋一體化軟件平臺π中，具備如圖2-21所示的各項數據管理功能。

基于HDFS的海量地震數據管理技術在π系統中得到了充分的性能驗證，如圖2-22所示，Input-Output工作流會分別讀取和寫入一次數據到HDFS，通過系統Input-Output工作流流程測試，可以看到地震數據讀寫的總吞吐性能能夠達到3200MB/s以上。

通過表2-2地震數據導入性能測試，可以看到，地震數據導入的性能在南京472節點集群可以達到2000GB/min以上的性能。

經過試驗驗證，采用Hadoop的HDFS分布式文件系統可以有效開展地震數據存儲管理。

王偉濤（北京群智合信息科技股份有限公司）

ResCloud數字油藏系統

一、產品介紹

ResCloud數字油藏系統是由北京金陽普泰石油技術股份有限公司多年來自主構建的新一代勘探開發軟件一體化平臺，其架構如圖2-23所示，致力于為油氣公司的勘探開發業務提供全流程、全方位的軟件與技術服務，通過整合油氣田數據、技術、工具與人力資源，解決油藏經營管理的集成化、協同化和高效化方面存在的問題，滿足油氣勘探開發在信息、科研、管理三個層面的數字化、智能化需求，提供先進的油氣行業勘探開發一體化軟件生態系統。

二、產品功能

ResCloud系統分別針對油氣公司的信息人員、科研人員和管理人員的信息化需求與問題，提供了“數據與信息”、“專業與研究”和“管理與決策”三個應用子系統。

1.數據與信息應用子系統

ResCloud對地震、非地震勘探、分析化驗、鉆井、測井、錄井、試油試采、井下作業、測試、油氣生產、地理信息等專業數據通過數據資源整合，實現統一的數據存儲。基于通用的UniData數據平臺，提供源數據管理、成果管理、數據推送、智能搜索、綜合展示等數據管理與通用數據查詢功能，解決油氣企業信息層面的多學科基礎數據采集、存儲與共享的問題。

（1）資源整合模塊　UniData作為數字油藏的中心數據庫，將油藏研究與生產業務中涉及的結構化和非結構化數據，統一存儲在空間數據庫、屬性數據庫和海量數據庫中。基于UniData實現對外部油田基礎數據、解釋成果數據、項目工區數據的數據資源整合。針對不同類別的數據資源，分別采用數據錄入、數據同步、數據轉換以及圖件與模型標準化技術實現對外部數據的集成與雙向交換。

（2）數據管理與應用模塊　提供數據管理與查詢展示工具集。包括針對井數據、地震數據的數據導入與導出、數據質量檢查工具；針對圖件和模型數據的數據標準化、數據格式轉換工具；為實現第三方軟件數據互通的數據準備和數據推送工具。還包括通用的數據搜索與可視化工具，主要實現基于對象的搜索、基于空間的搜索，并對搜索結果進行實時成圖和多維展示。

（3）數據平臺服務　為支持統一的數據管理應用、專業與研究應用系統、數據搜索與展示、第三方軟件接口等，平臺提供多種模式的接口服務，包括Web Service、Search API、HTTP類型的數據服務模式。

2.專業與研究應用子系統

ResCloud基于統一的軟件開發平臺和數據服務平臺，提供了一體化的地球物理勘探系列、石油地質描述系列和油藏工程管理系列的應用軟件，實現從地震解釋、測井解釋、地質解釋、地質建模、數值模擬到井位設計和生產優化全業務流程的一體化軟件應用，解決油氣企業科研層面的數據處理與解釋的問題。該應用系統包括三個特色技術體系。

（1）以沉積相為中心的精細油藏描述軟件系列　以沉積相研究為主線，將地震地質綜合解釋模塊、精細地質解釋與對比模塊、油藏地質繪圖模塊、地質建模模塊、數值模擬模塊貫穿起來，形成了從精細儲層格架建立、地震沉積相研究、測井沉積相研究、平面相成圖、沉積相建模、相控屬性建模直至到最終的相分區流體模擬的沉積相研究核心流程，為油藏描述精細化提供軟件支撐。

（2）以地質模型為中心的建模、數模、應用一體化軟件系列　常規的建模、數模與生產之間是互相割裂的，ResCloud所提供的系統將三項相對獨立的工作進行了貫通。通過前后處理一體化，將建模和數模連接起來，使得靜態地質模型直接應用于數值模擬工作，同時可在統一環境中進行編輯、修改、展示。通過建立四維油藏模型，將初始和動態模型進行網格化存儲，并與單井、單層關聯起來，以實現基于定量模型的動態分析與方案調整優化。

（3）以多學科成果為中心的集成化油藏工程管理軟件系列　以多學科為中心的集成化油藏工程管理是在集成多學科數據基礎上，采用多學科協同應用技術，充分地利用各種數據資源，實現油田開發規劃、動態分析、生產管理、調整方案的標準化、規范化、流程化，提高油田開發水平，使油田開發獲得最大經濟效益。

3.管理與決策應用子系統

ResCloud根據油氣田勘探開發中各類方案的論證目標與流程，梳理出了油田勘探管理、油田開發管理和綜合決策三類決策場景，其中綜合決策場景子系統目前包括勘探目標優選、儲量評價、井位部署、油田開發方案、開發調整方案、油水井措施方案等方案論證軟件模塊，實現了論證材料的規范化、過程的流程化、資料的動態化和信息的綜合化，解決油氣企業管理層面的方案論證與決策的問題。

