收稿日期:2004-01-20
基金项目：国家自然科学基金项目资助(50178036)
中图分类号:P208∶PE19 文献标识码:B 文章编号:1672-1586(2004)01-0034-05
基于GIS 技术的“数字油田”建设与应用
毛
锋1
，艾丽双1
，何生厚
2
(1.清华大学建筑学院，北京100084;2.中国石油化工股份有限公司，北京100068)
摘要：石油石化工业是我国的支柱能源工业，石油石化企业的信息化不仅需求迫切，且因其研究对象是
地下流动的物体而变得极其复杂；油田是其企业的主体和利润的主要来源,“数字油田”的建设是石油石化企业信息化成功的关键，由于油田一般空间跨度大、地上地下资料多而复杂,G IS 技术是“数字油田”建设的关键技术；现主要介绍基于GIS 技术建设“数字油田”的技术、方法和应用。关键词：数字油田；油气勘探；油气开发
Construction and Application of Digital Oil Filed Bad on GIS Technology
M AO Feng 1,AI Li -shuang 1,HE Sheng -hou 2
(1.Architecture Colleg e of Tsinghua University ,Beij ing 100084,C hina ;2.SINOPEC Co rp .Ltd .,Beijing 100029,C hina )A bstract :Petrolic and petrochemical industry plays the major role in energy resources in our country .T he information tech -nology w ithin companies of this area is no t only g rea tly demanded ,but also riously complex becau the rearch target is the liquid ma terial underground unen .And the petroleum field produces the main interest and is the chief part of a compa -ny .T he Digital Petroleum Prog ram is the most important step of information constructio n for all petroleum companies :each petroleum field spans wide ;tho data which are aground and underg round are complex and huge capacity ;and GIS technolo -gy is the core par t of the Petroleum Prog ram .T his article introduces uful technolog y ,method and application in such pro -g ram bad on G IS technology .
Key words :digital oil filed ;petroleum and gas exploration ,pe troleum and g as exploitation
1 石油石化企业信息化和“数字油田”
1.1 石油石化企业的信息化
企业信息化的过程就是企业利用现代信息技
术，通过信息资源的深入开发和广泛利用，不断提高科研、生产、经营、管理、决策的效率和水平，进而提高企业的经济效益和竞争力的过程。石油企业的信息化主要包括3个方面:①石油企业科研生产过程的自动化、智能化;②石油企业管理决策的网络化、智能化;③石油企业商务活动的电子化。综合起来，石油企业的信息化主要体现在以下10个方面:①计算机在石油企业的广泛应用;②计算辅助设计用于设计新产品;③石油生产过程控制的自动化;④企业信息管理系统的有效运作;⑤企业管理决策实现智能化;⑥企业内部网对企业的整合;⑦企业外部网对
企业的延伸;⑧基于互联网络技术的电子商务;⑨企业信息化专业队伍建设;⑩企业信息化的标准规范。软件的应用与开发是企业信息化的核心，以软件开发和应用为基础核心的信息技术革命和企业的信息化，正深刻地改变着人类社会的生存和发展方式，使企业信息交流灵活多样、管理决策得以加强、人员职能分配趋于合理，并推动着全球各行各业以前所未有的速度向前发展，软件信息产业的发展和企业的信息化为改造传统石油产业提供了一个良好的机遇。
