第二节　油气勘探信息化新技术

物探生产作业管理平台建设方案

一、物探生产作业管理现状

物探队的勘探作业区域一般比较偏远，距离当地社区较远，后勤支持比较困难，工区内没有覆盖整个工区的网络条件，通信联系主要是通过大功率电台方式实现，物探生产的地震数据、质量信息等不能实时传输到营地，队部只能通过电台、电话等方式组织野外生产，任务的实时调整较为困难。现场施工遇到技术问题时，技术人员只能通过电话、邮件、QQ等方式与后方的专家进行沟通，获得技术支持，时效性较低，获助周期长，影响生产效率。现场的应急响应受野外通信条件的制约，存在反应较慢、沟通不及时的现象。

在生产管理方面，公司的项目管理相对比较粗放，更多的是注重项目运作阶段的管理。对于项目全生命周期的管理相对较弱，生产管理数据来源多样，口径不统一，没有统一的信息系统实现生产统计、图形展示等。公司的重要设备如地震仪器、可控震源、钻机、采集站等，在物探处之间资源协调性较弱，难以最大化发挥公司总体资源优势。后方无法实时地监测作业现场信息，不能实时查看作业进度，对项目的质量、HSE等各要素的关键时间节点控制没有统一的信息系统进行监测。

为了加强对项目的精细化管理，实时掌握公司重点资源的状态，实现公司对重点资源的统一调配，实现后方专家对现场问题的快速支持并沉淀企业的知识库，提出了建设生产管理作业平台。

二、生产作业管理平台功能介绍

1.生产作业管理平台定义

生产作业管理平台是以物探作业为主线，围绕生产作业、现场管理、生产监控、资源调配、专家支持、决策指挥等生产活动，充分利用物联网、数据挖掘、GIS等IT技术，融合先进的项目管理、知识管理、协同等理念，搭建规范、统一的生产运行管理环境，实现公司各层级对生产过程的精细化管理，支持物探作业高效运行、规范管理与科学决策，提升物探业务综合服务水平，提高核心竞争力。

生产作业管理平台的简单定义为“一个数字化地震队+六个应用系统+一个生产指挥中心”，如图2-1所示。

2.生产作业管理平台总体架构

生产作业管理平台的总体架构划分为数据采集、现场应用、数据传输、存储管理、综合应用和应用环境六个层次，从项目现场数据采集层面的硬件部署、无线组网方案到形成公司统一的物探生产数据存储，再到各种展现终端，形成了支撑物探行业的生产管理信息化解决方案，为保障生产、提高效益奠定了坚实的基础，如图2-2所示。

3.生产作业管理平台功能介绍

（1）数字化地震队　数字化地震队是一套基于地震队的数据采集与应用、多班组交互的综合应用系统，通过组网、通信、实时采集等技术，自动采集与实时传输物探作业的动态数据和静态数据，搭建规范、统一的数据管理体系，实现从生产作业、运行管理、质量控制到安全环保的信息综合应用，为地震勘探的低成本、高效率、安全、环保的项目运作提供服务保障。

数字地震队的建设内容主要包括基础类和生产辅助类两类系统。在基础类系统中，通过工区网络系统的建设，实现了工区无线网络的覆盖，提供了队部与后方远传链路的支撑，能够实现工区各作业单元间、工区内作业单元与后方的音视频、数据交互；通过GIS系统的建设，为生产辅助类系统提供了GIS工具的支撑；通过手持移动终端和车载智能终端，为生产服务类系统提供应用载体。在生产辅助类系统中，数据采集系统实现了工区内各作业单元的过程数据、成果数据、质控数据的实时采集，为队部、后方的数据应用提供了支撑；生产调度指挥系统是物探施工数字化现场的上位机系统，能够满足施工现场各工序班组的生产任务的下发与调度，实现数字化生产；可控震源作业系统能够智能化地辅助司机作业，实现无桩号作业及可控震源自动放炮；移动作业生产系统集成电台、高精度导航仪、手机等功能，实现了工区高精度导航、工区通信、辅助作业、成果数据采集等功能；采集作业系统实现现场仪器操作人与队部、公司仪器专家之间的协同工作，将仪器的画面实时共享到队部、物探处、公司，实现远程实时质量监控与协作。

（2）项目管理系统　项目管理系统是支撑物探项目运行和管理的统一工作环境，通过借鉴国际先进的项目管理理念，结合成熟的项目管理软件产品，围绕物探生产业务流程，形成纵向一体化、横向集成化、管理标准化、过程可视化的信息系统，能够大幅提高项目管理的精细化程度，为公司辅助决策提供强有力的支持。

项目管理系统实现了对单项目的项目管理和企业级的项目管理。单项目管理应用于地震队、物探处和公司三个层次，实现了对项目全生命周期的管控，以项目计划为龙头，以成本为核心，通过进度驱控，实现对项目生产、经营、进度、质量、HSE等要素的协同管理。企业级（多项目、项目组合）管理，面向公司领导、机关处室、物探处，目的是实现项目间协同管理，平衡项目间资源投入，提高资源利用率，服务于公司发展战略，为公司业务发展提供强有力的支撑，同时成为公司战略落地的重要手段。

（3）生产监测系统　生产监测系统通过搭建规范、统一的生产监测环境，实现对物探作业现场的实时监测，对项目管理过程的监测，对重点资源的监测和对重点场所的视频监测，并能够及时预警、响应、处理、跟踪项目运作中的事件，提高公司对项目运作的整体管理和保障能力。

生产监测系统通过对施工现场的实时监控，使后方管理单位能够实时了解野外施工状况，及时合理地进行资源调配组织安排生产，提高生产效率，保障项目有序高效运作；通过对生产数据的实时监测，及时进行数据分析，严格质量标准，确保野外施工质量；通过对营地、野外作业现场、重点场所、车辆的实时视频监控，能够及时发现安全隐患并排除；加强作业过程的规范性，提升HSE管理水平。

（4）专家支持系统　专家支持系统是企业级跨地域、跨专业的协作工具，通过建立问题管理流程和提供远程协作手段，实现了后方专家对生产现场问题的快速响应与支持，实现不同领域专家协同工作，能够合理高效利用专家资源，提高问题解决效率，实现问题解决方案的积累与共享。

专家支持系统以问题管理为核心，通过对问题提出、问题分配、问题解决、问题关闭、问题解决方案积累等问题的全生命周期管理，实现了对问题技术支持流程的标准化管理，通过集成语音、视频、远程控制等多种手段，提供了现场技术人员与后方专家的统一沟通的平台，提高了现场问题的解决效率，通过对问题关闭后的整理归档，实现了对企业问题知识的积累，为后续的问题提供参考。

（5）知识管理系统　知识管理系统通过对公司生产、运营、管理等知识的全面梳理，形成公司的完整知识资产，同时通过知识社区积累和沉淀知识所形成的过程，深入挖掘企业和员工的隐形知识，加强员工之间的沟通和交流，提升员工的个人能力，从而提高企业生产效率。

知识管理系统包括知识库、知识地图、知识社区、知识门户、员工黄页等五个方面的功能，实现了对企业知识的统一管理和整合，提供了统一的知识入口，方便员工快速检索到需要的知识信息，根据所属专业或领域，获得相关信息。

（6）决策支持系统　决策支持系统是面向公司管理层、决策层的辅助决策系统，通过搭建数据仓库，统一数据标准，规范数据格式，实现公司生产经营数据的有效集成。利用数据分析挖掘手段，通过可视化技术分析生产经营数据，掌握公司运营状况，为领导决策提供科学依据。

决策支持系统遵循业务和管理驱动数据分析需求的原则，结合业务、管理需要及数据分析专业知识，共同形成生产经营管理指标体系；根据业务需求，按照数据管控标准整合数据，形成业务横向交融的数据仓库体系；通过不同的数据分析需求结合BI分析、展现、数据挖掘工具等BI产品，形成分析功能，满足业务层、管理层和决策层事后总结、事中管控和事前预测的数据分析决策需求。重点包括三方面的功能：领导会议决策支持应用、日常分析决策支持应用和分析预测应用。

（7）应急管理系统　应急管理系统是基于公司应急预案，对应急事件进行事前预警、事中快速响应、事后总结，涵盖了应急培训演练、预防、响应、总结等过程，实现了在紧急情况下对人财物的统一调配、前后方的直接沟通和信息集中发布，减少突发事件对公司造成的经济损失和不良社会影响。