三、產品創新與價值

（1）最大化數據價值，徹底改變油田管理、搜索、獲取、分析、應用數據的方式。

（2）最大化協作效率，通過數據、流程的整合，為勘探開發專業人員，管理、研究人員及地球物理、地質、采油、工程、工藝提供統一的軟件應用環境，

（3）最優化決策過程，通過實時的數據挖掘、數據處理、數據分析、自動成圖、綜合可視化、智能優選為油田勘探開發各類方案的確定提供軟件環境。

（4）最優化發展模式，通過第三方插件開發和應用軟件掛接，提供應用商店模式，聚集廣大社會力量共同發展行業app生態系統。

四、應用案例：應用ResCloud數字油藏一體化平臺實現扶余油田儲量復算

1.應用背景

為滿足扶余油田開發效果評價的需要，指導區塊綜合調整，為二次開發奠定基礎，要開展扶余油田全區分地質單元儲量復算工作。面對一萬多口井的規模、開發時間長達50多年的大油田、并且存在測井系列較多，水淹水洗嚴重、儲層物性及流體性質差異大等問題，利用常規方法進行復算，是一項十分艱巨而困難的任務。

2.應用過程

（1）建立基于ResCloud數據平臺和軟件平臺的儲量復算工作流程，如圖2-24所示。

（2）快速處理測井曲線，將不同階段、不同的測井系列進行歸一化處理，并完成孔、滲、飽等參數計算，為建立規范化工區奠定了基礎。

（3）根據平面地質單元劃分，建立47個地質單元的子工區，為不同區塊制訂不同的計算標準奠定基礎。

（4）根據有效厚度劃分參數，實現有效厚度計算自動化。

（5）根據有效厚度劃分結果形成可視化圖件，結合人為修正，提高單井有效厚度計算效率和準確率。

（6）利用有效厚度平面圖，進行下一步成果修正。

（7）利用軟件可以完成各項參數快速處理，最終實現分單元、分砂組、分小層儲量復算，為油田開發評價奠定基礎。

（8）進一步開展精細描述，利用測井二次解釋，開展儲層非均質性研究，實現對流動單元縱向分類評價、橫向連通狀況分析和平面分布描述，指導老油田的精細挖潛。

3.應用效果

通過ResCloud一體化平臺的應用，使需要2年時間完成的扶余儲量復算工作在4個月內完成。ResCloud系列軟件，能夠快速、便捷、準確地完成儲量復算任務和精細地質研究工作。

矯樹春（北京金陽普泰石油技術股份有限公司）

井位設計網絡審核系統研究與應用

一、概述

通過信息化手段，將油氣田企業鉆井地質、工程以及措施、工藝設計實現網絡化審核，可以有效提高設計審核的流轉效率。但對于探井、評價井的井位審核，由于業務的復雜性，技術實施難度大，各油田開展此項工作研究鮮有報道。

傳統井位審核業務需要開展以下工作。

（1）對井位設計書進行審核。井位設計書包含了目標井位所屬的圈閉描述、儲層描述、供油條件描述，審核人員需對上述描述信息進行審核。

（2）對設計書提交的平面構造圖、地震十字剖面等附圖進行審核。審核的主要內容包括平面圖與設計書內容是否一致，平面圖與地震剖面的地質認識是否吻合，十字剖面之間的解釋成果是否閉合等等。

傳統井位審核業務對設計書附圖的審核較為繁瑣，效率十分低下，而且存在誤差。如審查圈閉面積，需用求積儀工具進行測量；十字剖面之間的閉合性檢查往往需要用手工折紙來進行，準確度不高。此外，平面圖與地震剖面的吻合性檢查受到限制；對井深軌跡、設計井深、鄰井分布情況審核也存在較多困難。

因此，井位設計審核要實現網絡化，除了解決傳統的文檔管理、流程管理、消息管理、批注管理以外，重點需要解決井位設計附圖的審核，確保井身軌跡在地下三維空間上的位置精準、深度可靠，審核中要充分考慮地震波速度變化和成像偏移等因素，避開已經標識和有可能存在但尚未標識的斷層，防止由于主要目的層斷缺或部分斷缺而造成鉆探失利。

井位設計附圖的審核主要包括平面構造圖與地震剖面的吻合性審核、十字地震剖面之間的閉合性審核，而這些審核功能的實現就需要解決附圖的坐標定位問題。

（1）平面構造圖大地坐標信息的獲取、定位，即當用戶點擊平面圖中的任意一點時，能夠得到該點的坐標信息，以便在平面圖上實現距離測量、面積測量、測線投影、鄰井坐標投影等功能。

（2）地震剖面大地坐標信息、時間軸刻度信息的獲取、定位，即獲取地震測線每道的坐標信息以及縱向時間軸信息，從而為精準定位、軌跡投影、深時互換、全方位審核奠定基礎。

同時，在軟件開發中，多窗口互動技術、附圖標注技術也需要解決，以便實現平面圖、剖面圖在不同的窗口進行顯示、對比操作和審核。

二、井位設計附圖審核關鍵技術

1.平面構造圖大地坐標信息的獲取

井位設計人員繪制構造圖往往使用不同的軟件，如侏羅紀公司的GEOMAP、雙狐公司的DOUBLEFOX軟件，這些軟件本身支持矢量格式，包含了大地坐標信息，但如果在井位設計網絡審核系統中直接應用，存在以下三方面問題：

