朱正平，潘仁芳，馬 杰，李功權(quán)，么景臣，陳 哲

（1．長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100； 2．中國石油大港油田公司信息中心，天津大港 300280； 3．哈里伯頓國際公司北京辦事處，北京 100004）

中國石油勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化方案及解決措施
——以大港油田為例

朱正平1，潘仁芳1，馬 杰2，李功權(quán)1，么景臣3，陳 哲2

（1．長江大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，湖北武漢 430100； 2．中國石油大港油田公司信息中心，天津大港 300280； 3．哈里伯頓國際公司北京辦事處，北京 100004）

中國石油勘探開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)是基于各專業(yè)縱向發(fā)展、相互獨(dú)立開發(fā)的，在統(tǒng)一、規(guī)范的勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)上難以直接運(yùn)行，系統(tǒng)應(yīng)用效率低．基于勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)中存在EPDM數(shù)據(jù)模型覆蓋面不夠、綜合應(yīng)用層共享程度低、針對性差、數(shù)據(jù)傳輸與同步工作量大等問題，分析系統(tǒng)架構(gòu)制約因素，提出優(yōu)化方案和關(guān)鍵技術(shù)：利用異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成技術(shù)，以中心主數(shù)據(jù)庫模型擴(kuò)展為基礎(chǔ)，搭建邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層，分析并制定應(yīng)用系統(tǒng)集成及接口開發(fā)技術(shù)和框圖．大港油田現(xiàn)場應(yīng)用表明：系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化方案豐富了服務(wù)總線的應(yīng)用組件，能夠滿足油田科研信息化生產(chǎn)需求．

勘探開發(fā)信息化；系統(tǒng)架構(gòu)；數(shù)據(jù)模型；優(yōu)化方案；數(shù)字油田

0 引言

信息化建設(shè)是提高競爭力、獲得更大收益的有效手段之一，也是全球石油公司的研究熱點(diǎn)．美國前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”概念，引發(fā)全球石油及能源服務(wù)公司的關(guān)注［1—2］．國外石油公司在無線遙感、現(xiàn)場實(shí)時(shí)傳輸、隨鉆錄井及隨鉆測井等領(lǐng)域［3—6］取得進(jìn)展，對提高油田工作效率、降低油氣生產(chǎn)成本等起重要作用［7—11］．我國石油公司也推進(jìn)油田信息化系統(tǒng)建設(shè)［3］，中國石油大慶油田有限責(zé)任公司率先提出“數(shù)字油田”概念［4］，開展數(shù)字油田信息化建設(shè)綱要設(shè)計(jì)，制定“十一五”油田信息規(guī)劃綱要［5—6］．勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)是“數(shù)字油田”建設(shè)的重要組成部分．

我國勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)是中國石油按照信息技術(shù)總體規(guī)劃，建立覆蓋全油田的規(guī)范、統(tǒng)一、安全、高效的勘探開發(fā)數(shù)據(jù)管理服務(wù)體系，符合國際通用標(biāo)準(zhǔn)的一體化數(shù)據(jù)模型．該系統(tǒng)架構(gòu)以勘探與生產(chǎn)技術(shù)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（簡稱“A1系統(tǒng)”）和油氣水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（簡稱“A2系統(tǒng)”）數(shù)據(jù)庫為主數(shù)據(jù)庫層，連接數(shù)據(jù)源層和綜合應(yīng)用層，規(guī)范工作流程，實(shí)現(xiàn)勘探開發(fā)一體化，提高業(yè)務(wù)規(guī)劃與決策的科學(xué)性．基于中國石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型（Exploration Production Data Model，簡稱EPDM）構(gòu)建的A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫難以覆蓋勘探開發(fā)應(yīng)用過程中所有數(shù)據(jù)類型，需要根據(jù)各油田實(shí)際業(yè)務(wù)需求不斷完善；基于EPDM的勘探開發(fā)信息化應(yīng)用系統(tǒng)及接口開發(fā)不夠完善，影響系統(tǒng)應(yīng)用效率，有必要調(diào)整與優(yōu)化現(xiàn)行系統(tǒng)架構(gòu)，以滿足油田實(shí)際應(yīng)用需求．

1 系統(tǒng)架構(gòu)

自2002年，中國石油在各油田公司構(gòu)建A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，為建設(shè)數(shù)字油田起到較大推動作用．在分析中國石油各油田公司現(xiàn)狀與需求、借鑒國際石油公司信息化建設(shè)實(shí)踐及行業(yè)發(fā)展趨勢基礎(chǔ)上，該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫形成中國石油A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫架構(gòu)設(shè)計(jì)方案，成為我國現(xiàn)行勘探開發(fā)信息化建設(shè)的主流架構(gòu)設(shè)計(jì)方案［12］．該設(shè)計(jì)方案劃分為數(shù)據(jù)源層、專業(yè)數(shù)據(jù)庫層、主數(shù)據(jù)庫層及綜合應(yīng)用層4個(gè)層次（見圖1）：