应急管理系统在“平战结合”原则指导下，建立起一套完整的应急预警机制，发现风险及时预警，提高了应急预防工作效率，最大限度减少突发事件的发生概率；使应急行动统一有序，应急响应、处理时间缩短，并加强了各方的联动，提升应急组织协调指挥能力；使公司突发事件应对能力加强，使其能够在第一时间掌握突发现场的状况，并通过各类技术手段提升应急指挥和协调能力，最大程度减少突发事件造成的直接经济损失。

（8）生产指挥中心　生产指挥中心是位于公司总部的集中一体化运营场所，实现对项目现场的设备状态、仪器数据、人员信息、生产进度、成本费用、工区视频等信息进行监控，为前方项目快速提供远程专家支持，面对突发事件进行远程应急指挥等。生产指挥中心促进了生产的扁平化管理，相关人员在指挥中心集中办公，可以极大地降低沟通障碍，提高效率。

三、生产作业管理平台预期效果

1.物探作业现场预期效果

（1）促进物探作业方式的变革　作业现场可以实现覆盖整个物探作业工区的自主网络覆盖，各个班组和施工小组利用手持终端、车载终端进行通信，可以将仪器的实时质量监控信息、实时SPS生产进度、可控震源的状态信息等实时传输到营地。可以实现可控震源无桩号施工，实时进行生产调度，实现地震仪器自动放炮，真正达到采集无线、指挥无线，使设备轻型化、生产智能化、工作简约化，达到优质、安全、高效的要求。

（2）提高生产效率　数字化地震队与ISSN（节点仪器独立同步扫描）技术紧密结合在伊拉克鲁迈拉项目中得到成功应用，实现了平均日效5287炮，单日最高产量8888炮，项目安全运作达到113万小时的优异业绩。国内首次应用数字化地震队作业的中国石油股份公司重点项目博孜一井项目生产效率提高近18％，提前一个月完成了工作任务。

（3）降低生产经营成本　数字化地震队可以减少可控震源激发点的测量工作量，能够节约一定的测量施工人员和测量设备。数字化地震队也可以减少可控震源人工带点人员和车辆，减少炮点测量标志费用。

（4）减轻员工负担　手持终端和车载终端的应用可以快速地引导人员和车辆到达指定工作地点，可以减少作业人员对纸质介质的依赖，特别是在野外的工作环境中，减少员工大量的手写纸张记录的工作，减轻工作负担。

（5）快速解决问题，提高应急响应速度　公司专家无论在何时、何地都可以多专业、协同合作、快速地支持现场问题，提高问题解决的效率。可以提高现场的应急响应水平，快速、有效地获得公司应急管理中心的指令，提高现场的应急处置水平。

2.生产管理指挥预期效果

（1）保证生产指挥快速高效　建设公司统一的生产指挥中心，多岗位人员联合办公，可以快速地支撑现场作业，依据公司统一的数据库，实现对资源的统一调配，最大限度地保障各项目高效运作。

（2）提高精细化管理水平　物探处、公司两级机关实时地监测作业现场，实时地查看作业进度，实时地对现场重要的民爆物品库、油库、仪器车等场所进行监控。对项目的一些关键质量、HSE等要素、关键时间节点等统一地进行监测。

（3）提高对项目的管控能力　利用统一的项目管理系统，对于项目的整个全生命周期阶段进行全程管理，特别是提高对项目的计划阶段和风险管控的管理。将物探作业与先进、规范的项目管理理念结合起来，促进物探项目管理规范、项目风险可控。

（4）最大化发挥技术专家的作用　公司的专家资源比较稀缺，利用专家支持系统，专家无论开会、上班、路途中都可以快速地对最需要解决的问题进行支持，同时通过技术支持库的建立，可以一定程度上解放专家，让专家利用更多的时间进行技术研究。

（5）提高公司的应急管理能力　通过公司统一的应急平台，可以实现对应急事件的事前预防、事中控制、事后总结等规范化工作，将应急事件对公司的影响降低到最小程度，减少应急事件对当地社区的影响。

3.经营决策管理预期效果

（1）提高知识共享能力　通过企业知识库的建设，实现专业技术知识、作业经验、经营管理知识等得到有效的积累和沉淀，企业的隐性知识得到很好的挖掘，知识对技术创新、解决问题的贡献能力得到有效加强。

（2）实现公司业务数据交融分析　通过生产作业管理平台的建设，可以实现经营数据分析口径统一，实现科学决策。利用数学、统计学、运筹学、人工智能等技术，结合公司生产经营业务，对历史业务数据进行深入挖掘，形成分析预测模型，利用数据的隐含规律拟合业务后期走势，从而辅助公司领导科学决策。

（3）提高公司生产经营决策效率　通过可视化方式分析、监控公司市场、生产、资源、经营等关键业务，帮助领导实时掌握公司生产经营状况，实现公司精细化管理需求。利用移动设备、大屏幕设备和PC端三位一体随时随地帮助领导掌握公司生产经营状况，满足领导决策支持需求。

周萌、刘峰、刘哲生（北京中油瑞飞信息技术有限责任公司）

数字地震队建设方案

一、背景

近年来，随着我国经济的快速增长，对能源的需求尤其是对油气的需求迅速增加，而与之不匹配的是随着石油勘探开发的不断深入，发现新油气储量的难度越来越大。而伴随着“物联网”等新兴技术的出现，为企业实现“两化融合”、促进增效提质、实现升级转型带来了希望。中国已将“物联网”列为国家五大新兴战略性产业之一，中国石油也将建设具有“物联网”特征的数字油田作为集团信息化的重点建设方向。

搭建具有“物联网”特征的数字地震队，帮助勘探企业提高生产效率、降低运营成本、提升作业质量、提高HSSE管理水平，实现地震队作业方式的优化和再造，提升服务水平，是物探企业在新时代背景的必由之路。

二、数字地震队发展现状

1.数字地震队定义

从广义角度说，数字地震队就是全面信息化的地震队，通过信息技术与先进的物探采集方法相结合，全面实现施工过程和生产管理的数字化、网络化、智能化和可视化，如图2-3所示。

从狭义角度讲，数字地震队将软件、通信、计算机、GIS、高精度定位等IT技术与先进的物探采集方法相融合，对施工任务、生产数据、野外人员、设备物资、作业质量、HSSE等进行无线化、可视化数字管理，优化施工工序，简化作业程序，实现智能激发采集、实时质量控制、远程技术支持与指挥调度，用以提高生产效率、提升施工质量、降低生产成本。

2.数字地震队的作用

数字地震队系统是一套集导航、生产指挥、质量控制等于一体的地震数据采集生产管理系统，它实现了采集无线、指挥无线，使设备轻型化、生产智能化、工作简约化，达到优质、安全、高效的要求。

3.数字地震队的应用现状

国际上，DSS（DIGITAL-SEIS SYSTEM：数字地震队系统）已在伊拉克鲁迈拉、阿曼PDO等项目进行应用。鲁迈拉项目借助系统平均日效超过5500炮，施工人员、设备投入和安保风险明显降低。阿曼PDO项目应用DSS后仅测量就节约成本100万美元。

国内，新疆博孜三维地震采集项目，通过可控震源技术与DSS系统的结合，创造了塔里木盆地复杂山地平均日效和最高日效两项生产纪录。

三、数字地震队系统概述

1.数字地震队应用架构

通过DSS与各专业（生产管理人员，仪器、震源专家，安全监管人员等）的集成融合，建立新的物探采集作业生产管控模式，在各级机构建立生产管控平台，加强公司、分支机构、现场生产管理人员对现场作业项目的管控能力，如图2-4所示。

数字化地震队主要包含三类系统，这些信息系统基于公司统一的标准进行建立。管理类系统主要负责项目管理，生产辅助类系统主要实现施工过程的数字化和自动化，基础类系统是基础工具和平台，是管理类系统和生产服务类系统的载体，如图2-5所示。

DSS实现了采集作业协同、可控震源生产、井炮作业生产、车辆导航与监控、视频安全监控、炸药管理等功能的统一融合，为跨专业的协同工作创造环境，聚合企业资源支持项目运作。

2.数字地震队关键技术

（1）空间信息系统技术　地震勘探作业实体是地理环境，前期设计时需要综合考虑地形、地貌、水文、地质特征、气候等多重因素，这些因素跟制订合理高效的施工方案息息相关。在作业过程中如何实时掌握当前作业区域的情况，实时调整生产、节约能耗、保障安全显得尤为重要。

DSS采用无人机、卫星等航空遥感技术获取分辨率小于50cm的高清影像，与DEM相结合，利用GIS在计算机上构建虚拟化作业工区，并将测线、作业人员、车辆、设备等展布其上，整个作业对象尽收眼底，如图2-6所示。