（1）需要對不同格式的構造圖格式進行解編，工作量大；

（2）不同的制圖軟件，圖元規范不一致，造成解編困難，解編后的成果圖件往往和原圖不完全一致；

（3）解編后的文件，存在圖元屬性信息丟失現象，如線型、顏色，屬性信息不能完全復原。

基于以上原因，采用解編方式恢復構造圖文件，在探井井位設計審核中應用并不可取。

為此，本文采取了一種“兩點法”準矢量化定位方法，實現對構造圖文件坐標信息的快速提取。在GEOMAP或者DOUBLEFOX軟件中，將原有矢量格式的文件轉存為光柵格式，然后對該圖進行準矢量化操作。首先點取圖件左上角，如圖2-25中大地坐標（通常該點對應的大地坐標在構造圖中標注有整數坐標，坐標輸入比較方便），輸入該點的大地坐標。然后采取同樣方式定位圖件的右下角，通過兩點坐標，即可獲知圖中任意點的坐標信息，圖件準矢量化操作即可完成（定位的兩個點之間的距離越遠，定位越精確）。定位完成后，系統自動生成了標尺（圖2-25中頂部所示），然后通過該標尺測量平面圖圖框的坐標刻度（見圖2-25中標尺），若標尺測量的距離與平面圖刻度距離一致，說明定位準確。也可以通過老井坐標校驗手段進一步核實圖件定位情況，從數據庫中提取任意一口老井井位坐標，并顯示在平面圖中，查看該井位置是否與圖中標識的位置一致。

2.地震剖面圖大地坐標信息及時間刻度信息的獲取

井位設計書中提交的過井十字地震剖面圖通常為光柵格式，剖面圖中進行了相關標注和說明。為了更加精確地獲取地震剖面的坐標信息，本文采用了地震測線輔助定位方法，即利用剖面圖對應的測線（SEGY格式）來輔助剖面圖定位。井位設計人員可以在OpenWorks等地震解釋系統中抽取相應的測線，然后提交到系統中，SEGY格式的測線數據道頭信息中包含了每一個地震道的大地坐標、線號、道號等信息，可以輔助剖面圖的精確定位。

地震剖面圖需對橫向大地坐標及縱向時間刻度分別定位。大地坐標定位一般需要在橫向上選取兩點定位，點擊剖面圖頂部標記的線道號刻度，輸入選取點的線道號，系統自動從SEGY測線中提取對應坐標（見圖2-26）。同理完成剖面圖中另一點的操作，即可完成剖面圖橫向大地坐標信息的獲取（地震剖面圖如果為折線，折線每增加一個拐點，需定義一個拐點位置的大地坐標）。

時間刻度定位在縱向上選擇兩個時間點，錄入該點對應的時間刻度數值即可。定位完成后可根據速度尺計算圖中每點的深度。

3.多窗口互動與附圖標注技術

通過多窗口顯示不同的平面構造圖、地震剖面圖，多窗口之間實現互動，可以方便審核人員進行井位審核。多窗口互動主要是平面圖和剖面圖之間互動以及剖面圖和剖面圖之間互動。多窗口互動基于微軟銀光（Microsoft Silverlight）技術實現窗體之間消息發送與接收。

（1）平剖面互動實現吻合性審核　當審核人員打開平面構造圖審核窗體時，該窗體中自動建立一個監聽程序用來接收消息，此時再打開一個剖面圖審核窗體，即向平面構造圖的窗體發送消息，通過消息的確認，平面圖窗體和剖面圖窗體建立了會話機制。在剖面圖審核窗體中移動鼠標時，會不斷把當前鼠標所在位置對應的大地坐標封裝成一個消息包發送到平面圖審核窗體，平面圖審核窗體讀取消息包中坐標信息在圖上用十字線標出對應的坐標位置（見圖2-27）。采用平剖互動，可以快速完成斷點、尖滅點位置等關鍵點校驗檢查，以及平面圖剖面圖解釋是否合理一致、深度是否吻合等審核功能。

（2）剖剖閉合性審核　剖面圖審核窗體中每個窗體都有一個監聽程序獲取消息，同時發送消息（消息內容包括圖件名稱、圖件類型），當打開兩個剖面圖審核窗體時，通過消息發送與接收建立會話機制。當開啟互動檢查功能時，系統首先計算兩個剖面相交點，在圖上對應位置分別標出一條縱向的“閃動”直線，該直線表示兩個剖面圖的交叉位置。在任意一個剖面審核窗體中移動鼠標時同時會向另外一個窗體發送當前位置的時間值，第二個窗體用橫線顯示對應的時間位置（見圖2-28）。通過兩個窗口的互動，可以有效檢查兩個剖面在過井線的解釋結果（包括層位、斷層、井底深度）是否一致。