石油企业是一个多学科、多专业相互配合、相互渗透、协同攻关的知识、技术密集的企业，涉及到油气勘探、油气田开发、钻井工程、地面建设、石油化工、原油储运与销售、物资管理、房产通讯、医疗卫生
第02卷第1期2004年2月
地理信息世界GEOMATICS WORLD
VO L .02 NO .1
Feb .,2004
等方方面面的内容，石油企业的信息化就是在统一的信息平台上建立起不同信息管理系统和专业软件应用系统，实现全企业所有业务的计算机化、自动化、科学化和规范化管理。下面简要介绍石油企业的主要业务和所需的应用软件及信息系统化的主要内容。
1.1.1 油气勘探
油气勘探是石油企业的主业之一，是对计算机的需求最迫切、应用领域最广、发展速度最快的学科。企业的信息化以勘探部署、项目研究、资料处理与解释、油气资源评价和储量计算的全面计算机
化为目标，实现地震、测井、录井、试油试采等资料采集、处理和解释的一体化，实现全企业信息共享。1.1.2 油气田开发
油气田开发是石油行业的核心领域之一。其信息化和软件工作就是要完善和建立起齐全的油气田开发地质、检测、作业、工艺、集输各部分的生产信息采集、处理的网络体系，通过科学计算，进行开发方案优化。在此基础上，实现油田开发地质、采油工艺、生产测井、三次采油生产和科研信息网络查询和应用的一体化。
1.1.3 钻井工程
钻井工程围绕全企业的钻井生产管理和钻井设备及工具的全面管理；钻井过程各种信息的采集与处理，实现计算的网络化和自动化；钻井工艺研究和工程设计；不同地质条件对钻井影响的技术研究；固井质量技术研究及钻井成本控制等方面开展信息化和软件的开发应用，从而提高钻井生产、技术和经营的水平和效益，主要可分：钻井地质、钻井工程、钻井管理和固井工程4个专业。
1.1.4 地面工程
油田地面工程是一个多专业、多学科的综合性行业，覆盖面非常广，该行业的信息化建设和软件开发主要在油田地面工程建设规划方案的优化设计领域，计算机辅助设计领域，计算机自动控制领域以
及油、气、水、轻烃计量技术、原油、污水和注水处理技术等领域方面全方位地实现计算机的信息处理及应用，同时加快油田地面工程数据库的建设、开发和应用。主要包括工程勘察专业、油田规划设计专业、工程施工管理、油气初加工专业。
1.1.5 石油化工
石油化工学科的信息化和软件主要围绕生产过程控制、生产管理、经营管理来开展工作。主要包括生产管理、储运管理、工艺工程计算及设计和生产装置检测控制4个部分。该学科的软件以实时数据库为基础，集成各种与生产管理密切相关的应用系统，包括生产监控、数据重整、物料平衡、油品调和、原油储运以及工艺工程计算及分析。
1.1.6 物资管理
物资管理的主要任务是建立物资供销共享信息库，在物资的计划、采购、库存、供应、质量、价格、结算和市场信息等方面实施计算机化，全面实现企业物流的有序进行，提高工作效率，实现资源信息共享，加速资金周转，实现企业物资的“一本帐”管理。
1.1.7 原油储运与销售
主要任务包括：原油储运过程的控制与管理；实现油品与化工产品价格、库存、销售合同、销售业
务的网络信息管理；实现企业联网销售；国内外油品市场分析预测等。
1.1.8 房产物业管理
房产物业管理主要是通过建立住房、小区、维护维修服务管理系统，实现企业住房信息的网络化管理。
1.1.9 其它行业
其它行业主要有：医疗卫生、安全环保、经济管理等。
石油企业信息化框架如图1所示。
1.2 基于GIS技术建设“数字油田”
1.2.1 “数字油田”的认识背景
随着21世纪的到来，一个有视觉冲击力和发展潜力的信息集成应用系统———“数字油田”，在石油界悄然兴起。与计算机业界和市场制造出的“新概念”不同,“数字油田”的出现有着用户需求、技术发展导向、认知思想背景等多方面的真实原因。
油气的获得依赖于人们对地壳上油气藏的认识，因为尚没有在地面直接测定油气藏的方法，石油地质人员只能用间接的方法寻找石油(根据物探、钻探掌握的地质资料进行推断)，开发人员也是根据油气藏的地质资料合理地开采油气。所以，数据的获取、整理、综合分析是油田技术工作的基础。为了提高地质数据的管理和应用效率，促进地质模型的定量化和模拟化研究，数据库的建设在石油地质界一直备受关注。早在20世纪六七十年代许多大型地质数据库系统就在欧美许多国家建立。我国的石油数据库虽然起步稍晚，但在进入90年代以后，随着SQ L产品技术上的成熟和推广，各油田勘探数据库在技术管理和资源建设上已取得巨大进展。石油地质数据是一种在时间、空间上跨度大，结构复杂的庞大的信息体，一般的查询、集合手段调用这些数据显