（2）超视距宽带通信技术　有了空间信息系统和虚拟化的作业实体对象，要实现对生产动态数据的实时获取，对生产的动态干预，就必须建立一条通畅的数据链。地震勘探点多面广，很多区域运营商信号较弱，为了弥补当前公共通信系统在覆盖区域、通信速率、带宽、传输安全、绕射、穿透等方面的弊端，需要发展超视距宽带通信技术。

DSS采用OFDMA（一种无线通信多址技术）与SDR（软件无线电技术）相结合，定义了一套超视距宽带通信系统。该系统部署简单，通过架设30m的通信天线，可以实现20～50km半径覆盖，覆盖面积超过1200km²，接入端通过网络接入设备便可接入系统，能够轻松实现高清视频影像的交互，如图2-7所示。

（3）物联网智能终端　DSS通过为作业实体提供智能终端，构建了人、车、设备等的感知、传递和专业应用平台。创新性地将智能手机、导航仪、电台等功能融合，率先在业内推出了智能移动作业终端，为作业人员提供应用平台，实现作业导航、作业记录、质量控制、后台交互等功能，如图2-8所示。

除iVehicle之外，DSS为运载车、指挥车等车辆提供导航、监控、状态检测、安全管理、驾驶员行为分析、集群通信等功能于一体的iVT智能车载终端，用以提升车辆管理水平，节约油耗，节省车辆运行成本，提高安全指标等，如图2-9所示。

对于室外的发电机、门禁、视频探头等固定式区域，DSS提供固定式的物联网网关设备，用于采集过程动态数据，提高地震队综合管理水平，如图2-10所示。

（4）远程协同技术　DSS构建了一套远程协作系统实现现场仪器操作人与队部、公司仪器专家之间的协同工作，将仪器的SPS、质量、班报等进行动态采集，将画面、现场音视频等实时共享到队部、物探处、公司生产指挥平台之上，实现远程实时质量监控与协作，如图2-11所示。

数字地震队将PMI的项目管理理念作为主线贯通应用系统，实现作业项目的全生命周期管理。随着系统建设，在解决数字化问题的同时，持续推进与G3i、无线节点仪器等先进装备以及井炮源驱动、独立同步扫描、远距离滑动扫描等技术的深度融合。未来将借助宝贵的过程数据资源，继续使用“物联网”、“云计算”等技术构建作业模型，优化系统，建立智能地震队。

四、数字地震队应用效果

建立数字地震队作业模式，可以达到如下效果：①杜绝漏炮现象发生；②杜绝雷区闯入、管道破坏等安全事故；③杜绝民爆品遗失、哑炮隐瞒等重大安全事故；④可控震源项目提升20％以上作业效率；⑤井炮激发项目，提升10％以上作业效率；⑥减少测量炮点放样环节，每炮节约成本1美金左右；⑦节约放样标志材料以及回收，保护环境；⑧无推路施工，减少推土机推路工作量，节约成本，保护环境。

数字地震队打破了传统的施工模式，实现了采集无线、指挥无线，使设备轻型化、生产智能化、工作简约化，达到优质、安全、高效的要求，它满足了石油勘探企业追求质量和效益的诉求，是未来石油地震勘探发展的趋势。

孙仕胜（北京中油瑞飞信息技术有限责任公司）

基于MapReduce的地震资料全并行处理技术

一、技术简介

Hadoop技术作为分布式计算的载体，在框架级别支持MapReduce算法，使用MapReduce算法可以实现并行数据处理。MapReduce算法目前已经广泛应用于互联网行业，并有大量的成功案例。传统的地震数据处理，多采用MPI或人工并行的方式实现批处理算法，使用MapReduce算法进行地震数据处理鲜见报道。基于MapReduce的地震资料全并行处理技术，根据地震数据处理的特点，将整个地震数据处理流程划分为数据剖分、并行计算、数据规约、数据合并与清理等几个主要流程，通过大量的关键技术验证，同时对Hadoop原有的MapReduce算法进行了大量改进与优化，MapReduce技术可以适用于地震数据处理，如图2-12所示。

二、技术架构

基于MapReduce的地震资料全并行处理技术架构如图2-13所示，架构的底层为HDFS分布式文件系统，为上层的并行计算提供数据管理支撑。在HDFS之上为YARN资源管理与作业调度系统，向上提供作业管理API和资源管理API，实现资源管理与作业调度，资源管理与作业调度也是并行计算的基础。

架构的核心为并行计算层，由以下两部分组成。

1.逻辑编程模型层——Logical Program Model

逻辑编程模型封装了多种并行计算框架，统一并行计算框架的API，一方面向上层提供统一的API，屏蔽复杂的并行计算细节，另一方面为更多的并行计算框架提供良好的可扩展性。

2.模块API层——ModuleAPI

ModuleAPI基于Logical Program Model实现，调用并行计算API，封装实现批处理模块开发者使用的模块开发API，主要包括：初始化——Setup（），参数校验——Validate（），主体算法——Run（），合并规约——Reduce（），清理释放——CleanUp（）。

技术架构的最上层为采用并行技术的批处理模块层。各种类型的批处理模块调用ModuleAPI，实现批处理模块的并行化。

三、技术特点

1.全并行类型支撑

经过技术验证以及借助于实际应用，当前基于MapReduce的地震资料全并行处理技术已经可以支撑多种并行计算类型。从处理流程划分，可以支撑简单的Map-Reduce型、有向图型、多次迭代型批处理模块；从处理特性划分，可以支撑IO密集型、计算密集型、混合型批处理模块，如图2-14所示。

2.并行单位自适应剖分

数据剖分框架继承自Hadoop的数据切片框架。数据剖分的依据是用户编辑的工作流中的模块需求。在常规地震处理中，可以将数据剖分策略分为：按道集剖分，即GatherSplitStrategy类；按偏移距分组剖分，即OffsetSplitStrategy类；自定义剖分，即ModuleSelfSplitStrategy类，如图2-15所示。

道集剖分策略是将数据按照道集切分为若干片，即最小剖分单元为一个道集。每一个切片包含若干个道集，最少包含一个道集。而每个切片的道集个数取决于其物理大小，其原则就是每个切片在物理存储上小于等于一个Hadoop数据块；按偏移距分组剖分策略主要适用于需要处理偏移距的模块，这类模块中比较典型的是叠前深度偏移，基于共偏移距的偏移类模块基本上都使用这类剖分策略。这类剖分策略是在一个道集内部再度切分，切片的最小单元为道，也就是一个道集切出的是一组数据体，最小单元为指定的道数；自定义剖分策略适用于有特殊需求的模块，或者数据不是常规的地震数据，运行这些模块的子任务需要按照实际的业务需求进行数据剖分，比如计算旅行时模块、基于SSF算法的叠前深度偏移、最大能量法剩余静校正模块。

3.容错

如果作业中的某个子任务异常退出后，Hadoop会自动调度一个新的子任务重新执行。默认情况下连续失败若干次后，才会认为此子任务彻底失败。这样做保证了作业不会因为集群中某个节点出现软件或者硬件异常而失败，而且一旦一个节点出现多次任务失败，那么Hadoop就会将其列入黑名单，不再调度任务在此节点中运行。

如图2-16所示，在Hadoop中，每次子任务失败，都会先调度上一个清理任务，清理失败任务的残留资源，在此之后，调度器会将此任务标记为重试待发状态。Hadoop调度器在每次分配子任务时，会自动将标记为需重试的子任务调度到一个新的节点，此次调度同样会优先考虑数据本地性，同时避免发送到上次失败的节点上。用户可以根据需要手动配置重试的次数，默认次数为4次，如果一个节点多次运行子作业失败，调度器会将其列入此作业的黑名单，列入黑名单的节点不再调度子任务，而且此子任务只针对此作业有效。

四、应用案例

基于MapReduce的地震资料全并行处理技术当前已经应用于中国石化地震处理解释一体化软件平台π中，其应用效果如表2-1所示。

经过试验和实际验证，Hadoop技术可以用于地震资料并行处理，并有效提高处理效率，经过进一步攻关研究和完善，具有一定的推广前景。

吴恒明（北京群智合信息科技股份有限公司）

基于HDFS的海量地震数据管理技术

一、技术简介

地震数据具有大数据量Volume、数据访问性能要求高Velocity、数据处理类型多样Variety、数据可视化访问需求Visual、高价值Value的5V特性，传统的地震数据管理技术基于本地文件系统或者集中存储实现，存在I/O性能与磁盘可扩展性等缺陷。基于HDFS的海量地震数据管理技术充分考虑地震数据的5V特性，采用HDFS（Hadoop Distributed File System）的分布式文件系统进行地震数据的存储管理，采用数据库系统进行体数据以外的元数据、辅助数据存储，借助HDFS的IO线性扩展优势、数据的高容错性优势、对并行计算的高效支撑优势，经过大量的关键技术验证，同时对HDFS做了大量的改进与优化，HDFS分布式文件系统可以应用于地震数据管理，如图2-17所示。