（3）附圖標注技術　圖形審核過程中，發現問題，可以使用畫圖工具在圖中標示，并建立批注，輸入修改意見。不同層級審核人員的審核意見，系統自動識別與保存。所有附圖標注采用圖層疊加技術，標注信息作為單獨的圖層保存，對原始圖件不做修改。

三、井位設計網絡審核系統主要功能介紹

依托以上設計思路，大港油田開發了井位設計網絡審核系統，主要包括以下功能（見圖2-29）。

1.井位委托

滿足建設單位井位委托功能，內容主要包括鉆探目的、地理位置、井口坐標、靶心坐標、會議紀要以及特殊要求等內容，經委托單位主管領導審核之后，通過網絡及時下達到設計單位，并通過即時通信、手機短信通知各相關單位和有關設計人員。

2.井位設計上傳

對井位設計書的內容包括設計井基本信息、圈閉條件、儲層條件、供油條件等信息在系統中進行填報，同時提交平面圖、剖面圖、速度等附圖文件，并對平面圖、剖面圖進行定位（準矢量化）操作，獲取圖件的坐標信息、時間刻度信息。

在完成定位（準矢量化）操作之后，可以對定位的精確度進行檢驗，如利用鄰井投影（調取數據庫中的老井坐標信息），和圖中標注的井位比較，是否重疊，如重疊說明圖件定位準確；也可以利用SEGY剖面投影到平面圖中，觀察投影是否和平面圖中的測線一致，如果一致，說明平面圖、測線圖定位準確。

3.井位審核

主要滿足井位設計各級審核人員審核工作需要，功能包括結合設計書審核平面圖，對平面圖、剖面圖的閉合性進行審核，十字剖面閉合性審核，換用不同速度審核井身軌跡、完鉆井深能否達到鉆探目的，主要目的層是否位于最佳圈閉位置等，在確保主要目的層不被斷缺的前提下盡可能地兼顧多個鉆探目標。

4.隨鉆分析

設計審核通過之后，進入鉆井階段，系統同時提供了隨鉆跟蹤分析功能，并能選擇不同速度將實時鉆井軌跡投影到平面圖、地震時間剖面圖中，將實時鉆取的油氣顯示信息標注在地震剖面圖上，結合鄰井資料，開展鉆井隨鉆分析。

四、井位設計網絡審核系統主要技術特點

大港油田井位設計網絡審核系統與傳統流程管理系統相比，具有以下特點。

1.靈活的審批流程定制

系統具備可視化流程設計、定制功能，系統管理人員可對資料提交、審核、歸檔流程進行可視化設計、定制，靈活指定審核委托人員。

2.快速的附圖定位

如前文所述，系統通過定位實現了平面圖、地震剖面圖的準矢量化操作，快速獲取附圖坐標信息。同時通過鄰井校驗、剖面測線投影校準定位精度。

3.方便的平面圖審核

系統提供了圖形標注功能，同時可以對圖件進行距離測量、面積測量；投影測線位置、設計井位置；還可以調取鄰井信息，觀察鄰井分布情況；審核時系統自動提取設計書中的相關信息進行顯示，方便審核人員的審核工作（見圖2-30）。

4.平面圖、剖面圖吻合性審核

平剖吻合性審核是井位設計審核的重要內容，審核人員通常對地震剖面中的相應層位進行檢查，審查地震資料層位解釋的精準程度、斷點組合的可信程度、圈閉落實的可靠程度。

本系統利用多窗口技術，采用平剖互動，快速完成斷點、尖滅點位置等關鍵點校驗檢查，是否存在多解性的可能，平面圖、剖面圖解釋是否合理一致，深度是否吻合等審核功能。

5.剖面圖閉合性審核

不同方向測線的解釋可能來自不同井層位標定的結果，其層位追蹤解釋的正確與否直接關系到圈閉的落實程度。通過十字剖面閉合審核功能，可以快速檢查剖面解釋結果是否合理、一致。

6.隨鉆分析

設計審核通過之后，進入鉆井階段。系統對錄井實時系統進行了集成，提供了隨鉆跟蹤分析功能，可以將實時鉆井軌跡、油氣顯示情況投影在地震剖面上，并能查詢鄰井測、錄井信息，與正鉆井進行對比分析，為現場鉆井及時決策提供依據。

井位設計是石油勘探開發研究工作的重要環節，設計是否精準，直接關系到鉆探地質目標能否實現，因此井位設計的審核非常關鍵。傳統的審核手段效率低下，審核質量不高，因此，依托信息化手段，提高井位審核的效率、精度非常必要。

大港油田井位設計網絡審核系統自投入應用以來，井位審核周期縮短30％，不僅簡化了工作流程，同時也解決了平剖吻合、剖剖閉合等傳統手工模式無法有效審核的難題，系統在油氣田企業具有很好的推廣應用前景。

陳嚴飛、盧海波（大港油田信息中心）

大港油田一體化井筒系統設計與實現

一、背景

在石油行業，鉆完井過程將得到大量的地質資料，諸如錄井圖、巖心圖、綜合測井圖、固井質量圖、放射性測井圖，以及后期的試油、分析化驗資料，這些資料是了解地下地質情況的第一手資料，是勘探開發研究工作的基礎。傳統上，勘探開發研究基于紙質的鉆完井圖件開展研究工作，需要花費大量的時間對鉆井地質圖件和數據進行研究和分析，工作效率極其低下。