圖1 勘探開發(fā)信息化建設(shè)系統(tǒng)架構(gòu)Fig．1 System frame diagram of exploration development informationization construction

（1）數(shù)據(jù)源層：根據(jù)數(shù)據(jù)屬性對數(shù)據(jù)分類，為系統(tǒng)存儲作準(zhǔn)備；負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的錄入、實(shí)時(shí)傳輸和質(zhì)量控制．在已有專業(yè)數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，根據(jù)數(shù)據(jù)采集標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確、及時(shí)、高質(zhì)量地采集油氣田勘探開發(fā)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)項(xiàng)與數(shù)據(jù)源映射的唯一性，同時(shí)要求不能拆分同一業(yè)務(wù)活動的數(shù)據(jù)集，且源數(shù)據(jù)集不能跨業(yè)務(wù)單元；數(shù)據(jù)庫輸入信息必須通過質(zhì)量檢測機(jī)制，數(shù)據(jù)質(zhì)量審核后存入相關(guān)專業(yè)數(shù)據(jù)庫．

（2）專業(yè)數(shù)據(jù)庫層：為主要數(shù)據(jù)庫存儲層，用戶主要是油田公司各二級單位科研和管理人員．支持油田公司各采油廠級、專業(yè)服務(wù)公司進(jìn)行各專業(yè)數(shù)據(jù)的采集、管理和應(yīng)用，支撐各自專業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)研究；分析、加工和整理專業(yè)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)后，按要求定期傳送到主數(shù)據(jù)庫．

（3）主數(shù)據(jù)庫層：以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫模型技術(shù)和集中的數(shù)據(jù)存儲策略為指導(dǎo)，建立油田級的勘探開發(fā)一體化主數(shù)據(jù)庫，保護(hù)各類高質(zhì)量、高價(jià)值的數(shù)據(jù)，同時(shí)為綜合應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)源．

（4）綜合應(yīng)用層：以滿足油田業(yè)務(wù)需求為目標(biāo)，通過對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加工、分析與處理，構(gòu)建油田地質(zhì)和油藏模型；根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及時(shí)作出更新，指導(dǎo)業(yè)務(wù)人員開展日?？碧缴a(chǎn)研究任務(wù)．

以構(gòu)造解釋為例（見圖1），箭頭表示數(shù)據(jù)流．首先將現(xiàn)場采集的勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（鉆井、錄井、測井、試井等）和地震數(shù)據(jù)體等按專業(yè)需求初步加工、整理后傳輸?shù)礁鲗I(yè)數(shù)據(jù)庫；然后對從專業(yè)數(shù)據(jù)庫中提取的勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)體等進(jìn)一步加工、整理，同步傳至統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型的A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，搭建勘探開發(fā)一體化研究數(shù)據(jù)平臺層；最后通過自定義接口工具或工區(qū)備份恢復(fù)模塊（OpenWorks工區(qū)）為各專業(yè)應(yīng)用軟件（如GeoFrame、OpenWorks）分發(fā)測井曲線、地質(zhì)分層、地震數(shù)據(jù)體等數(shù)據(jù)，并審查構(gòu)造解釋成果數(shù)據(jù)（如斷層、層位、構(gòu)造圖等），更新至A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中．

該系統(tǒng)架構(gòu)方案側(cè)重于數(shù)據(jù)源層、專業(yè)數(shù)據(jù)庫層和主數(shù)據(jù)庫層的建設(shè)，對基于A1、A2系統(tǒng)的應(yīng)用層研究相對較少，除了對基于A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫動態(tài)查詢的水晶報(bào)表和基于靜態(tài)綜合查詢與瀏覽的PE系統(tǒng)應(yīng)用外，對其他系統(tǒng)應(yīng)用仍獨(dú)立運(yùn)行在各專業(yè)數(shù)據(jù)庫上，難以兼容和共享．因此，需進(jìn)一步擴(kuò)展開發(fā)綜合應(yīng)用層功能，使其滿足業(yè)務(wù)需求．

2 制約因素

（1）EPDM限制綜合應(yīng)用層對數(shù)據(jù)類型的要求．EPDM是以石油技術(shù)開放標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（Petrotechnical Open Standards Consortium，簡稱POSC）制定的Epicentre模型為標(biāo)準(zhǔn)，蘭德馬克公司的工程數(shù)據(jù)模型（Engineering Data Model，簡稱EDM）和中國石油工程數(shù)據(jù)模型（PetroChina EDM，簡稱PCEDM）為基礎(chǔ)，根據(jù)A1、A2項(xiàng)目規(guī)范要求，吸收中國石油勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型（PCDM）成果，涵蓋勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的一體化數(shù)據(jù)模型．

