徐 鵬 高健祎 陳 溯 張旭光

（1.中國海洋石油集團有限公司信息技術(shù)中心；2.中國海洋石油集團有限公司科技信息部）

近年來，國際原油價格劇烈波動，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為國內(nèi)外大型石油企業(yè)應(yīng)對能源行業(yè)轉(zhuǎn)型變革、促進自身業(yè)務(wù)發(fā)展的重要手段。殼牌、康菲石油公司等國外大型石油企業(yè)正在加快實施數(shù)字化轉(zhuǎn)型策略，充分利用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等數(shù)字技術(shù)改變生產(chǎn)組織模式、經(jīng)營管理方式，進一步降低生產(chǎn)運營成本，提升企業(yè)的核心競爭力。

數(shù)據(jù)是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)質(zhì)量關(guān)系企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型成敗，數(shù)據(jù)管理一直是油氣企業(yè)信息化建設(shè)的重要內(nèi)容。在油田信息化建設(shè)早期，各業(yè)務(wù)部門分散建設(shè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)管理，主要用于記錄特定專業(yè)、特定業(yè)務(wù)的運行過程信息。隨著業(yè)務(wù)和技術(shù)的發(fā)展，分散獨立的專業(yè)數(shù)據(jù)庫形成了一個個數(shù)據(jù)孤島，無法滿足油田跨專業(yè)數(shù)據(jù)查詢的需求。一體化數(shù)據(jù)中心是在專業(yè)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，按照勘探開發(fā)一體化模型，重新整合、建立的標準化數(shù)據(jù)庫，通過集中統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)支撐不同專業(yè)的應(yīng)用需求。近年來，大數(shù)據(jù)、人工智能等新興數(shù)字技術(shù)日益成熟，智能油田建設(shè)對半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的應(yīng)用需求日益增多，數(shù)據(jù)湖逐步成為油氣企業(yè)數(shù)據(jù)管理的重要手段[1]。

1 國內(nèi)外油氣行業(yè)數(shù)據(jù)管理進展

1989年成立的公共石油數(shù)據(jù)模型協(xié)會（Public Petroleum Data Model Association）提出了 PPDM 石油數(shù)據(jù)模型標準。PPDM數(shù)據(jù)模型采用面向?qū)ο笤O(shè)計，并采用嚴格的命名約定，涵蓋業(yè)務(wù)分析、數(shù)據(jù)庫表、列、類別和代碼等[2]。PPDM數(shù)據(jù)模型可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求變化而不斷升級擴展，其3.9版本已包含2688張數(shù)據(jù)表、71171個數(shù)據(jù)項[3]。

由BP、雪佛龍、埃爾夫、美孚、挪威國家石油公司等發(fā)起成立的石油開發(fā)軟件協(xié)會（Petrotechnical Open Software Corporation）提出了勘探開發(fā)中心數(shù)據(jù)模型標準POSC Epicentre。該數(shù)據(jù)模型標準采用面向?qū)ο笤O(shè)計，建立了以“對象—活動—關(guān)聯(lián)—特性”為核心思想的數(shù)據(jù)模型，反映了石油勘探開發(fā)各業(yè)務(wù)關(guān)系及技術(shù)關(guān)系[4]。POSC數(shù)據(jù)模型標準是一個統(tǒng)一的、可擴充的模型標準，定義了大約1500個勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的對象語義[5]。

殼牌公司將所有地下數(shù)據(jù)（特別是生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)）匯聚到勘探開發(fā)數(shù)據(jù)湖中，實現(xiàn)了上游智能應(yīng)用與地球物理、地質(zhì)等核心專業(yè)軟件的高度融合[6]?？捣剖凸緲?gòu)建了一個包含生產(chǎn)、運營、研究等方面的綜合數(shù)據(jù)平臺（IDW），有助于提高生產(chǎn)井正常運行時間、縮短鉆井周期、優(yōu)化完井設(shè)計，幫助工程師加深對地下儲層的認識，采用IDW可平均節(jié)省業(yè)務(wù)人員80%的數(shù)據(jù)準備時間，可將更多精力用于數(shù)據(jù)分析工作[7]。