“十一五”期間，大港油田在專業數據正常化管理方面開展了相關工作，先后部署了鉆井、錄井、測井、試油、分析化驗等專業數據庫管理系統，實現了與鉆井有關的錄井圖、巖心圖、測井圖等數據入庫。能否借助這些數據，通過計算機手段完成錄井圖、測井圖等圖件的繪制，并將井筒地質信息集成在一起，在滿足數據查詢的同時，為研究人員開展單井評價、多井對比提供手段，提高研究效率和水平，實現數據的集成服務，是信息工作者面臨的一個課題。

基于上述考慮，大港油田于2012年開展了一體化井筒系統建設，力圖通過計算機手段解決鉆完井信息及后期的試油成果數據、化驗分析資料集成及可視化應用問題。

二、一體化井筒系統架構設計

一體化井筒系統總體目標是：基于現有專業數據庫或中石油EPDM數據庫系統，結合研究工作需要，以圖形方式靈活展現井筒地質數據，并通過可視化展現手段，提升數據服務到信息服務的能力，滿足專業人員地質研究的需要。

一體化井筒系統充分結合生產實際需求，主要解決以下問題。

①建立集成的單井查詢系統，解決單井數據跨專業綜合查詢問題。

②通過一個系統，實現單井資料的全面可視化，包括井身結構圖、綜合錄井圖、測井圖（含新方法測井）以及壓汞曲線、相滲曲線等分析化驗圖版。

③通過建立“一張圖”形式，將單井錄井、測井、試油、化驗等主要信息集成在一起，全面展現單井主要地質信息，滿足用戶開展單井評價的需要。同時圖形展現支持用戶自定義模板，按用戶要求生成定制圖件。

④快速生成多井剖面圖，為用戶繪制地層對比圖、油藏剖面圖提供高效手段，快速支撐多井對比研究工作，同時支持正鉆井與鄰井的多井對比研究工作。

⑤系統具有專業級的圖形操作功能，如圖件縮放、圖道移動、圖形文本對象插入，滿足用戶對圖件的修飾需要，為用戶生成成果圖件、表達地質觀點提供手段。

⑥無縫集成地質制圖軟件（CARBON）。查詢結果及生成的單井集成綜合圖可以一鍵式導入到制圖軟件RESFORM中，為用戶生成更加專業的剖面圖提供方便。

一體化井筒系統架構如圖2-31所示。系統架構采用傳統客戶/服務器架構，服務器端主要由以下部分組成。

（1）導入器：將數據源導入到一體化井筒項目數據庫。

（2）一體化井筒項目數據庫：一體化井筒系統對井筒數據進行了重新組織，組織形式采用圖道對象方式，主要目的是加快數據成圖速度。

（3）數據服務標準接口：系統以WEB服務接口方式對客戶端提供服務。

（4）安全管理中心：負責用戶管理、權限管理，同時跟蹤用戶使用WEB服務接口情況，并對用戶端的各種操作進行記錄。

客戶端負責用戶認證、數據查詢、圖件生成等應用，主要包括以下內容。

（1）數據查詢組件：按用戶要求對一體化井筒項目數據庫進行查詢。

（2）數據成圖組件：系統內置的常見繪圖組件，包括井身結構、錄井圖、測井圖（常規測井、新方法測井等）、井軌跡、分析化驗圖版、照片共計12種，如圖2-32所示。

（3）數據交換模塊：該模塊定義了一組WEB方法，可以為其他授權的用戶、軟件調取數據。

三、一體化井筒系統功能

一體化井筒基于專有的圖形顯示技術優勢，主要包括以下功能。

1.綜合查詢與地質統計

數據查詢是用戶的一項主要需求，一體化井筒系統結合用戶需要，完整地實現了綜合查詢與統計功能。

可視化導航：通過內置的GIS導航模塊，實現井位投影、工區設置、鄰井查看、距離測量、面積測量、多井選擇等功能。

條件查詢：系統內置了條件查詢工具，提供了十幾種常規的條件查詢，如井別查詢、取芯井查詢、新方法測井查詢等，查詢條件可由用戶進行定制、擴展。

單井資料列表：按照業務方式，展現井筒地質資料，如鉆井井史、錄井圖、測井圖、分析化驗資料、生產數據、分析照片等。

常規地質統計：根據用戶選擇工區，生成常規地質統計，如鉆井統計、取芯統計、射孔統計、試油統計等。

2.單井集成綜合顯示

一體化井筒系統創新開發了單井集成綜合圖，如圖2-33所示，按照深度對常用地質信息包括綜合錄井圖、測井圖、試油、分析化驗信息進行集成，形成單井資料“一張圖”展示，在滿足用戶瀏覽單井資料的同時，為用戶開展單井評價提供了便利。單井集成綜合圖主要包括以下幾項。

圖形擴展功能：缺省方式下，單井集成綜合圖顯示“綜合錄井圖+綜合測井圖（完井段）+射孔+試油+酸化壓裂+分析化驗”信息，用戶可對圖件進行自由擴展，如增加固井質量圖、巖心圖，對單井集成綜合圖進行擴展。