EPDM是將勘探開發(fā)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)經(jīng)加工、重組、集成后的一體化數(shù)據(jù)模型，主要由基本實(shí)體、地球物理、鉆井、地質(zhì)錄井、測井、試油試采、樣品實(shí)驗(yàn)、地質(zhì)油藏及生產(chǎn)測井等部分組成，包括173張數(shù)據(jù)表和4 355個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)．為降低數(shù)據(jù)冗余，以致缺少部分關(guān)鍵過程及成果數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)模型存在一定局限性．以地球物理應(yīng)用為例，EPDM主要包括重力、磁法、電法、化學(xué)、放射性、地震勘探等地球物理勘探方法獲取的工區(qū)、工程施工、野外采集等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，但沒有納入構(gòu)造解釋層位、斷層線及構(gòu)造等值線等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，應(yīng)用時(shí)需要對模型進(jìn)一步擴(kuò)展．

（2）應(yīng)用系統(tǒng)共享程度低、缺乏針對性．首先，中國石油各油田公司已建立較為成熟的勘探開發(fā)專業(yè)數(shù)據(jù)庫，并基于各專業(yè)數(shù)據(jù)庫開發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)，但無法直接運(yùn)行在邏輯中心主數(shù)據(jù)庫上，應(yīng)用系統(tǒng)間的共享和溝通程度不高，不能為油田的決策提供全面信息咨詢服務(wù)．其次，從數(shù)據(jù)流的角度，不同系統(tǒng)應(yīng)用對數(shù)據(jù)提取、分析、加工和返回，以及對數(shù)據(jù)交互性的要求存在較大差異，如數(shù)據(jù)瀏覽、查詢等任務(wù)需要訪問廣泛數(shù)據(jù)類型，對交互性要求不高；地震解釋等專業(yè)應(yīng)用需要很強(qiáng)的交互性操作，應(yīng)用過程依賴于頻繁的交互式數(shù)據(jù)流．對系統(tǒng)應(yīng)用任務(wù)缺少針對性分類，導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)據(jù)交換層的任務(wù)需求對某些研究任務(wù)亢余，對另外研究任務(wù)不夠的現(xiàn)象．

（3）數(shù)據(jù)接口開發(fā)包缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)．在現(xiàn)有勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)中，連接主數(shù)據(jù)庫層和綜合應(yīng)用層的主要接口工具為PowerExlore和OpenSpirite，智能化程度不高，兩個(gè)層次間數(shù)據(jù)傳輸主要采用2種方式：由PowerExlore和OpenSpirite通過傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)格式的導(dǎo)入導(dǎo)出形式，如GeoFrame、Jason等成熟商業(yè)軟件，相當(dāng)于增加中間處理過程，間接完成數(shù)據(jù)傳輸任務(wù)；與A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫有類似數(shù)據(jù)模型的OpenWorks綜合解釋平臺，可以通過軟件中內(nèi)置工區(qū)備份恢復(fù)模塊操作完成，可減少部分工作量，但難以達(dá)到智能化要求．

3 優(yōu)化方案和關(guān)鍵技術(shù)

在制定優(yōu)化方案時(shí)，在現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)基礎(chǔ)上，針對制約因素加以改進(jìn)和優(yōu)化，進(jìn)而提出優(yōu)化方案：（1）構(gòu)建全面、統(tǒng)一的勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)庫；（2）構(gòu)建分類合理、與數(shù)據(jù)庫層真正分離的綜合應(yīng)用層；（3）實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的互連互通．

相應(yīng)優(yōu)化方案采取4項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)：（1）勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與擴(kuò)展；（2）異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的解析與映射；（3）企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成；（4）應(yīng)用系統(tǒng)接口開發(fā)．其中（1）和（2）的實(shí)現(xiàn)是優(yōu)化方案的主要技術(shù)環(huán)節(jié)；（3）和（4）是在數(shù)據(jù)庫建設(shè)基礎(chǔ)上，構(gòu)建分類合理且與數(shù)據(jù)庫真正分離的綜合應(yīng)用層的主要途徑．

3．1 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與擴(kuò)展

數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與擴(kuò)展是以業(yè)務(wù)需求為驅(qū)動，在EPDM基礎(chǔ)上，以POSC為標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合相關(guān)業(yè)務(wù)知識，提取業(yè)務(wù)需求的邏輯內(nèi)涵，確定模型設(shè)計(jì)的表空間和結(jié)構(gòu)．對比模型間的差異，根據(jù)模型的業(yè)務(wù)需求研究設(shè)計(jì)與擴(kuò)展方案，進(jìn)而進(jìn)行模型的擴(kuò)展．

以地球物理業(yè)務(wù)為例，數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)與擴(kuò)展包括：

（1）業(yè)務(wù)需求分析．根據(jù)工作原理不同，地球物理勘探方法分為化學(xué)、磁法、電法、地震、重力和放射性勘探等，通過地球物理勘探方法從不同角度獲取地層物理信息，利用相應(yīng)的地球物理研究方法對地層信息進(jìn)行分析、處理、反演和解釋，進(jìn)而確定地下構(gòu)造和油氣分布規(guī)律．