会计与审计·
35
·
第1期 毛 锋等：基于GIS技术的“数字油田”建设与应用
得非常笨拙和单调，在某种程度上制约了数据库的发展和应用。用什么方法能够把油田或勘探区内的
地质信息整体、灵活、直观地展现出来，是近年来石油数据库的开发者们努力摸索和实践的重要课题
。
图1 石油企业信息化框架
Fig .1 The framework of oil enterpri informationization
20世纪90年代以来，地理信息系统(GIS )平台在石油界得到较为普遍地应用，如石油勘探、油田开发、油田地面建设、石油管道。GIS 不仅突破了传统
的表格、菜单查询的框架，由于利用了人类对图形信息的喜爱和地理查询界面自然的吸引力，软件的运行环境和效果得到企业决策层和地质界的认同。尤其是一些通过地理空间查询，向地下地质空间实体延伸的应用功能，更给人以耳目一新的振奋。由于地理空间查询方式较少受到用户逻辑思维的干扰,GIS 平台又同时是一个信息资源平台,GIS 软件的应用生命周期远远长于其它应用系统或软件。这一层也使GIS 受到开发者和用户的欢迎。
“数字油田”就是GIS 的油田应用，或GIS 应用的增强与扩展。但作为“数字地球”下的“数字油田”有更丰富的资源、更强大的应用和更深刻的内容，并不等于数据库+G IS 。“数字油田”要从“名似”到“神似”还必须在发展中逐步吸收“数字地球”的理论和技术精髓。
1.2.2 “数字油田”的定义
“数字油田”是油田企业的信息基础设施和企业管理层的基础平台。“数字油田”是石油企业组织信息的最佳方式。油气勘探、开发、运输、炼制等生产、经营活动大都是发生在油气探区、矿区和邻近范围。把油田的立体空间内所有确定点的相关数据和信息组织起来，组成能包容地上和地下，企业管理和地质
带欣字的女孩名字工程都在内的信息系统。同时还能获得行政区划、地形、水系、交通等标准空间地理信息图层的支持。“数字油田”的应用是建立在“数字地球”框架下的“在线油田空间信息服务”。油田90%以上的决策信
息与空间定位信息有关，快捷高效、准确准时的地理和空间信息服务，可以保证油田企业工作职能的实现，提高工作效率，降低勘探风险。在使用功能上应实现：界面简易、生动自然，网络漫游、信息表达丰富并提供交互功能。企业“数字油田”是中小型信息平台，目前的技术主体仍然是以地理信息系统(GIS )和数据库(DBMS )为主。
1.2.3 “数字油田”的需求特点
数据是石油工业的第一财富。信息的管理功能和技术经济功能对石油工业尤其是它的上游产业(勘探、开发、钻采)作用极大。石油信息的特点是: 1)规模环境特点：是大规模的野外、海上集群生产和施工。
2)实体特点：对象是隐藏于地下巨大的流动矿体资源。地质实体是研究的中心。
3)信息特点：连续密集的数据采集、时间、空间跨度大，结构复杂，多源分布式。图形是信息的常见的集合形式。
地质构造和油气藏的庞大复杂，勘探开发活动的持续进行以及采集数据的新工艺和分析手段的不断完善，与石油勘探开发有关的数据量急剧增长，对
·
36·地理信息世界 2004年
数据资源的科学管理、有效利用提出新的要求。 考察石油信息平台和各种应用，无论是盆地模拟、油藏描述还是圈闭管理、计划规划、生产管理，它们的共性都是在数字化的基础上，经过逐级的查询、检索，获取数据，完成数据的专业或应用集合，组合成独立的或综合的信息实体对象，再进行计算、统计、模拟、组合，以图形、表格、文字等形式表达其结果。 石油信息的特点之一是它的空间性。石油工业生产资源的主体(油井、物探、测线、油气水管线、地下的构造、油气田、油田地面建筑)都有它的空间地理属性。如果用地理属性把这些油田实体叠加到电子地图(GIS )上，就可以实现地图与数据库实体的双向查询。油田主要是信息实体(油井、测线、构造)与GIS 空间实体(点、线、面)的一致性；石油信息需要在图形上表现数据与GIS 图形能力的需求统一，促进了GIS 软件在石油界的应用。应用GIS 的石油软件和信息平台，以灵活的可视化操作和可视化展示，给人以耳目一新的感觉。这是开发数字油田，建设油田企业空间基础设施的技术和用户基础。
2 数字油田建设的主要内容
“数字油田”由以下3个部分组成:①基础地理信息：包括国家基础地理信息和油田地理空间信息;