二、技术架构

基于HDFS的海量地震数据管理技术架构如图2-18所示，由三部分组成：物理存储层、数据访问层、数据管理层。物理存储层主要采用HDFS进行地震数据的存储，关系数据库（Oracle DB）存储地震数据的辅助数据以及元数据，本地文件系统（LFS）存储临时文件；数据访问层是数据管理技术架构的核心层，基于HDFS提供了一种逻辑文件的组织实现，主要由文件系统持久化、业务数据模型、逻辑数据访问接口三部分组成。

1.文件系统持久化

封装底层文件系统的实现细节，通过统一的访问方式，支持不同文件存储的混合使用，能够对现有资源进行高效整合。

2.面向对象业务数据模型

参考POSC、PPDM标准定义了地球物理业务数据模型，覆盖以处理为主的地震数据采集、处理、解释三个阶段的数据模型。

3.逻辑数据访问接口

数据层向上提供标准、统一、高效的业务数据访问接口，简单易用且易于扩展。

三、技术特点

1.IO线性扩展性

HDFS支持超大文件处理，流式的数据访问，IO线性扩展性，能提供高吞吐量的数据访问，非常适合大规模数据集的应用。其线性扩展性能如图2-19所示。

数据的导入性能测试，随着服务器节点个数的增加，数据写入速度基本上呈线性增长态势。

2.高容错性

当删除节点数增多时，数据迁移和恢复的时间基本呈正相关。迁移完成后，集群已使用空间不变。HDFS能够自动计算冗余的block并自行删除，重新分配block的分布，保持集群block分布均匀，如图2-20所示。

3.资源的高效整合

HDFS提供了一种逻辑文件的组织实现，是一个用户层的分布式文件系统实现。在HDFS中，并不关心底层文件系统的实现细节，通过统一的访问方式，支持不同文件系统的混合使用。按照需要，可以有多种存储实现方式：HDFS使用节点本地存储实现数据存储；HDFS使用节点本地存储与GPFS混合实现数据存储；HDFS使用节点本地存储与Panasas混合实现数据存储等。

4.逻辑数据访问接口的封装，易用且便于扩展

应用程序调用逻辑数据访问接口，完成数据的读写。逻辑数据访问接口调用虚拟文件访问接口实现，虚拟文件访问接口是对文件系统访问接口的封装，借助于虚拟文件访问接口，应用程序无需关心底层文件系统的类型，实现地震数据及索引文件的读写。

5.高效地震数据索引及排序

采用自定义数据结构以满足地震数据特点的查询需求，根据数据序高效的建立和查询，同时满足以后功能性扩展。在读取查询索引的时候，采用了部分缓存的机制，根据建立索引节点的有序性，可以顺序高效地查询索引信息，提高地震数据检索效率。地震数据存储时，地震道都是固定长度的，因此在地震索引中只需要记录地震道的序号，即可以在地震道信息数据文件和地震道数据体文件中快速定义，进行相应数据存取。

四、应用案例

基于MapReduce的地震资料全并行处理技术已经应用在中国石化地震处理解释一体化软件平台π中，具备如图2-21所示的各项数据管理功能。

基于HDFS的海量地震数据管理技术在π系统中得到了充分的性能验证，如图2-22所示，Input-Output工作流会分别读取和写入一次数据到HDFS，通过系统Input-Output工作流流程测试，可以看到地震数据读写的总吞吐性能能够达到3200MB/s以上。

通过表2-2地震数据导入性能测试，可以看到，地震数据导入的性能在南京472节点集群可以达到2000GB/min以上的性能。

经过试验验证，采用Hadoop的HDFS分布式文件系统可以有效开展地震数据存储管理。

王伟涛（北京群智合信息科技股份有限公司）

ResCloud数字油藏系统

一、产品介绍

ResCloud数字油藏系统是由北京金阳普泰石油技术股份有限公司多年来自主构建的新一代勘探开发软件一体化平台，其架构如图2-23所示，致力于为油气公司的勘探开发业务提供全流程、全方位的软件与技术服务，通过整合油气田数据、技术、工具与人力资源，解决油藏经营管理的集成化、协同化和高效化方面存在的问题，满足油气勘探开发在信息、科研、管理三个层面的数字化、智能化需求，提供先进的油气行业勘探开发一体化软件生态系统。

二、产品功能

ResCloud系统分别针对油气公司的信息人员、科研人员和管理人员的信息化需求与问题，提供了“数据与信息”、“专业与研究”和“管理与决策”三个应用子系统。

1.数据与信息应用子系统

ResCloud对地震、非地震勘探、分析化验、钻井、测井、录井、试油试采、井下作业、测试、油气生产、地理信息等专业数据通过数据资源整合，实现统一的数据存储。基于通用的UniData数据平台，提供源数据管理、成果管理、数据推送、智能搜索、综合展示等数据管理与通用数据查询功能，解决油气企业信息层面的多学科基础数据采集、存储与共享的问题。

（1）资源整合模块　UniData作为数字油藏的中心数据库，将油藏研究与生产业务中涉及的结构化和非结构化数据，统一存储在空间数据库、属性数据库和海量数据库中。基于UniData实现对外部油田基础数据、解释成果数据、项目工区数据的数据资源整合。针对不同类别的数据资源，分别采用数据录入、数据同步、数据转换以及图件与模型标准化技术实现对外部数据的集成与双向交换。

（2）数据管理与应用模块　提供数据管理与查询展示工具集。包括针对井数据、地震数据的数据导入与导出、数据质量检查工具；针对图件和模型数据的数据标准化、数据格式转换工具；为实现第三方软件数据互通的数据准备和数据推送工具。还包括通用的数据搜索与可视化工具，主要实现基于对象的搜索、基于空间的搜索，并对搜索结果进行实时成图和多维展示。

（3）数据平台服务　为支持统一的数据管理应用、专业与研究应用系统、数据搜索与展示、第三方软件接口等，平台提供多种模式的接口服务，包括Web Service、Search API、HTTP类型的数据服务模式。

2.专业与研究应用子系统

ResCloud基于统一的软件开发平台和数据服务平台，提供了一体化的地球物理勘探系列、石油地质描述系列和油藏工程管理系列的应用软件，实现从地震解释、测井解释、地质解释、地质建模、数值模拟到井位设计和生产优化全业务流程的一体化软件应用，解决油气企业科研层面的数据处理与解释的问题。该应用系统包括三个特色技术体系。

（1）以沉积相为中心的精细油藏描述软件系列　以沉积相研究为主线，将地震地质综合解释模块、精细地质解释与对比模块、油藏地质绘图模块、地质建模模块、数值模拟模块贯穿起来，形成了从精细储层格架建立、地震沉积相研究、测井沉积相研究、平面相成图、沉积相建模、相控属性建模直至到最终的相分区流体模拟的沉积相研究核心流程，为油藏描述精细化提供软件支撑。

（2）以地质模型为中心的建模、数模、应用一体化软件系列　常规的建模、数模与生产之间是互相割裂的，ResCloud所提供的系统将三项相对独立的工作进行了贯通。通过前后处理一体化，将建模和数模连接起来，使得静态地质模型直接应用于数值模拟工作，同时可在统一环境中进行编辑、修改、展示。通过建立四维油藏模型，将初始和动态模型进行网格化存储，并与单井、单层关联起来，以实现基于定量模型的动态分析与方案调整优化。

（3）以多学科成果为中心的集成化油藏工程管理软件系列　以多学科为中心的集成化油藏工程管理是在集成多学科数据基础上，采用多学科协同应用技术，充分地利用各种数据资源，实现油田开发规划、动态分析、生产管理、调整方案的标准化、规范化、流程化，提高油田开发水平，使油田开发获得最大经济效益。

3.管理与决策应用子系统

ResCloud根据油气田勘探开发中各类方案的论证目标与流程，梳理出了油田勘探管理、油田开发管理和综合决策三类决策场景，其中综合决策场景子系统目前包括勘探目标优选、储量评价、井位部署、油田开发方案、开发调整方案、油水井措施方案等方案论证软件模块，实现了论证材料的规范化、过程的流程化、资料的动态化和信息的综合化，解决油气企业管理层面的方案论证与决策的问题。