（2）模型對比分析．原EPDM描述地球物理專業(yè)各數(shù)據(jù)表之間的實(shí)體聯(lián)系，以工區(qū)表為主表，僅存儲工區(qū)、工程施工和野外采集等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，其中“工區(qū)，ID”字段是工區(qū)名稱唯一標(biāo)識碼，與其他子表的工區(qū)碼構(gòu)成工區(qū)聯(lián)系．必須先在主表中存入工區(qū)數(shù)據(jù)，然后各子表才能存入對應(yīng)工區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)（見圖2），缺少地球物理方法的解釋成果信息．由于地震勘探是地球物理研究的重要手段，應(yīng)增加地震解釋成果數(shù)據(jù)．

圖2 擴(kuò)展前的地球物理基本實(shí)體模型Fig．2 Model of geophysics base entity before extension

（3）模型擴(kuò)展方案．增加地震解釋成果數(shù)據(jù)，如區(qū)域地質(zhì)反射層、地震解釋層位、解釋斷層線和解釋等值線等．其中，“區(qū)域地質(zhì)反射層”屬于區(qū)域性的地質(zhì)層位數(shù)據(jù)，應(yīng)擴(kuò)展至“地質(zhì)油藏”下的“區(qū)域地質(zhì)”包中，做為“地質(zhì)單元”的子表；“地震解釋層位”應(yīng)擴(kuò)展為EPDM中“地震解釋成果基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”和“區(qū)域地震反射層”的子表；“地震解釋斷層線”、“地震解釋等值線”應(yīng)擴(kuò)展為“地震解釋層位”的子表，擴(kuò)展方案見圖3．

圖3 擴(kuò)展后新增的地球物理表模型Fig．3 Added table model of geophysics base entity after extension

3．2 異構(gòu)數(shù)據(jù)庫解析與映射

各專業(yè)數(shù)據(jù)庫實(shí)體的模型類型不同（如Oracle、SQL Server等關(guān)系型數(shù)據(jù)庫模型），主要數(shù)據(jù)庫存儲結(jié)構(gòu)差異較大，為典型的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)．為實(shí)現(xiàn)專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)集成，建立勘探開發(fā)一體化中心主數(shù)據(jù)庫，采用實(shí)現(xiàn)方式：（1）構(gòu)建實(shí)體中心主數(shù)據(jù)，通過開發(fā)數(shù)據(jù)遷移接口并定時(shí)自動執(zhí)行接口程序，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動化遷移同步；（2）構(gòu)建虛擬中心主數(shù)據(jù)庫，通過建立基于元數(shù)據(jù)模型的異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的映射關(guān)系，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)數(shù)據(jù)庫集成［13—14］．文中采取第（2）種方式實(shí)現(xiàn)專業(yè)數(shù)據(jù)庫集成．

根據(jù)映射層次不同，映射關(guān)系分為模式層對應(yīng)關(guān)系、表間對應(yīng)關(guān)系和字段間對應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)過程包括：（1）確定映射源數(shù)據(jù)庫與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，將邏輯中心主數(shù)據(jù)庫設(shè)定為目標(biāo)數(shù)據(jù)庫，將A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫及其他各專業(yè)數(shù)據(jù)庫設(shè)定為源數(shù)據(jù)庫；（2）確定表級映射關(guān)系，即目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中的表與源數(shù)據(jù)庫中的表的對應(yīng)關(guān)系，是以元數(shù)據(jù)的形式存儲在目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中，主要描述目標(biāo)表與源表的映射模式和映射規(guī)則公式；（3）在表級映射基礎(chǔ)上，進(jìn)一步細(xì)化映射關(guān)系，確定字段間映射關(guān)系［15—17］．以分析化驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)用中壓汞法毛管壓力曲線測定數(shù)據(jù)為例，描述異構(gòu)數(shù)據(jù)庫的解析與映射過程：

（1）確定映射模式：源數(shù)據(jù)庫為分析化驗(yàn)專業(yè)庫，目標(biāo)數(shù)據(jù)庫為邏輯中心主數(shù)據(jù)庫．

（2）確定表級映射：源數(shù)據(jù)庫的映射表為壓汞法毛管壓力曲線測定數(shù)據(jù)表（AJHW05—1），目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的映射表對應(yīng)為樣品數(shù)據(jù)表（SE—SAMPLE—DATA）、樣品分析項(xiàng)目數(shù)據(jù)表（SE—SAM PLE—ANALY—SIS—PROJ）和樣品分析指標(biāo)數(shù)據(jù)表（SE—SAMPLE—ANALYSIS—IDX—DATA）．