②油田企业的专业数据库;③一个GIS 产品或GIS 实现方案。数字油田的组成与内容和石油企业信息化的内容基本一致，如图2所示
。
员工考核评语大全
图2 数字油田系统Fig .2 Digital oilfield s ystem
瓜的种类 “数字油田”系统平台的特点是：参照地球的空间数据管理，基于空间的数据处理和图形展示，以空
间实体为对象组织和查询数据库。所以它的信息管理和处理中心必须是一个GIS 产品或者是GIS 的实现方案。根据早期“数字油田”的开发经验，兼顾“数字地球”的发展，对技术、产品的选择和组合时应考虑以下几点:①有Open G IS 平台特性，软件支持、兼容常用空间数据标准，制备空间数据可在多种GIS 间自动转换，选择能接受3维、4维数据体的平台或技术。②有较强的空间数据处理和空间分析功能。③有遥感和图像处理3维模拟软件包，支持2.5D 或3D 分析和显示功能。④与RDBMS 紧密耦合，通过ODBC 操作数据库。⑤提供OCX 控件产品，支持用户级的二次开发。⑥除GIS 制图功能外，还支持标准工程制图输出。国防教育图片
带婷字的女孩名字
3 “数字油田”建设的实践应用
石油石化行业是我国的支柱能源行业，国家和石油石化企业都非常重视“数字油田”的建设，我国有30多个油田，每个油田的投资每年都是数十亿元，大庆油田、胜利油田这样的大油田每年投资都超过百亿元。以油田研究工作为例，油田的研究机构是油田勘探生产的总参谋部，但油田研究机构全体人员的60%以上时间花在了资料、数据的查找上，如果“数字油田”将油田研究人员的资料数据查找时间从目前的60%以上降为30%，每年为油田就可以带来数千万元的效益。实际上,“数字油田”支持油田各项工作的全过程，因此“数字油田”具有极大的社会效益和经济效益。
“数字油田”已经成为油田企业科研、管理、决策层的基础信息平台。它将对油田的各级信息建设和软件产业起着统领和导向的作用。“数字油田”的应用主要表现在如下几个方面:
1)油气田数据的覆盖面积大，环境差异大，动态变化大,“数字油田”真正做到宏观认识的客观和真实，通过“数字油田”的信息集合方式和能力，为研究人员、管理人员提供了身临其境的虚拟实现功能。
2)油田一般远离城市，资源和设施分散于边远的戈壁、沙漠、草原或海上，许多油田或探区是在人迹罕至的地区。决策和管理层难于感性了解油田的自然环境、地质、工程、建设、交通的真实情况。“数字油田”将油田的复杂性整体、客观地展示给管理
本子封面
者，利于及时掌握情况、客观分析问题和正确处理决策。
3)借助“数字油田”可以获得油田信息以外的基础信息，如地理、地籍、气象、水文等。
·
37·第1期 毛 锋等：基于GIS 技术的“数字油田”建设与应用
4)利用“数字油田”获取信息并编制井筒柱状图和地质、地震剖面图是油田地质的基础工作。
5)“数字油田”为石油地质的研究提供了科学计算的强大工具，为解决时间和空间大跨度的地质过程实验提供了可能性。
个人车辆转让协议6)在“数字油田”支持下的油田自动监控系统，可以将油井生产信息与地质信息叠加在3维空间模型上，为油田开发的优化决策提供直观、动态的信息，实现控制注水、稳定产量、均衡生产、提高采收率的目标。
7)“数字油田”系统具有对油气勘探、开发区范围内的任何一个地方进行研究的能力，也包括对信
息资源建设的指导和监督。参考文献:
[1] 何生厚，毛锋.数字油田的理论设计与实践[M ].北京：科学出
版社,2001.
作者简介:
毛锋(1963-)，男，山东单县人，清华大学建筑学院教授，博士生导师，清华大学石油石化研究中心主任，主要从事GIS 、遥感在城市及石油石化领域中的应用研究。
2004年度中国GIS 协会工作要点
一、协助政府主管部门参与地理信息系统单位市场准入和资格认证的调研，实施办法的征求意见和测绘法相关法规的宣传、普及工作
二、参与地理信息系统相关标准、办法的制定和推广工作
三、继续做好国产软件的测评、标准制定和优秀软件的宣传推广工作四、继续做好地理信息系统优秀应用工程的评选、推广工作
五、做好地理信息系统西部行动的第二年实施，争取在贵州、云南等省组织活动
六、参与北京科博会，举办好专题展览和电子政务专题论坛，支持企业的新产品发布、培训，组织一次大型巡展活动七、举办好第八届年会
八、继续办好《地理信息世界》，开展我与“地理信息世界”有奖征文评选活动，抓好“理论与应用”丛书的出版，办好协会网站
九、抓好团体会员与个人会员的发展工作十、组织好参加CPGIS 瑞典年会的活动
·
38·地理信息世界 2004年