三、产品创新与价值

（1）最大化数据价值，彻底改变油田管理、搜索、获取、分析、应用数据的方式。

（2）最大化协作效率，通过数据、流程的整合，为勘探开发专业人员，管理、研究人员及地球物理、地质、采油、工程、工艺提供统一的软件应用环境，

（3）最优化决策过程，通过实时的数据挖掘、数据处理、数据分析、自动成图、综合可视化、智能优选为油田勘探开发各类方案的确定提供软件环境。

（4）最优化发展模式，通过第三方插件开发和应用软件挂接，提供应用商店模式，聚集广大社会力量共同发展行业app生态系统。

四、应用案例：应用ResCloud数字油藏一体化平台实现扶余油田储量复算

1.应用背景

为满足扶余油田开发效果评价的需要，指导区块综合调整，为二次开发奠定基础，要开展扶余油田全区分地质单元储量复算工作。面对一万多口井的规模、开发时间长达50多年的大油田、并且存在测井系列较多，水淹水洗严重、储层物性及流体性质差异大等问题，利用常规方法进行复算，是一项十分艰巨而困难的任务。

2.应用过程

（1）建立基于ResCloud数据平台和软件平台的储量复算工作流程，如图2-24所示。

（2）快速处理测井曲线，将不同阶段、不同的测井系列进行归一化处理，并完成孔、渗、饱等参数计算，为建立规范化工区奠定了基础。

（3）根据平面地质单元划分，建立47个地质单元的子工区，为不同区块制订不同的计算标准奠定基础。

（4）根据有效厚度划分参数，实现有效厚度计算自动化。

（5）根据有效厚度划分结果形成可视化图件，结合人为修正，提高单井有效厚度计算效率和准确率。

（6）利用有效厚度平面图，进行下一步成果修正。

（7）利用软件可以完成各项参数快速处理，最终实现分单元、分砂组、分小层储量复算，为油田开发评价奠定基础。

（8）进一步开展精细描述，利用测井二次解释，开展储层非均质性研究，实现对流动单元纵向分类评价、横向连通状况分析和平面分布描述，指导老油田的精细挖潜。

3.应用效果

通过ResCloud一体化平台的应用，使需要2年时间完成的扶余储量复算工作在4个月内完成。ResCloud系列软件，能够快速、便捷、准确地完成储量复算任务和精细地质研究工作。

矫树春（北京金阳普泰石油技术股份有限公司）

井位设计网络审核系统研究与应用

一、概述

通过信息化手段，将油气田企业钻井地质、工程以及措施、工艺设计实现网络化审核，可以有效提高设计审核的流转效率。但对于探井、评价井的井位审核，由于业务的复杂性，技术实施难度大，各油田开展此项工作研究鲜有报道。

传统井位审核业务需要开展以下工作。

（1）对井位设计书进行审核。井位设计书包含了目标井位所属的圈闭描述、储层描述、供油条件描述，审核人员需对上述描述信息进行审核。

（2）对设计书提交的平面构造图、地震十字剖面等附图进行审核。审核的主要内容包括平面图与设计书内容是否一致，平面图与地震剖面的地质认识是否吻合，十字剖面之间的解释成果是否闭合等等。

传统井位审核业务对设计书附图的审核较为繁琐，效率十分低下，而且存在误差。如审查圈闭面积，需用求积仪工具进行测量；十字剖面之间的闭合性检查往往需要用手工折纸来进行，准确度不高。此外，平面图与地震剖面的吻合性检查受到限制；对井深轨迹、设计井深、邻井分布情况审核也存在较多困难。

因此，井位设计审核要实现网络化，除了解决传统的文档管理、流程管理、消息管理、批注管理以外，重点需要解决井位设计附图的审核，确保井身轨迹在地下三维空间上的位置精准、深度可靠，审核中要充分考虑地震波速度变化和成像偏移等因素，避开已经标识和有可能存在但尚未标识的断层，防止由于主要目的层断缺或部分断缺而造成钻探失利。

井位设计附图的审核主要包括平面构造图与地震剖面的吻合性审核、十字地震剖面之间的闭合性审核，而这些审核功能的实现就需要解决附图的坐标定位问题。

（1）平面构造图大地坐标信息的获取、定位，即当用户点击平面图中的任意一点时，能够得到该点的坐标信息，以便在平面图上实现距离测量、面积测量、测线投影、邻井坐标投影等功能。

（2）地震剖面大地坐标信息、时间轴刻度信息的获取、定位，即获取地震测线每道的坐标信息以及纵向时间轴信息，从而为精准定位、轨迹投影、深时互换、全方位审核奠定基础。

同时，在软件开发中，多窗口互动技术、附图标注技术也需要解决，以便实现平面图、剖面图在不同的窗口进行显示、对比操作和审核。

二、井位设计附图审核关键技术

1.平面构造图大地坐标信息的获取

井位设计人员绘制构造图往往使用不同的软件，如侏罗纪公司的GEOMAP、双狐公司的DOUBLEFOX软件，这些软件本身支持矢量格式，包含了大地坐标信息，但如果在井位设计网络审核系统中直接应用，存在以下三方面问题：

（1）需要对不同格式的构造图格式进行解编，工作量大；

（2）不同的制图软件，图元规范不一致，造成解编困难，解编后的成果图件往往和原图不完全一致；

（3）解编后的文件，存在图元属性信息丢失现象，如线型、颜色，属性信息不能完全复原。

基于以上原因，采用解编方式恢复构造图文件，在探井井位设计审核中应用并不可取。

为此，本文采取了一种“两点法”准矢量化定位方法，实现对构造图文件坐标信息的快速提取。在GEOMAP或者DOUBLEFOX软件中，将原有矢量格式的文件转存为光栅格式，然后对该图进行准矢量化操作。首先点取图件左上角，如图2-25中大地坐标（通常该点对应的大地坐标在构造图中标注有整数坐标，坐标输入比较方便），输入该点的大地坐标。然后采取同样方式定位图件的右下角，通过两点坐标，即可获知图中任意点的坐标信息，图件准矢量化操作即可完成（定位的两个点之间的距离越远，定位越精确）。定位完成后，系统自动生成了标尺（图2-25中顶部所示），然后通过该标尺测量平面图图框的坐标刻度（见图2-25中标尺），若标尺测量的距离与平面图刻度距离一致，说明定位准确。也可以通过老井坐标校验手段进一步核实图件定位情况，从数据库中提取任意一口老井井位坐标，并显示在平面图中，查看该井位置是否与图中标识的位置一致。

2.地震剖面图大地坐标信息及时间刻度信息的获取

井位设计书中提交的过井十字地震剖面图通常为光栅格式，剖面图中进行了相关标注和说明。为了更加精确地获取地震剖面的坐标信息，本文采用了地震测线辅助定位方法，即利用剖面图对应的测线（SEGY格式）来辅助剖面图定位。井位设计人员可以在OpenWorks等地震解释系统中抽取相应的测线，然后提交到系统中，SEGY格式的测线数据道头信息中包含了每一个地震道的大地坐标、线号、道号等信息，可以辅助剖面图的精确定位。

地震剖面图需对横向大地坐标及纵向时间刻度分别定位。大地坐标定位一般需要在横向上选取两点定位，点击剖面图顶部标记的线道号刻度，输入选取点的线道号，系统自动从SEGY测线中提取对应坐标（见图2-26）。同理完成剖面图中另一点的操作，即可完成剖面图横向大地坐标信息的获取（地震剖面图如果为折线，折线每增加一个拐点，需定义一个拐点位置的大地坐标）。

时间刻度定位在纵向上选择两个时间点，录入该点对应的时间刻度数值即可。定位完成后可根据速度尺计算图中每点的深度。

3.多窗口互动与附图标注技术

通过多窗口显示不同的平面构造图、地震剖面图，多窗口之间实现互动，可以方便审核人员进行井位审核。多窗口互动主要是平面图和剖面图之间互动以及剖面图和剖面图之间互动。多窗口互动基于微软银光（Microsoft Silverlight）技术实现窗体之间消息发送与接收。