組合成圖功能：用戶可對單井集成綜合圖關注的圖道進行組合成圖，形成新的自定義圖件。

模板成圖功能：用戶可對單井集成綜合圖的圖道進行增刪操作，存為圖形模板文件，在后續的應用中調用該模板，自動按該模板進行成圖。應用模板成圖功能，可以快速生成四性關系圖、綜合柱狀圖等單井地質圖件。

快速定位功能：系統在右上角提供了常用的快速定位按鈕，包括層位定位、取芯段定位、試油井段定位等。這些定位按鈕可以幫助用戶快速定位到關注的井段，提高查詢效率。

分析化驗集成：系統巧妙集成了分析化驗信息，將樣品深度標注在深度標尺上，點擊樣品標注即可查看相關數據。

斜垂深轉換：可以將單井集成綜合圖根據井斜數據進行斜垂深任意轉換。

圖形操作：一體化井筒系統提供了強大的圖形操作功能，如圖形縮放、圖形橫置、圖道剪切復制、圖道移動等等，圖形操作支持回退功能。同時可以嵌入各種圖形對象，如壓汞曲線、粒度曲線、照片等，如圖2-34所示。

3.隨鉆剖面顯示

一體化井筒可以調取實時錄井數據，生成實時錄井手剖面，供研究人員開展隨鉆分析，同時還可以選取鄰井開展正鉆井與鄰井對比研究工作。

4.多井剖面制作

用戶可以在GIS底圖上進行井號選擇，根據用戶選擇的井號，系統首先顯示井的資產列表，供用戶挑選剖面圖所用的地質信息，同時提示用戶選擇剖面圖模板，如砂體剖面模板、油藏剖面模板、氣藏剖面模板，根據用戶選擇的模板，即可快速生成多井剖面圖（見圖2-35）。

多井剖面圖可按井口實際距離繪制，也支持井口對齊操作，同時支持深度拉平、層位拉平等操作。

有別于傳統的數據查詢系統，一體化井筒提供了豐富的圖形功能，可以幫助用戶快速綜合查詢數據、分析數據，符合地質研究“看圖說話”的特點。同時借助于強大的圖形編輯功能，系統本身可生成標準化的成果圖件，為用戶表達地質觀點提供了方便。

陳哲、范德軍、楊宣林（大港油田信息中心）

基于Eclipse的地球物理應用集成環境

一、基于Eclipse的地球物理應用集成環境介紹

本應用集成環境包含三個主要組成部分，核心是基于Eclipse的集成開發工具（π-IDE）及其輔助開發工具和以Hadoop為基礎的開發工具包（π-SDK），在此基礎上建設的應用平臺，同時提供相應的管理工具。其總體框架如圖2-36所示。

集成開發環境是將程序開發過程所必需的代碼編輯器、編譯器、調試器等工具，以及軟件開發工具包（SDK）集成到同一環境下的應用程序中，簡稱IDE。

π-IDE提供了多種類型的項目新建向導，方便的模塊安裝、卸載、發布工具，還集成了SDK API幫助文檔和使用手冊，方便開發者查詢。

開發者借助π-IDE提供的功能，可以在很大程度上降低開發的門檻，讓更多掌握了優秀算法的專業研究人員快速地開發出可以運行在π-Frame一體化平臺上的優秀模塊。

π-IDE主要包含以下幾個主要模塊：

1.批處理算法模塊

（1）批處理算法模塊項目新建向導　批處理算法模塊項目新建向導可以幫助開發者快速建立一個已構建好框架的批處理算法模塊項目，開發者只需要在自動生成的項目文件中添加自己的算法，配置自己所需的參數即可，如圖2-37所示。

新建的項目支持多種數據輸入、輸出類型，還可以選擇是否支持GPU并行、Fortran庫等。

（2）批處理算法模塊用戶參數（JSON）可視化編輯器JSON可視化編輯器提供交互式的模塊參數文件編輯功能，開發者無需關心晦澀的JSON語法和底層的解析機制，只需通過鼠標點擊等簡單操作，就可以很方便地開發出模塊參數編輯面板，如圖2-38所示。

針對高階開發者，同時還提供了JSON文本編輯的功能（見圖2-39）。高階開發者若熟悉JSON語法和SDK內部的解析機制，可以快速地對模塊參數進行更高級的定制。

2.交互應用插件

（1）交互應用插件項目新建向導　交互應用插件項目新建向導可以幫助開發者快速新建交互應用工程。開發者無需從零開始編寫代碼，只需要在自動生成的項目文件中，添加自己的算法，設計自己的節目即可，如圖2-40所示。

（2）批處理算法模塊安裝部署工具，交互應用插件安裝、卸載工具　IDE還為開發者提供了快速部署、安裝所開發的模塊工具，開發者通過IDE中集成的上下文菜單等，發起模塊的安裝、刪除、部署、卸載等操作。這些工具為開發者提供了便捷的開發、調試、驗證模塊的功能。

（3）集成幫助系統、SDK API參考手冊　集成開發環境還將開發幫助手冊、SDK API文檔等幫助系統集成到IDE中。開發者可以在編碼的同時，快速地查詢到所需的功能幫助文檔、API接口說明等幫助信息。同時集成幫助系統中還包含大量的示例和講解說明，可以幫助開發者快速上手，進一步降低開發門檻。