中國石油天然氣集團有限公司（簡稱中國石油）按照“兩統(tǒng)一、一通用”的總體路線建設(shè)上游業(yè)務(wù)統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一技術(shù)平臺——勘探開發(fā)夢想云，以統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫和統(tǒng)一技術(shù)平臺為基礎(chǔ)，管理多類型海量數(shù)據(jù)，建立起支撐勘探開發(fā)全過程的協(xié)同研究工作環(huán)境。截至目前，勘探開發(fā)夢想云已管理48萬口井、600個油氣藏、7000個地震工區(qū)、4萬座站庫；橫跨60多年的數(shù)據(jù)資產(chǎn)、涵蓋6大領(lǐng)域、15個專業(yè)，數(shù)據(jù)量共計1.7PB；實現(xiàn)上游業(yè)務(wù)核心數(shù)據(jù)全面入湖共享，形成了國內(nèi)最大的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)湖[8]。中國石油長慶油田公司自主研發(fā)了企業(yè)級科研環(huán)境平臺——數(shù)字化油氣藏研究與決策支持系統(tǒng)（RDMS），采用油氣藏數(shù)據(jù)鏈整合集成了油田開發(fā)建設(shè)40余年來形成的鉆井、錄井、測井、試油氣、分析化驗、油氣生產(chǎn)、動態(tài)監(jiān)測等18類專業(yè)數(shù)據(jù)庫, 新建了地質(zhì)圖件、生產(chǎn)支撐、方案設(shè)計等五大類研究成果庫[9]。

中國石油化工集團有限公司（簡稱中國石化）以POSC Epicentre為基本框架，結(jié)合集團勘探開發(fā)全業(yè)務(wù)進行優(yōu)化和擴展，形成了中國石化勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)模型 SPDM（Sinopec Data Model）[10-11]；建立了覆蓋13大專業(yè)源頭數(shù)據(jù)的源點總庫，通過一體化設(shè)計消除數(shù)據(jù)冗余和重復(fù)存儲，將原有專業(yè)庫中3.4萬余個數(shù)據(jù)項減至1.6萬余個。

從國內(nèi)外油氣田企業(yè)的實踐來看，將原來分散獨立的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)進行集中統(tǒng)一的管理，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量和共享水平，已經(jīng)成為行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)的共同選擇。

2 中國海油的探索與實踐

2.1 數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理思路

中國海洋石油集團有限公司（簡稱中國海油）的數(shù)據(jù)管理工作起步較早，但長期處于分散建設(shè)狀態(tài)?？碧?、開發(fā)、生產(chǎn)等各業(yè)務(wù)領(lǐng)域形成大量的數(shù)據(jù)資產(chǎn)都分散存儲在各油田公司或服務(wù)公司，存在數(shù)據(jù)標準不一、重復(fù)錄入、共享困難等突出問題。勘探開發(fā)數(shù)據(jù)在采集、存儲、使用過程中，缺乏規(guī)范統(tǒng)一、可持續(xù)的資產(chǎn)化管理，是導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳、價值難發(fā)揮的根本原因。數(shù)據(jù)管理僅依靠信息系統(tǒng)建設(shè)無法完成，需要形成全方位、全過程的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理體系，才能保證數(shù)據(jù)質(zhì)量。

全方位是指標準體系、管控體系、支撐平臺3個方面，三者相輔相成。標準體系指制定覆蓋勘探、開發(fā)、鉆完井、工程全流程的統(tǒng)一標準。管控體系指建立數(shù)據(jù)管理的組織機構(gòu)，制定數(shù)據(jù)管理的制度和流程，明確數(shù)據(jù)資產(chǎn)歸屬和相關(guān)方權(quán)責。支撐平臺指建立企業(yè)級數(shù)據(jù)平臺，提供集成、統(tǒng)一、共享的基礎(chǔ)環(huán)境，支撐數(shù)據(jù)標準和管控流程落地。

全過程包括數(shù)據(jù)采集、存儲、使用3個階段。在采集階段，業(yè)務(wù)部門負責將數(shù)據(jù)采集操作納入業(yè)務(wù)流程，建立數(shù)據(jù)質(zhì)量的檢查考核機制，落實到具體崗位。信息化部門統(tǒng)籌業(yè)務(wù)部門需求，建立數(shù)據(jù)采集標準，明確數(shù)據(jù)格式、精度、量綱等規(guī)范性要求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)及時、準確、完整地進入數(shù)據(jù)平臺。在存儲階段，信息化部門按照數(shù)據(jù)模型，建立數(shù)據(jù)存儲標準，明確數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，消除數(shù)據(jù)冗余；根據(jù)數(shù)據(jù)的重要性建立分級分類的數(shù)據(jù)存儲、備份機制；按照數(shù)據(jù)存儲標準和管控要求，建設(shè)數(shù)據(jù)存儲能力，形成數(shù)據(jù)資產(chǎn)目錄，實現(xiàn)數(shù)據(jù)統(tǒng)一歸集、高效存取和安全可信。在使用階段，信息化部門統(tǒng)籌共享和安全需求，建立數(shù)據(jù)使用的申請、審批流程，明確各方責任和義務(wù)；按照業(yè)務(wù)需求和數(shù)據(jù)標準格式來建設(shè)數(shù)據(jù)服務(wù)能力，實現(xiàn)查詢、下載、同步、加載等服務(wù)功能，為業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)提供高效、快捷、規(guī)范的數(shù)據(jù)服務(wù)。