（3）視圖定制與實(shí)現(xiàn)：首先建立源數(shù)據(jù)庫與目標(biāo)數(shù)據(jù)庫中表的字段級映射關(guān)系，然后根據(jù)映射關(guān)系，定制3張和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫的映射表對應(yīng)的視圖（V—SE—SAMPLE—DATA，V—SE—SAMPLE—ANALYSIS—PROJ和V—SE—SAID—GAS—WATER）；通過編程完成字段級映射關(guān)系．主要字段屬性包括樣品編號、壓力點(diǎn)號、毛管壓力、汞飽和度、退汞飽和度、飽和度增量、累積進(jìn)汞量、孔隙半徑和J函數(shù)．如實(shí)現(xiàn)退汞飽和度（字段屬性）字段映射的SQL語句為：

3．3 企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成

現(xiàn)行企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)彼此獨(dú)立，業(yè)務(wù)應(yīng)用缺乏聯(lián)系，為實(shí)現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)向集成性、綜合性轉(zhuǎn)變，要求集成并連接現(xiàn)行應(yīng)用系統(tǒng)，共享信息和業(yè)務(wù)處理應(yīng)用，延長生命周期．

面向服務(wù)的架構(gòu)（Service Oriented Architecture，簡稱SOA）是一個(gè)開放、可擴(kuò)展、可組合的分布式軟件架構(gòu)模型；它通過定義的良好接口和規(guī)則，將應(yīng)用程序的不同功能單元聯(lián)系起來，是現(xiàn)實(shí)企業(yè)應(yīng)用集成的最佳途徑．接口定義方式獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言，使異構(gòu)系統(tǒng)中的服務(wù)以一種統(tǒng)一、通用的方式進(jìn)行交互．

實(shí)現(xiàn)SOA模式的企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)集成，主要手段是采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（Webservice）和企業(yè)服務(wù)總線（En—terprise Service Bus，簡稱ESB）．基于ESB的多層SOA應(yīng)用系統(tǒng)集成模式（見圖4），分為系統(tǒng)層、總線層、服務(wù)層、業(yè)務(wù)層和應(yīng)用集成層．應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)過多年維護(hù)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，代碼間關(guān)系盤根錯(cuò)節(jié)，令人難以理解．因此，首先需要從現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)中找出能夠作為服務(wù)發(fā)布的邏輯業(yè)務(wù)功能，并從相應(yīng)的應(yīng)用系統(tǒng)源代碼中提取出能夠承載該服務(wù)業(yè)務(wù)功能的代碼；然后對可重用代碼進(jìn)行清洗、包裝和發(fā)布服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對提取的可重用的服務(wù)及新開發(fā)的服務(wù)以松耦合的方式進(jìn)行集成，并以服務(wù)總線的形式，通過業(yè)務(wù)流程分析實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的集成改造，以及快速部署新的應(yīng)用系統(tǒng)．

圖4 基于ESB的SOA多層架構(gòu)應(yīng)用系統(tǒng)集成模式Fig．4 Application system integration model of SOA multi—layer framework based ESB

3．4 應(yīng)用系統(tǒng)接口開發(fā)

數(shù)據(jù)的有效應(yīng)用體現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫方面，即建立高效的、基于業(yè)務(wù)需求的視圖，視圖是業(yè)務(wù)專家對業(yè)務(wù)的提煉成果．

在建設(shè)邏輯中心主數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，應(yīng)用系統(tǒng)接口開發(fā)通過數(shù)據(jù)庫視圖和基于視圖的WebService方式實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)過程見圖5．首先，以擴(kuò)展后的EPDM為目標(biāo)，以經(jīng)業(yè)務(wù)專家提煉的業(yè)務(wù)需求為主導(dǎo)，創(chuàng)建應(yīng)用層視圖；然后，根據(jù)各應(yīng)用服務(wù)組件對數(shù)據(jù)的個(gè)性化需求，通過編程的方式完成數(shù)據(jù)的個(gè)性化數(shù)據(jù)接口定制；最后，通過WebService方式，以服務(wù)的形式發(fā)布數(shù)據(jù)接口，注冊到企業(yè)服務(wù)總線，為應(yīng)用軟件提供數(shù)據(jù)庫訪問服務(wù)，滿足個(gè)性化數(shù)據(jù)需求．

圖5 應(yīng)用系統(tǒng)接口開發(fā)框圖Fig．5 Diagram of application system interface development

應(yīng)用系統(tǒng)接口隔離應(yīng)用軟件對數(shù)據(jù)庫的直接訪問，通過與元數(shù)據(jù)權(quán)限結(jié)合，將用戶訪問數(shù)據(jù)的權(quán)限控制到字段和記錄級別，提高數(shù)據(jù)服務(wù)的安全性，實(shí)現(xiàn)從中心主數(shù)據(jù)庫向應(yīng)用層的數(shù)據(jù)傳輸與同步，自動化程度高．