（1）平剖面互动实现吻合性审核　当审核人员打开平面构造图审核窗体时，该窗体中自动建立一个监听程序用来接收消息，此时再打开一个剖面图审核窗体，即向平面构造图的窗体发送消息，通过消息的确认，平面图窗体和剖面图窗体建立了会话机制。在剖面图审核窗体中移动鼠标时，会不断把当前鼠标所在位置对应的大地坐标封装成一个消息包发送到平面图审核窗体，平面图审核窗体读取消息包中坐标信息在图上用十字线标出对应的坐标位置（见图2-27）。采用平剖互动，可以快速完成断点、尖灭点位置等关键点校验检查，以及平面图剖面图解释是否合理一致、深度是否吻合等审核功能。

（2）剖剖闭合性审核　剖面图审核窗体中每个窗体都有一个监听程序获取消息，同时发送消息（消息内容包括图件名称、图件类型），当打开两个剖面图审核窗体时，通过消息发送与接收建立会话机制。当开启互动检查功能时，系统首先计算两个剖面相交点，在图上对应位置分别标出一条纵向的“闪动”直线，该直线表示两个剖面图的交叉位置。在任意一个剖面审核窗体中移动鼠标时同时会向另外一个窗体发送当前位置的时间值，第二个窗体用横线显示对应的时间位置（见图2-28）。通过两个窗口的互动，可以有效检查两个剖面在过井线的解释结果（包括层位、断层、井底深度）是否一致。

（3）附图标注技术　图形审核过程中，发现问题，可以使用画图工具在图中标示，并建立批注，输入修改意见。不同层级审核人员的审核意见，系统自动识别与保存。所有附图标注采用图层叠加技术，标注信息作为单独的图层保存，对原始图件不做修改。

三、井位设计网络审核系统主要功能介绍

依托以上设计思路，大港油田开发了井位设计网络审核系统，主要包括以下功能（见图2-29）。

1.井位委托

满足建设单位井位委托功能，内容主要包括钻探目的、地理位置、井口坐标、靶心坐标、会议纪要以及特殊要求等内容，经委托单位主管领导审核之后，通过网络及时下达到设计单位，并通过即时通信、手机短信通知各相关单位和有关设计人员。

2.井位设计上传

对井位设计书的内容包括设计井基本信息、圈闭条件、储层条件、供油条件等信息在系统中进行填报，同时提交平面图、剖面图、速度等附图文件，并对平面图、剖面图进行定位（准矢量化）操作，获取图件的坐标信息、时间刻度信息。

在完成定位（准矢量化）操作之后，可以对定位的精确度进行检验，如利用邻井投影（调取数据库中的老井坐标信息），和图中标注的井位比较，是否重叠，如重叠说明图件定位准确；也可以利用SEGY剖面投影到平面图中，观察投影是否和平面图中的测线一致，如果一致，说明平面图、测线图定位准确。

3.井位审核

主要满足井位设计各级审核人员审核工作需要，功能包括结合设计书审核平面图，对平面图、剖面图的闭合性进行审核，十字剖面闭合性审核，换用不同速度审核井身轨迹、完钻井深能否达到钻探目的，主要目的层是否位于最佳圈闭位置等，在确保主要目的层不被断缺的前提下尽可能地兼顾多个钻探目标。

4.随钻分析

设计审核通过之后，进入钻井阶段，系统同时提供了随钻跟踪分析功能，并能选择不同速度将实时钻井轨迹投影到平面图、地震时间剖面图中，将实时钻取的油气显示信息标注在地震剖面图上，结合邻井资料，开展钻井随钻分析。

四、井位设计网络审核系统主要技术特点

大港油田井位设计网络审核系统与传统流程管理系统相比，具有以下特点。

1.灵活的审批流程定制

系统具备可视化流程设计、定制功能，系统管理人员可对资料提交、审核、归档流程进行可视化设计、定制，灵活指定审核委托人员。

2.快速的附图定位

如前文所述，系统通过定位实现了平面图、地震剖面图的准矢量化操作，快速获取附图坐标信息。同时通过邻井校验、剖面测线投影校准定位精度。

3.方便的平面图审核

系统提供了图形标注功能，同时可以对图件进行距离测量、面积测量；投影测线位置、设计井位置；还可以调取邻井信息，观察邻井分布情况；审核时系统自动提取设计书中的相关信息进行显示，方便审核人员的审核工作（见图2-30）。

4.平面图、剖面图吻合性审核

平剖吻合性审核是井位设计审核的重要内容，审核人员通常对地震剖面中的相应层位进行检查，审查地震资料层位解释的精准程度、断点组合的可信程度、圈闭落实的可靠程度。

本系统利用多窗口技术，采用平剖互动，快速完成断点、尖灭点位置等关键点校验检查，是否存在多解性的可能，平面图、剖面图解释是否合理一致，深度是否吻合等审核功能。

5.剖面图闭合性审核

不同方向测线的解释可能来自不同井层位标定的结果，其层位追踪解释的正确与否直接关系到圈闭的落实程度。通过十字剖面闭合审核功能，可以快速检查剖面解释结果是否合理、一致。

6.随钻分析

设计审核通过之后，进入钻井阶段。系统对录井实时系统进行了集成，提供了随钻跟踪分析功能，可以将实时钻井轨迹、油气显示情况投影在地震剖面上，并能查询邻井测、录井信息，与正钻井进行对比分析，为现场钻井及时决策提供依据。

井位设计是石油勘探开发研究工作的重要环节，设计是否精准，直接关系到钻探地质目标能否实现，因此井位设计的审核非常关键。传统的审核手段效率低下，审核质量不高，因此，依托信息化手段，提高井位审核的效率、精度非常必要。

大港油田井位设计网络审核系统自投入应用以来，井位审核周期缩短30％，不仅简化了工作流程，同时也解决了平剖吻合、剖剖闭合等传统手工模式无法有效审核的难题，系统在油气田企业具有很好的推广应用前景。

陈严飞、卢海波（大港油田信息中心）

大港油田一体化井筒系统设计与实现

一、背景

在石油行业，钻完井过程将得到大量的地质资料，诸如录井图、岩心图、综合测井图、固井质量图、放射性测井图，以及后期的试油、分析化验资料，这些资料是了解地下地质情况的第一手资料，是勘探开发研究工作的基础。传统上，勘探开发研究基于纸质的钻完井图件开展研究工作，需要花费大量的时间对钻井地质图件和数据进行研究和分析，工作效率极其低下。

“十一五”期间，大港油田在专业数据正常化管理方面开展了相关工作，先后部署了钻井、录井、测井、试油、分析化验等专业数据库管理系统，实现了与钻井有关的录井图、岩心图、测井图等数据入库。能否借助这些数据，通过计算机手段完成录井图、测井图等图件的绘制，并将井筒地质信息集成在一起，在满足数据查询的同时，为研究人员开展单井评价、多井对比提供手段，提高研究效率和水平，实现数据的集成服务，是信息工作者面临的一个课题。

基于上述考虑，大港油田于2012年开展了一体化井筒系统建设，力图通过计算机手段解决钻完井信息及后期的试油成果数据、化验分析资料集成及可视化应用问题。

二、一体化井筒系统架构设计

一体化井筒系统总体目标是：基于现有专业数据库或中石油EPDM数据库系统，结合研究工作需要，以图形方式灵活展现井筒地质数据，并通过可视化展现手段，提升数据服务到信息服务的能力，满足专业人员地质研究的需要。

一体化井筒系统充分结合生产实际需求，主要解决以下问题。

①建立集成的单井查询系统，解决单井数据跨专业综合查询问题。

②通过一个系统，实现单井资料的全面可视化，包括井身结构图、综合录井图、测井图（含新方法测井）以及压汞曲线、相渗曲线等分析化验图版。

③通过建立“一张图”形式，将单井录井、测井、试油、化验等主要信息集成在一起，全面展现单井主要地质信息，满足用户开展单井评价的需要。同时图形展现支持用户自定义模板，按用户要求生成定制图件。