標準體系、管控體系和支撐平臺貫穿數(shù)據(jù)采集、存儲、使用的3個階段，形成全方位、全過程的數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理體系。

2.2 勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)中心建設(shè)

2011年以來，中國海油開展勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)中心建設(shè)（A2項目），按照統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標準整合各專業(yè)歷史數(shù)據(jù)，完成了16個專業(yè)庫1.02億條歷史數(shù)據(jù)的清理和遷移，完成了1062萬條歷史數(shù)據(jù)的補充采集，建成了地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)服務(wù)共享平臺，實現(xiàn)了公司地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)資產(chǎn)的統(tǒng)一管理（圖1）。

2.2.1 標準體系方面

A2形成了一套成熟、完整、可擴展的數(shù)據(jù)標準編制方法，圍繞業(yè)務(wù)模型、邏輯模型、物理模型開展數(shù)據(jù)標準體系建設(shè)。

業(yè)務(wù)模型是對勘探開發(fā)業(yè)務(wù)流程的建模。通過全面梳理勘探開發(fā)的業(yè)務(wù)情況，將地質(zhì)油藏相關(guān)業(yè)務(wù)劃分為物化探、井筒工程、綜合研究、油氣田生產(chǎn)和分析化驗5個業(yè)務(wù)領(lǐng)域，按業(yè)務(wù)類別和業(yè)務(wù)階段劃分為50個一級業(yè)務(wù)、140個次級業(yè)務(wù)、3740余個最小業(yè)務(wù)功能單元（業(yè)務(wù)活動）。對具體業(yè)務(wù)活動，采用6W（崗位Who、時間When、地點Where、活動內(nèi)容How、業(yè)務(wù)對象Which、產(chǎn)生結(jié)果What）描述，業(yè)務(wù)活動劃分流程及描述內(nèi)容見圖2。將每一個業(yè)務(wù)活動涉及的數(shù)據(jù)項進行定義，包括數(shù)據(jù)類型、精度、量綱、非空等標準項的約束，形成一套完整的勘探開發(fā)一體化業(yè)務(wù)模型。

圖1 A2系統(tǒng)總體功能架構(gòu)

圖2 業(yè)務(wù)活動劃分及描述內(nèi)容示意圖

邏輯模型是為了便于用戶訪問和使用，提高數(shù)據(jù)查詢效率，面向?qū)嶓w對象進行建模（圖3）。A2參考行業(yè)通用的POSC模型標準，構(gòu)建一套面向?qū)ο蟮倪壿嬆Ｐ停凑栈顒?、對象、屬性建立完整的?shù)據(jù)關(guān)系，形成了油氣田四維（三維空間及時間）的數(shù)字孿生體?？梢詮臅r間、對象、屬性對孿生體進行切片分析。按照時間，可以了解整個油氣田隨時間推移的變化趨勢；按照對象，如一口井，可以查看從鉆井設(shè)計、建井、完井、鉆后評價到投產(chǎn)或廢棄的全生命周期的業(yè)務(wù)情況；按照屬性，可以了解高產(chǎn)井的分布等情況。

圖3 勘探開發(fā)核心業(yè)務(wù)對象邏輯模型示意圖

物理模型定義了數(shù)據(jù)在不同類型數(shù)據(jù)庫中的存儲結(jié)構(gòu)，是業(yè)務(wù)模型及邏輯模型在具體數(shù)據(jù)庫環(huán)境下的投影結(jié)果，用于存儲有關(guān)數(shù)據(jù)的來源、說明、與其他數(shù)據(jù)的關(guān)系、用途和格式等信息。

2.2.2 管控體系方面

A2從梳理數(shù)據(jù)源頭出發(fā)，明確采集職責、流程和規(guī)范，依托定制化采集工具，全面開展歷史數(shù)據(jù)資源補充采集工作（圖4）。制定了2000余個數(shù)據(jù)集的補充采集模板和采集流程、8000余項數(shù)據(jù)質(zhì)檢規(guī)則，補充采集1062萬條未管理數(shù)據(jù)。

圖4 數(shù)據(jù)采集及審核流程

通過A2項目實施，初步建成了地質(zhì)油藏數(shù)據(jù)的質(zhì)量考核機制，定期對各單位數(shù)據(jù)齊全性、準確性、及時性情況進行考核，保證數(shù)據(jù)質(zhì)量（圖5）。