4 優(yōu)化結(jié)果

根據(jù)優(yōu)化方案構(gòu)建的新的系統(tǒng)架構(gòu)保留數(shù)據(jù)源層、專業(yè)數(shù)據(jù)庫層和綜合應(yīng)用層，原系統(tǒng)架構(gòu)中的主數(shù)據(jù)庫層優(yōu)化為邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層（見圖6），數(shù)據(jù)源層基本維持原狀，主要優(yōu)化結(jié)果：

圖6 優(yōu)化后的勘探開發(fā)信息化建設(shè)系統(tǒng)架構(gòu)Fig．6 Optimized system frame diagram of exploration development informationization construction

（1）專業(yè)數(shù)據(jù)庫層：將A1、A2實(shí)體數(shù)據(jù)庫納入專業(yè)數(shù)據(jù)庫的組成部分，保持A1、A2系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與各專業(yè)數(shù)據(jù)庫之間的數(shù)據(jù)傳輸與同步不變，各專業(yè)數(shù)據(jù)庫仍作為初步加工后源數(shù)據(jù)的存儲層；A1、A2數(shù)據(jù)庫作為經(jīng)過驗(yàn)證和分析研究后的高質(zhì)量靜態(tài)資產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲層、動態(tài)數(shù)據(jù)存儲層．

通過應(yīng)用系統(tǒng)集成的方式將各專業(yè)數(shù)據(jù)的應(yīng)用系統(tǒng)集成到綜合應(yīng)用層，專業(yè)數(shù)據(jù)庫層僅承擔(dān)數(shù)據(jù)的存儲、讀取和管理等功能，實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用服務(wù)層的真正分離，提高數(shù)據(jù)管理的可操作性和工作效率．

（2）邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層：包含油田勘探、開發(fā)各專業(yè)全部業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，提供嚴(yán)格數(shù)據(jù)規(guī)范、自動集成、自動分發(fā)、統(tǒng)一管理、集中存儲、個(gè)性化發(fā)布的一體化的解決方案．為勘探開發(fā)業(yè)務(wù)專家和應(yīng)用軟件提供“一站式”數(shù)據(jù)服務(wù)，使油田勘探開發(fā)業(yè)務(wù)的一體化管理與研究成為可能．分為統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口開發(fā)包SDK、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫庫整合及勘探開發(fā)一體化數(shù)據(jù)模型3個(gè)層次，分別對應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)（1）、（2）和（4）．

邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫層與綜合應(yīng)用層的無縫鏈接與智能傳輸功能，是數(shù)據(jù)服務(wù)與應(yīng)用服務(wù)分離的核心組件，向下通過異構(gòu)數(shù)據(jù)庫互連互通技術(shù)，實(shí)現(xiàn)邏輯中心主數(shù)據(jù)庫與數(shù)據(jù)庫層各實(shí)體數(shù)據(jù)庫的無縫鏈接和數(shù)據(jù)庫整合；向上通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)接口開發(fā)包SDK為各應(yīng)用軟件定制相應(yīng)的接口程序，實(shí)現(xiàn)邏輯中心主數(shù)據(jù)庫與綜合應(yīng)用層無縫鏈接或智能傳輸．

（3）綜合應(yīng)用層：綜合應(yīng)用層分為項(xiàng)目研究、動態(tài)綜合查詢與分析、靜態(tài)綜合查詢與分析及綜合決策應(yīng)用評價(jià)系統(tǒng)等部分．

項(xiàng)目研究部分繼承現(xiàn)有A1項(xiàng)目研究環(huán)境；動態(tài)綜合查詢與分析部分集成現(xiàn)有水晶報(bào)表等系統(tǒng)；靜態(tài)綜合查詢與分析部分主要來源于專業(yè)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用功能，通過應(yīng)用系統(tǒng)集成研究，將各專業(yè)數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用功能模塊遷移到綜合應(yīng)用層，在平臺架構(gòu)下整合現(xiàn)有功能模塊，并針對業(yè)務(wù)需求，開發(fā)和完善新的功能模塊；綜合決策應(yīng)用評價(jià)系統(tǒng)是綜合應(yīng)用的最高層次，是在動、靜態(tài)綜合查詢與分析和項(xiàng)目研究的基礎(chǔ)上，不受數(shù)據(jù)庫、應(yīng)用軟件及時(shí)間地點(diǎn)限制，供勘探開發(fā)研究和決策管理人員隨時(shí)隨地進(jìn)行井位部署、開發(fā)方案設(shè)計(jì)等，進(jìn)一步完善和加強(qiáng)綜合應(yīng)用層功能．