④快速生成多井剖面图，为用户绘制地层对比图、油藏剖面图提供高效手段，快速支撑多井对比研究工作，同时支持正钻井与邻井的多井对比研究工作。

⑤系统具有专业级的图形操作功能，如图件缩放、图道移动、图形文本对象插入，满足用户对图件的修饰需要，为用户生成成果图件、表达地质观点提供手段。

⑥无缝集成地质制图软件（CARBON）。查询结果及生成的单井集成综合图可以一键式导入到制图软件RESFORM中，为用户生成更加专业的剖面图提供方便。

一体化井筒系统架构如图2-31所示。系统架构采用传统客户/服务器架构，服务器端主要由以下部分组成。

（1）导入器：将数据源导入到一体化井筒项目数据库。

（2）一体化井筒项目数据库：一体化井筒系统对井筒数据进行了重新组织，组织形式采用图道对象方式，主要目的是加快数据成图速度。

（3）数据服务标准接口：系统以WEB服务接口方式对客户端提供服务。

（4）安全管理中心：负责用户管理、权限管理，同时跟踪用户使用WEB服务接口情况，并对用户端的各种操作进行记录。

客户端负责用户认证、数据查询、图件生成等应用，主要包括以下内容。

（1）数据查询组件：按用户要求对一体化井筒项目数据库进行查询。

（2）数据成图组件：系统内置的常见绘图组件，包括井身结构、录井图、测井图（常规测井、新方法测井等）、井轨迹、分析化验图版、照片共计12种，如图2-32所示。

（3）数据交换模块：该模块定义了一组WEB方法，可以为其他授权的用户、软件调取数据。

三、一体化井筒系统功能

一体化井筒基于专有的图形显示技术优势，主要包括以下功能。

1.综合查询与地质统计

数据查询是用户的一项主要需求，一体化井筒系统结合用户需要，完整地实现了综合查询与统计功能。

可视化导航：通过内置的GIS导航模块，实现井位投影、工区设置、邻井查看、距离测量、面积测量、多井选择等功能。

条件查询：系统内置了条件查询工具，提供了十几种常规的条件查询，如井别查询、取芯井查询、新方法测井查询等，查询条件可由用户进行定制、扩展。

单井资料列表：按照业务方式，展现井筒地质资料，如钻井井史、录井图、测井图、分析化验资料、生产数据、分析照片等。

常规地质统计：根据用户选择工区，生成常规地质统计，如钻井统计、取芯统计、射孔统计、试油统计等。

2.单井集成综合显示

一体化井筒系统创新开发了单井集成综合图，如图2-33所示，按照深度对常用地质信息包括综合录井图、测井图、试油、分析化验信息进行集成，形成单井资料“一张图”展示，在满足用户浏览单井资料的同时，为用户开展单井评价提供了便利。单井集成综合图主要包括以下几项。

图形扩展功能：缺省方式下，单井集成综合图显示“综合录井图+综合测井图（完井段）+射孔+试油+酸化压裂+分析化验”信息，用户可对图件进行自由扩展，如增加固井质量图、岩心图，对单井集成综合图进行扩展。

组合成图功能：用户可对单井集成综合图关注的图道进行组合成图，形成新的自定义图件。

模板成图功能：用户可对单井集成综合图的图道进行增删操作，存为图形模板文件，在后续的应用中调用该模板，自动按该模板进行成图。应用模板成图功能，可以快速生成四性关系图、综合柱状图等单井地质图件。

快速定位功能：系统在右上角提供了常用的快速定位按钮，包括层位定位、取芯段定位、试油井段定位等。这些定位按钮可以帮助用户快速定位到关注的井段，提高查询效率。

分析化验集成：系统巧妙集成了分析化验信息，将样品深度标注在深度标尺上，点击样品标注即可查看相关数据。

斜垂深转换：可以将单井集成综合图根据井斜数据进行斜垂深任意转换。

图形操作：一体化井筒系统提供了强大的图形操作功能，如图形缩放、图形横置、图道剪切复制、图道移动等等，图形操作支持回退功能。同时可以嵌入各种图形对象，如压汞曲线、粒度曲线、照片等，如图2-34所示。

3.随钻剖面显示

一体化井筒可以调取实时录井数据，生成实时录井手剖面，供研究人员开展随钻分析，同时还可以选取邻井开展正钻井与邻井对比研究工作。

4.多井剖面制作

用户可以在GIS底图上进行井号选择，根据用户选择的井号，系统首先显示井的资产列表，供用户挑选剖面图所用的地质信息，同时提示用户选择剖面图模板，如砂体剖面模板、油藏剖面模板、气藏剖面模板，根据用户选择的模板，即可快速生成多井剖面图（见图2-35）。

多井剖面图可按井口实际距离绘制，也支持井口对齐操作，同时支持深度拉平、层位拉平等操作。

有别于传统的数据查询系统，一体化井筒提供了丰富的图形功能，可以帮助用户快速综合查询数据、分析数据，符合地质研究“看图说话”的特点。同时借助于强大的图形编辑功能，系统本身可生成标准化的成果图件，为用户表达地质观点提供了方便。

陈哲、范德军、杨宣林（大港油田信息中心）

基于Eclipse的地球物理应用集成环境

一、基于Eclipse的地球物理应用集成环境介绍

本应用集成环境包含三个主要组成部分，核心是基于Eclipse的集成开发工具（π-IDE）及其辅助开发工具和以Hadoop为基础的开发工具包（π-SDK），在此基础上建设的应用平台，同时提供相应的管理工具。其总体框架如图2-36所示。

集成开发环境是将程序开发过程所必需的代码编辑器、编译器、调试器等工具，以及软件开发工具包（SDK）集成到同一环境下的应用程序中，简称IDE。

π-IDE提供了多种类型的项目新建向导，方便的模块安装、卸载、发布工具，还集成了SDK API帮助文档和使用手册，方便开发者查询。

开发者借助π-IDE提供的功能，可以在很大程度上降低开发的门槛，让更多掌握了优秀算法的专业研究人员快速地开发出可以运行在π-Frame一体化平台上的优秀模块。

π-IDE主要包含以下几个主要模块：

1.批处理算法模块

（1）批处理算法模块项目新建向导　批处理算法模块项目新建向导可以帮助开发者快速建立一个已构建好框架的批处理算法模块项目，开发者只需要在自动生成的项目文件中添加自己的算法，配置自己所需的参数即可，如图2-37所示。

新建的项目支持多种数据输入、输出类型，还可以选择是否支持GPU并行、Fortran库等。

（2）批处理算法模块用户参数（JSON）可视化编辑器JSON可视化编辑器提供交互式的模块参数文件编辑功能，开发者无需关心晦涩的JSON语法和底层的解析机制，只需通过鼠标点击等简单操作，就可以很方便地开发出模块参数编辑面板，如图2-38所示。

针对高阶开发者，同时还提供了JSON文本编辑的功能（见图2-39）。高阶开发者若熟悉JSON语法和SDK内部的解析机制，可以快速地对模块参数进行更高级的定制。

2.交互应用插件

（1）交互应用插件项目新建向导　交互应用插件项目新建向导可以帮助开发者快速新建交互应用工程。开发者无需从零开始编写代码，只需要在自动生成的项目文件中，添加自己的算法，设计自己的节目即可，如图2-40所示。

（2）批处理算法模块安装部署工具，交互应用插件安装、卸载工具　IDE还为开发者提供了快速部署、安装所开发的模块工具，开发者通过IDE中集成的上下文菜单等，发起模块的安装、删除、部署、卸载等操作。这些工具为开发者提供了便捷的开发、调试、验证模块的功能。

（3）集成帮助系统、SDK API参考手册　集成开发环境还将开发帮助手册、SDK API文档等帮助系统集成到IDE中。开发者可以在编码的同时，快速地查询到所需的功能帮助文档、API接口说明等帮助信息。同时集成帮助系统中还包含大量的示例和讲解说明，可以帮助开发者快速上手，进一步降低开发门槛。

二、基于Eclipse的地球物理应用集成环境案例

基于Eclipse的应用环境能让使用者在熟悉的Eclipse界面上开展地球物理应用的研发工作，用户无需再适应新的操作环境，有效缩短了对于新技术的熟悉过程。

地球物理应用环境典型案例是批处理算法模块和交互应用插件的开发应用。

1.批处理算法模块的开发应用

（1）生成批处理算法模块　在完成批处理算法模块的定义、编辑和类型选择后，批处理算法模块生成。开发者用于编辑算法的两个主要文件自动打开，如图2-41所示。

（2）编译批处理算法模块项目　编码完成后，单击Build Project，编译该工程，如图2-42所示。

（3）部署批处理算法模块　将编译好的批处理算法模块部署到集群中的每个节点上，如图2-43所示。

（4）运行批处理算法模块　部署成功后，选择调试器，启动π系统，新建并运行工作流，如图2-44所示。

（5）查看批处理算法模块运行效果　经过批处理算法模块处理的输出数据与输入数据对比图如图2-45所示。

2.交互应用插件的开发应用

（1）生成交互应用插件　在完成交互应用插件的定义、编辑和类型选择后，交互应用插件生成。开发者用于编辑算法的两个主要文件自动打开，如图2-46所示。

（2）编译交互应用插件　编码完成后，选择Build Project，编译该工程，如图2-47所示。

（3）安装交互应用插件　编译成功后，生成一个后缀名为zip的交互应用插件安装包，如图2-48所示。

图2-48可通过IDE提供的安装工具，将此应用插件安装入π-Frame（Develop Edition）中，如图2-49所示。

（4）交互模块运行调试　利用debug功能，选择调试器，对交互应用插件进行断点调试。

（5）查看交互应用插件运行效果　加载后效果如图2-50所示。

三、基于Eclipse的地球物理应用集成环境技术特点介绍

Eclipse客户端平台（RCP）是一项位于Eclipse平台的核心功能，该功能是构成Eclipse平台的主体骨架。在Eclipse RCP的骨架之上，π-IDE为开发者提供高效易用的算法模块、交互模块代码模板及新建项目向导。同时提供所见即所得的可视化模块编辑器。