經(jīng)過A2項目梳理，形成了包含各業(yè)務(wù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)資產(chǎn)編目，既方便業(yè)務(wù)人員了解有哪些數(shù)據(jù)可用，又讓數(shù)據(jù)管理人員掌握公司的數(shù)據(jù)資產(chǎn)情況，確定需要補充建設(shè)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。在此基礎(chǔ)上，A2實現(xiàn)了數(shù)據(jù)分級分類管理，按照數(shù)據(jù)類型建立對應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲及備份機制；規(guī)范了數(shù)據(jù)使用權(quán)限管理流程，實現(xiàn)了按照業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)集、業(yè)務(wù)對象的精準授權(quán)。

2.2.3 支撐平臺方面

模型驅(qū)動是A2系統(tǒng)建設(shè)的核心理念，將業(yè)務(wù)模型、質(zhì)檢規(guī)則等業(yè)務(wù)元數(shù)據(jù)，與采集規(guī)范、考核制度等管理元數(shù)據(jù)，以及邏輯模型、物理模型、映射數(shù)據(jù)等技術(shù)元數(shù)據(jù)結(jié)合起來，利用元數(shù)據(jù)管理工具，實現(xiàn)模型與系統(tǒng)聯(lián)動。業(yè)務(wù)模型隨著業(yè)務(wù)持續(xù)發(fā)展而產(chǎn)生變更，在此過程中，系統(tǒng)工具通過建立元數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系，自動識別受模型變更影響的功能模塊，并實現(xiàn)零代碼維護的元數(shù)據(jù)升級工作（圖6）。

圖5 數(shù)據(jù)質(zhì)量考核結(jié)果

圖6 A2模型驅(qū)動的設(shè)計思路

A2實現(xiàn)了面向不同應(yīng)用場景的4種數(shù)據(jù)服務(wù)方式。一是面向第三方專業(yè)軟件的數(shù)據(jù)支持服務(wù)，可與Petrel等石油專業(yè)軟件進行數(shù)據(jù)交互；二是面向持續(xù)性庫對庫的數(shù)據(jù)推送，可以提供ETL數(shù)據(jù)交換服務(wù)，實現(xiàn)與歷史數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)交換過程的實時監(jiān)控；三是面向不同主題的集市投影服務(wù)，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求投影建庫，為新建應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一提供數(shù)據(jù)標準、模型支持和數(shù)據(jù)推送；四是面向?qū)ο竽Ｐ偷腟DK服務(wù)引擎以及外端驅(qū)動的Rest數(shù)據(jù)調(diào)用接口，可支持綜合報表類型的數(shù)據(jù)分析。

3 進一步提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理水平的思考

中國海油的A2系統(tǒng)實現(xiàn)了跨專業(yè)數(shù)據(jù)的集中展示和共享應(yīng)用，業(yè)務(wù)人員可以按照不同維度的批量打包、數(shù)據(jù)下載，減少了80%的數(shù)據(jù)搜集和編排工作量，有效提高了工作效率。A2還可以為新建應(yīng)用系統(tǒng)提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)服務(wù)，減少新建項目30%～50%的工作量和投資費用。目前，A2已經(jīng)為10余個新建應(yīng)用系統(tǒng)提供了一站式數(shù)據(jù)支持服務(wù)，有效降低了系統(tǒng)的建設(shè)成本。

隨著智能油氣田建設(shè)的不斷深入，跨專業(yè)協(xié)同的工作需求不斷增多，業(yè)務(wù)人員對“一站式”數(shù)據(jù)服務(wù)需求不斷增強，現(xiàn)有的數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理水平與中國海油數(shù)字化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展的發(fā)展要求仍有一定差距，需要從以下3個方面進行改進。

一是在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，堅持A2建模的方法論，擴展實時數(shù)據(jù)、地面工程數(shù)據(jù)相關(guān)標準，實現(xiàn)勘探開發(fā)地下及地面業(yè)務(wù)流程的全面融合，構(gòu)建完整的勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)標準體系。

二是借鑒中國石化勘探開發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)同平臺（EPBP）的建設(shè)經(jīng)驗[12]，在業(yè)務(wù)部門和IT部門的共同努力下，全面啟動勘探開發(fā)數(shù)據(jù)庫治理工作，將數(shù)據(jù)采集職責落實到具體崗位，固化到業(yè)務(wù)流程，推廣數(shù)據(jù)質(zhì)量考核機制，從源頭做好數(shù)據(jù)資產(chǎn)化管理。

三是堅持模型驅(qū)動建設(shè)理念，在A2系統(tǒng)基礎(chǔ)上，開展勘探開發(fā)數(shù)據(jù)湖平臺建設(shè)，擴展所支持的數(shù)據(jù)類型，全面啟動勘探開發(fā)數(shù)據(jù)治理工作，構(gòu)建支撐業(yè)務(wù)智能分析（Business Intelligence，BI）、人工智能分析（Artificial Intelligence，AI）的大數(shù)據(jù)服務(wù)能力。