二、基于Eclipse的地球物理應用集成環境案例

基于Eclipse的應用環境能讓使用者在熟悉的Eclipse界面上開展地球物理應用的研發工作，用戶無需再適應新的操作環境，有效縮短了對于新技術的熟悉過程。

地球物理應用環境典型案例是批處理算法模塊和交互應用插件的開發應用。

1.批處理算法模塊的開發應用

（1）生成批處理算法模塊　在完成批處理算法模塊的定義、編輯和類型選擇后，批處理算法模塊生成。開發者用于編輯算法的兩個主要文件自動打開，如圖2-41所示。

（2）編譯批處理算法模塊項目　編碼完成后，單擊Build Project，編譯該工程，如圖2-42所示。

（3）部署批處理算法模塊　將編譯好的批處理算法模塊部署到集群中的每個節點上，如圖2-43所示。

（4）運行批處理算法模塊　部署成功后，選擇調試器，啟動π系統，新建并運行工作流，如圖2-44所示。

（5）查看批處理算法模塊運行效果　經過批處理算法模塊處理的輸出數據與輸入數據對比圖如圖2-45所示。

2.交互應用插件的開發應用

（1）生成交互應用插件　在完成交互應用插件的定義、編輯和類型選擇后，交互應用插件生成。開發者用于編輯算法的兩個主要文件自動打開，如圖2-46所示。

（2）編譯交互應用插件　編碼完成后，選擇Build Project，編譯該工程，如圖2-47所示。

（3）安裝交互應用插件　編譯成功后，生成一個后綴名為zip的交互應用插件安裝包，如圖2-48所示。

圖2-48可通過IDE提供的安裝工具，將此應用插件安裝入π-Frame（Develop Edition）中，如圖2-49所示。

（4）交互模塊運行調試　利用debug功能，選擇調試器，對交互應用插件進行斷點調試。

（5）查看交互應用插件運行效果　加載后效果如圖2-50所示。

三、基于Eclipse的地球物理應用集成環境技術特點介紹

Eclipse客戶端平臺（RCP）是一項位于Eclipse平臺的核心功能，該功能是構成Eclipse平臺的主體骨架。在Eclipse RCP的骨架之上，π-IDE為開發者提供高效易用的算法模塊、交互模塊代碼模板及新建項目向導。同時提供所見即所得的可視化模塊編輯器。

RCP包含豐富的π-SDK包，具備與開發環境無縫集成的功能，以上技術特點都是通過Eclipse的插件機制實現，為Eclipse RCP提供多種擴展點。RCP架構及主要用到的擴展點見圖2-51、圖2-52。

1.開發工具包（π-SDK）

π-SDK是在π-Frame地震數據處理平臺上為開發者提供的基于Eclipse界面的軟件開發工具包。它提供了一整套基于π-Frame平臺的C/C++模塊開發接口，其中包括算法模塊擴展接口，交互插件擴展接口、π-Frame平臺數據訪問接口、數據對象模型接口、業務圖形控件接口等核心接口。同時π-SDK提供了具有輔助功能的配置文件讀取、通用錯誤異常處理、業務無關通用算法等接口。

開發者可高效開發在“π-Frame平臺”上運行的地震數據批處理算法模塊和交互應用插件，如圖2-53所示。

2.應用集成工具（π-Tools）

應用集成環境還提供了一系列基于Eclipse的輔助工具，配合模塊開發階段的調試、驗證和開發完成后的打包、發布，幫助開發者高效完成開發。主要包含以下幾個輔助工具。

（1）模塊基準測試工具　在模塊開發編碼初期，IDE的項目新建向導會為開發者自動創建單元測試框架代碼，方便開發者在編碼階段保證各接口的正確性和穩定性。

在模塊開發完成時，IDE提供了自主開發的性能及穩定性測試工具，此工具將模擬真實場景，執行大數據量和計算量的測試來檢驗模塊，如圖2-54所示。

（2）自動化功能測試工具　該工具配套提供模型源數據和結果數據、自動化生產功能測試報告，模型數據隨版本更新不斷調優，如圖2-55所示。

（3）一鍵打包發布工具

該工具是在模塊開發完成后，將編譯后的模塊及其附屬文件整合成一個預定義格式的模塊包文件，這個模塊包可以直接安裝至π-Frame應用系統，也可發布至在線應用商店供應用者下載使用。

申鵬琳（北京群智合信息科技股份有限公司）

gFacies沉積相繪圖數字工作臺方案

一、產品介紹

gFacies是一套以自然模式進行交互式沉積相研究與繪圖的數字化集成系統，由硬件系統和軟件系統兩部分組成（見圖2-56）。硬件系統的核心為一個數位屏（主屏）及兩個（或多個）觸控顯示器（輔助屏），另外還包括一個臺式主機和一個可升降組合桌臺。軟件系統是專門為新的觸控屏和數位屏設備研發的沉積相多維解釋與繪圖的軟件，支持通過觸控手勢與高精度電子筆手繪方式進行最自然和友好的交互操作，摒棄傳統的鉛筆、鼠標、鍵盤等低效的操作工具。gFacies可徹底改變傳統地質工作模式，讓地質工作者在保持最自然的手繪圖件、手工解釋工作體驗的基礎上，融入高科技感的軟硬件設施，可極大地提高工作效率和精度，從而帶來石油行業地質工作方式的變革。