5 現(xiàn)場應(yīng)用

大港油田結(jié)合油田開發(fā)需求和現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)狀，充分整合現(xiàn)有資源，優(yōu)化現(xiàn)有勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)，初步實(shí)現(xiàn)“一個(gè)中心、兩條主線、三個(gè)層次”的勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)．一個(gè)中心即邏輯中心主數(shù)據(jù)庫，邏輯集成油田現(xiàn)有鉆井、錄井、測井、試油、分析化驗(yàn)等12個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫．兩條主線即數(shù)據(jù)總線（數(shù)據(jù)接口開發(fā)包、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫解析與映射）和服務(wù)總線（應(yīng)用模塊組件），其中，數(shù)據(jù)總線對12個(gè)專業(yè)的模型及EPDM模型進(jìn)行全面映射和管理，包括模型映射、模型升級、代碼管理等功能；服務(wù)總線以中心主數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)庫視圖和WebServices接口實(shí)現(xiàn)．三個(gè)層次即專業(yè)數(shù)據(jù)庫層、邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層和綜合應(yīng)用層．

通過實(shí)施勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化方案，實(shí)現(xiàn)大港油田原有應(yīng)用系統(tǒng)的改造升級，如油藏開發(fā)效果評價(jià)與動態(tài)分析、單井措施地質(zhì)送修設(shè)計(jì)與管理軟件系統(tǒng)、開發(fā)井地質(zhì)設(shè)計(jì)管理系統(tǒng)、儲層損害礦場評價(jià)軟件等24套應(yīng)用系統(tǒng)，全部基于新架構(gòu)下的服務(wù)總線實(shí)現(xiàn)．

基于優(yōu)化后系統(tǒng)架構(gòu)的應(yīng)用不受部門及數(shù)據(jù)庫限制，研究人員使用現(xiàn)有應(yīng)用模塊的同時(shí)，可任意調(diào)用其他應(yīng)用模塊；研發(fā)人員可開發(fā)出基于邏輯中心主數(shù)據(jù)庫新的應(yīng)用模塊，豐富服務(wù)總線的應(yīng)用組件，提高大港油田科研水平和生產(chǎn)效率．

6 結(jié)論

（1）分析中國石油勘探開發(fā)信息化系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀，基于A1、A2數(shù)據(jù)庫的系統(tǒng)架構(gòu)受現(xiàn)有模型設(shè)計(jì)限制，難以滿足勘探開發(fā)信息化業(yè)務(wù)要求；基于A1、A2數(shù)據(jù)庫開發(fā)的應(yīng)用平臺與其他應(yīng)用平臺的接口模塊開發(fā)不足．

（2）在保留原中國石油數(shù)據(jù)源層、專業(yè)數(shù)據(jù)庫層和綜合應(yīng)用層，將原系統(tǒng)架構(gòu)中的主數(shù)據(jù)庫層優(yōu)化為邏輯中心主數(shù)據(jù)庫層的基礎(chǔ)上，邏輯中心主數(shù)據(jù)庫模型將現(xiàn)有A1、A2數(shù)據(jù)庫作為高質(zhì)量資產(chǎn)數(shù)據(jù)庫加以應(yīng)用，避免數(shù)據(jù)庫的重復(fù)建設(shè)，克服系統(tǒng)對現(xiàn)有A1、A2數(shù)據(jù)庫的依賴，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層與數(shù)據(jù)庫層的分離．

（3）開發(fā)連接邏輯中心主數(shù)據(jù)庫和綜合應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口模塊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速、高效和智能傳輸．

（4）對應(yīng)用模塊分類、整合和遷移，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用模塊的集中管理，在繼承現(xiàn)有研究成果的同時(shí)提高綜合應(yīng)用層的運(yùn)行效率．

［1］ 何生厚，韋中亞．“數(shù)字油田”的理論與實(shí)踐［J］．地理學(xué)與國土研究，2002，18（2）：5—7．He Shenghou，Wei Zhongya．The Theory and practice on digital oilfield［J］．Geography and Territoarial Research，2002，18（2）：5—7．

［2］ 崔志忠，李薇薇，李大偉，等．中國石油A1系統(tǒng)勘探開發(fā)協(xié)同工作環(huán)境建設(shè)探索與實(shí)踐［J］．信息技術(shù)與信息化，2010，6（15）：60—64．Cu Zhizhong，Li Weiwei，Li Dawei．PetroChina exploration and development A1systems work environment exploration and practice［J］．Information Technology and Informatization，2010，6（15）：60—64．

［3］ 王權(quán)．大慶油田有限責(zé)任公司數(shù)字油田模式與發(fā)展戰(zhàn)略研究［D］．天津：天津大學(xué)，2003．Wang Quan．The Research on the modes and the developing strategies of digital oilfield of Daqing oilfield Co．Ltd．［D］．Tianjin：Tianjin University，2003．

［4］ 李偉忠，劉明新．?dāng)?shù)字油田、數(shù)字油藏與數(shù)字盆地特征分析［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，33（1）：8—12．Li Weizhong，Liu Mingxin．Analysis of the characteristics of digital oilfields，digital reservoirs and digital basins［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2009，33（1）：8—12．