RCP包含丰富的π-SDK包，具备与开发环境无缝集成的功能，以上技术特点都是通过Eclipse的插件机制实现，为Eclipse RCP提供多种扩展点。RCP架构及主要用到的扩展点见图2-51、图2-52。

1.开发工具包（π-SDK）

π-SDK是在π-Frame地震数据处理平台上为开发者提供的基于Eclipse界面的软件开发工具包。它提供了一整套基于π-Frame平台的C/C++模块开发接口，其中包括算法模块扩展接口，交互插件扩展接口、π-Frame平台数据访问接口、数据对象模型接口、业务图形控件接口等核心接口。同时π-SDK提供了具有辅助功能的配置文件读取、通用错误异常处理、业务无关通用算法等接口。

开发者可高效开发在“π-Frame平台”上运行的地震数据批处理算法模块和交互应用插件，如图2-53所示。

2.应用集成工具（π-Tools）

应用集成环境还提供了一系列基于Eclipse的辅助工具，配合模块开发阶段的调试、验证和开发完成后的打包、发布，帮助开发者高效完成开发。主要包含以下几个辅助工具。

（1）模块基准测试工具　在模块开发编码初期，IDE的项目新建向导会为开发者自动创建单元测试框架代码，方便开发者在编码阶段保证各接口的正确性和稳定性。

在模块开发完成时，IDE提供了自主开发的性能及稳定性测试工具，此工具将模拟真实场景，执行大数据量和计算量的测试来检验模块，如图2-54所示。

（2）自动化功能测试工具　该工具配套提供模型源数据和结果数据、自动化生产功能测试报告，模型数据随版本更新不断调优，如图2-55所示。

（3）一键打包发布工具

该工具是在模块开发完成后，将编译后的模块及其附属文件整合成一个预定义格式的模块包文件，这个模块包可以直接安装至π-Frame应用系统，也可发布至在线应用商店供应用者下载使用。

申鹏琳（北京群智合信息科技股份有限公司）

gFacies沉积相绘图数字工作台方案

一、产品介绍

gFacies是一套以自然模式进行交互式沉积相研究与绘图的数字化集成系统，由硬件系统和软件系统两部分组成（见图2-56）。硬件系统的核心为一个数位屏（主屏）及两个（或多个）触控显示器（辅助屏），另外还包括一个台式主机和一个可升降组合桌台。软件系统是专门为新的触控屏和数位屏设备研发的沉积相多维解释与绘图的软件，支持通过触控手势与高精度电子笔手绘方式进行最自然和友好的交互操作，摒弃传统的铅笔、鼠标、键盘等低效的操作工具。gFacies可彻底改变传统地质工作模式，让地质工作者在保持最自然的手绘图件、手工解释工作体验的基础上，融入高科技感的软硬件设施，可极大地提高工作效率和精度，从而带来石油行业地质工作方式的变革。

二、产品功能与特色

1.数字墨迹带来最自然的绘图体验

采用数字墨迹技术，通过高精度的数位屏和压感式数位笔（也称电子笔）相结合，提供最接近自然书写和描绘的输入方式，来进行沉积相带线的勾绘和编辑。

软件中通过对沉积相带线的专业化描述，进行了操作的优化。可自动对笔迹进行矢量化与平滑处理，自动处理手绘线之间的相交、相切、连接、截断等关系。可方便地通过自动生成的曲线节点和锚点进行形态编辑。添加、删除、擦除、修改操作状态自由切换，方便快捷。

因为绘图方式最自然，即使操作时间再长，也不会带来身体上和手腕上的负担，操作始终如一地轻松友好。

因为绘图方式最直接，通过数字笔的输入，可最真实地捕捉和表达地质认识，解放地质人员的思维，真实还原地质人员的思想。

2.多屏互动融合多维度地质信息

提供多个显示屏来展示多视图、多维度、多学科的信息，并实现信息间的关联和互动，最大限度地帮助地质人员建立沉积相空间模式，确定区域相类型，精细描绘相带边界。

在进行平面相图绘制过程中，可提供的参考信息包括：井点测井相、岩相、储层参数信息，解释区域的垂向连井剖面、沉积相剖面、地震剖面等剖面图，横向的砂岩等厚图、有效厚度等值图、砂地比图等平面图。多种信息可同时展示到主屏和多个辅助屏上，并进行空间位置的信息联动。参考图件可根据研究区域的变化实时地动态更新。

通过触控手势的操作，可方便多维（井点、剖面、平面）地质信息的切换，使得地质人员有了全方位的视角。还可以任意地进行图件的缩放和移动，使得地质人员既能掌控全局又能关注局部细节。

3.多种地质约束实现智能化沉积相自动成图

除了交互绘图方式外，还提供了考虑多种地质约束的智能化沉积相自动绘图功能。研发了一套先进的沉积相带图成图算法，根据单井相自动勾绘相边界、自动处理相带交接关系、自动生成相带连通区域。

自动成图考虑的因素包括了沉积模式、相序、相变接触关系、物源方向、河道连通性、河道长宽比等。各种地质因素均经过了参数建模进行量化，实现了地质模式的数学描述。如枝状三角洲与坨状三角洲相比，其河道更连续延伸长，则可通过井点间相的连通强度进行量化和表达。

沉积相智能化成图技术使得复杂的沉积相图的自动绘制成为可能，通过对大量地质认识、地质模式的模型化和量化实现的自动成图算法，可生成最为接近人为认识的，最能满足地质规律的沉积相带图。

三、应用案例

1.应用背景

zs开发区块为某油田主力产油区，属河流-三角洲沉积体系，处于松辽盆地中央坳陷区内大型背斜构造带中部。

目前该区块的大量剩余油分布在单砂体注采不完善的部位，为了进一步挖掘潜力，只有做好单砂体和沉积微相研究，才能更加准确地揭示油田注采连通特征，不断改善特高含水器油田开发调整效果，提高采收。因此沉积相研究及相图绘制在日常工作中占据了大量工作时间，且目前主要存在以下几个问题：

（1）井多（2881口），层多（98个沉积单元），数据量大，原有软件在大数据支持方面明显不足，工区数据不但要分多次加载，且成图速度较慢。

（2）原来的沉积相自动绘图方法无法考虑更多地质因素，局部相间接触关系处理效果一般，成果利用率有待提升。

（3）原有相图对局部地区刻画不够精细，手工修改及编辑方式相对单一。

2.应用效果

通过引入gFacies沉积相绘图数字工作台，该采油厂彻底改变了沉积相绘图工作模式，具体体现在以下几个方面。

（1）在平面底图中快速生成参考信息：带有剖面信息的平面底图是绘制沉积相图中必不可少的重要参考信息。原来生成一张底图需要约5min时间，使用gFacies，只需要35s的时间，即可生成2881口井的多信息底图，如图2-57、图2-58所示。

（2）自动成图效果提升：除了手工交互绘图方式外，gFacies还提供了考虑多种地质约束的智能化沉积相自动绘图功能。新算法可将各种地质因素进行量化，自动勾绘相边界、自动处理相带交接关系、自动生成相带连通区域，如图2-59所示。

（3）软件操作效率的提升：除了提供最自然的手绘方式进行相图的绘制，满足研究人员对于细节的刻画要求，软件还提供了替换线、删除段、编辑耳朵点等十余种点线编辑方式，相比传统绘图编辑方式，操作效率至少提升40％，如图2-60所示。

（4）用户体验的提升：多屏互动、触控技术的应用，井点相数据检查等多种实用工具的提供，为用户带来了一种全新的绘图体验，保证工作效率的同时，加强了人与机器的交流互动，更加提升了工作人员的愉悦感，如图2-61所示。

董旭淼、袁钢辉（北京金阳普泰石油技术股份有限公司）