二、產品功能與特色

1.數字墨跡帶來最自然的繪圖體驗

采用數字墨跡技術，通過高精度的數位屏和壓感式數位筆（也稱電子筆）相結合，提供最接近自然書寫和描繪的輸入方式，來進行沉積相帶線的勾繪和編輯。

軟件中通過對沉積相帶線的專業化描述，進行了操作的優化。可自動對筆跡進行矢量化與平滑處理，自動處理手繪線之間的相交、相切、連接、截斷等關系。可方便地通過自動生成的曲線節點和錨點進行形態編輯。添加、刪除、擦除、修改操作狀態自由切換，方便快捷。

因為繪圖方式最自然，即使操作時間再長，也不會帶來身體上和手腕上的負擔，操作始終如一地輕松友好。

因為繪圖方式最直接，通過數字筆的輸入，可最真實地捕捉和表達地質認識，解放地質人員的思維，真實還原地質人員的思想。

2.多屏互動融合多維度地質信息

提供多個顯示屏來展示多視圖、多維度、多學科的信息，并實現信息間的關聯和互動，最大限度地幫助地質人員建立沉積相空間模式，確定區域相類型，精細描繪相帶邊界。

在進行平面相圖繪制過程中，可提供的參考信息包括：井點測井相、巖相、儲層參數信息，解釋區域的垂向連井剖面、沉積相剖面、地震剖面等剖面圖，橫向的砂巖等厚圖、有效厚度等值圖、砂地比圖等平面圖。多種信息可同時展示到主屏和多個輔助屏上，并進行空間位置的信息聯動。參考圖件可根據研究區域的變化實時地動態更新。

通過觸控手勢的操作，可方便多維（井點、剖面、平面）地質信息的切換，使得地質人員有了全方位的視角。還可以任意地進行圖件的縮放和移動，使得地質人員既能掌控全局又能關注局部細節。

3.多種地質約束實現智能化沉積相自動成圖

除了交互繪圖方式外，還提供了考慮多種地質約束的智能化沉積相自動繪圖功能。研發了一套先進的沉積相帶圖成圖算法，根據單井相自動勾繪相邊界、自動處理相帶交接關系、自動生成相帶連通區域。

自動成圖考慮的因素包括了沉積模式、相序、相變接觸關系、物源方向、河道連通性、河道長寬比等。各種地質因素均經過了參數建模進行量化，實現了地質模式的數學描述。如枝狀三角洲與坨狀三角洲相比，其河道更連續延伸長，則可通過井點間相的連通強度進行量化和表達。

沉積相智能化成圖技術使得復雜的沉積相圖的自動繪制成為可能，通過對大量地質認識、地質模式的模型化和量化實現的自動成圖算法，可生成最為接近人為認識的，最能滿足地質規律的沉積相帶圖。

三、應用案例

1.應用背景

zs開發區塊為某油田主力產油區，屬河流-三角洲沉積體系，處于松遼盆地中央坳陷區內大型背斜構造帶中部。

目前該區塊的大量剩余油分布在單砂體注采不完善的部位，為了進一步挖掘潛力，只有做好單砂體和沉積微相研究，才能更加準確地揭示油田注采連通特征，不斷改善特高含水器油田開發調整效果，提高采收。因此沉積相研究及相圖繪制在日常工作中占據了大量工作時間，且目前主要存在以下幾個問題：

（1）井多（2881口），層多（98個沉積單元），數據量大，原有軟件在大數據支持方面明顯不足，工區數據不但要分多次加載，且成圖速度較慢。

（2）原來的沉積相自動繪圖方法無法考慮更多地質因素，局部相間接觸關系處理效果一般，成果利用率有待提升。

（3）原有相圖對局部地區刻畫不夠精細，手工修改及編輯方式相對單一。

2.應用效果

通過引入gFacies沉積相繪圖數字工作臺，該采油廠徹底改變了沉積相繪圖工作模式，具體體現在以下幾個方面。

（1）在平面底圖中快速生成參考信息：帶有剖面信息的平面底圖是繪制沉積相圖中必不可少的重要參考信息。原來生成一張底圖需要約5min時間，使用gFacies，只需要35s的時間，即可生成2881口井的多信息底圖，如圖2-57、圖2-58所示。

（2）自動成圖效果提升：除了手工交互繪圖方式外，gFacies還提供了考慮多種地質約束的智能化沉積相自動繪圖功能。新算法可將各種地質因素進行量化，自動勾繪相邊界、自動處理相帶交接關系、自動生成相帶連通區域，如圖2-59所示。

（3）軟件操作效率的提升：除了提供最自然的手繪方式進行相圖的繪制，滿足研究人員對于細節的刻畫要求，軟件還提供了替換線、刪除段、編輯耳朵點等十余種點線編輯方式，相比傳統繪圖編輯方式，操作效率至少提升40％，如圖2-60所示。

（4）用戶體驗的提升：多屏互動、觸控技術的應用，井點相數據檢查等多種實用工具的提供，為用戶帶來了一種全新的繪圖體驗，保證工作效率的同時，加強了人與機器的交流互動，更加提升了工作人員的愉悅感，如圖2-61所示。

董旭淼、袁鋼輝（北京金陽普泰石油技術股份有限公司）