［5］ 王冬梅，曲京，史浩，等．中國石油數(shù)字油田建設(shè)探索與實(shí)踐——A1、A2從設(shè)計(jì)走向現(xiàn)［J］．信息技術(shù)與信息化，2010，6（3）：14—18．Wang Dongmei，Qu Jing，Shi Hao，et al．Digital oilfield construction of PetroChina research and practice—A1 ＆A2from design to reality［J］．Information Technology and Informatization，2010，6（3）：14—18．

［6］ 李劍峰，肖波，段鴻杰，等．中國石化油田企業(yè)數(shù)據(jù)中心總體框架設(shè)計(jì)［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，36（1）：73—76．Li Jianfeng，Xiao Bo，Duan Hongjie，et al．Design of architectuure for oilfield enterprise data center in SINOPEC［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2012，36（1）：73—76．

［7］ 文必龍，文義紅，牛玉軍，等．建立油田數(shù)據(jù)庫概念模型的方法［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，29（2）：70—72．Wen Bilong，Wen Yihong，Niu Yujun，et al．Methods for modeling conceptual model of oilfield database［J］．Journal of Daqing Petro—leum Institute，2005，29（2）：70—72．

［8］ 常冠華，陳樹民，熊華平，等．大慶油田油氣勘探信息化建設(shè)的成果與特色［J］．中國石油勘探，2009，5（4）：33—40．Chang Guanhua，Chen Shumin，Xiong Huaping，et al．Achievements and characteristics of construction of informational oil and gas exploration in Daqing oilfield［J］．China Petroleum Exploration，2009，5（4）：33—40．

［9］ 王權(quán)．油田信息化的新階段—數(shù)字油田時(shí)代［J］．?dāng)?shù)字化工，2004，5（9）：1—3．Wang Quan．New stage of oilfield information—digital oilfield times［J］．Digital Petroleum ＆Chemical，2004，5（9）：1—3．

［10］ 倪寧暉．江蘇油田地震勘探信息平臺可視化系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用研究［D］．東營：中國石油大學(xué)，2008．Ni Ninghui．Development and application of Jiangsu oilfield seismic prospecting information visualization system［D］．Dongying：Chi—na University of Petroleum，2008．

［11］ 孫金鳳．中國石油企業(yè)源頭數(shù)據(jù)資源建設(shè)架構(gòu)及對策［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，34（4）：67—70．Sun Jinfeng．Original data resources implementation in the oil enterprises in China［J］．Journal of Daqing Petroleum Institute，2010，34（4）：67—70．

［12］ 熊方平．中國石油一體化勘探開發(fā)數(shù)據(jù)模型研究與實(shí)踐［J］．信息技術(shù)與信息化，2010，6（6）：60—64．Xiong Fangping．PetroChina exploration and development data model integration research and practice［J］．Information Technology and Informatization，2010，6（6）：60—64．

［13］ 陳永芳．基于數(shù)據(jù)元的EPDM數(shù)據(jù)字典構(gòu)建及管理模型研究［D］．大慶：東北石油大學(xué)，2011．Chen Yongfan．The study of EPDM data dictionary constructing and model management based on the data element［D］．Daqing：Northeast Petroleum University，2011．

［14］ 楊小槐．勘探開發(fā)數(shù)據(jù)接口系統(tǒng)研究與應(yīng)用［D］．吉林：吉林大學(xué)，2009．Yang Xiaohuai．Research and application on database interface of oil exploration and development［D］．Jilin：Jilin University，2009．

［15］ 田斌，楊帆．?dāng)?shù)據(jù)庫冗余和系統(tǒng)運(yùn)行效率關(guān)系研究［J］．電腦開發(fā)與應(yīng)用，2006，19（5）：40—41．Tian Bin，Yang Fan．Research on relation between database redundancy and program efficiency［J］．Computer Development ＆Ap—plications，2006，19（5）：40—41．

［16］ 陳星童．元數(shù)據(jù)驅(qū)動的EPDM與E＆P數(shù)據(jù)模型雙向映射研究［D］．大慶：東北石油大學(xué)，2012．Chen Xingtong．Research on bidirectional data mapping for EPDM And E ＆P based on meta—data［D］．Daqing：Northeast Petrole—um University，2012．

［17］ 任慶東，李天陽，袁滿，等．基于元數(shù)據(jù)驅(qū)動的通用數(shù)據(jù)遷移工具［J］．大慶石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，35（1）：76—80．Ren Qingdong，Li Tianyang，Yuan Man，et al．Generalized data migration tool based on metadata—driven［J］．Journal of Daqing Pe—troleum Institute，2011，35（1）：76—80．

TP311

A

2095—4107（2013）05—0109—09

DOI 10．3969／j．issn．2095—4107．2013．05．016

2013—04—27；編輯：張兆虹

朱正平（1980—），男，博士研究生，主要從事數(shù)字油田方面的研究．