中国石油勘探开发数据模型标准研究及进展V5-20150825(发表)

-1-中国石油勘探开发数据模型标准研究及进展马涛黄文俊刘景义王铁成黎勇王军（中国石油集团东方地球物理公司信息技术中心，北京，100007）摘要：勘探开发数据模型（EPDM）1.0版是中国石油在“十一五”期间组织建设A1、A2系统过程中形成的勘探开发一体化数据标准。随着“十二五”中国石油信息化建设的不断推进，对上游信息系统集中建设、集成应用、信息共享、协同工作的需求越来越迫切。中国石油针对信息系统基础建设中共同的数据标准、数据模型等发展瓶颈问题，组织开展了卓有成效的研究与升级工作，提出了新的数据模型体系化建设原则，在其指导下，编制了EPDM模型2.0版本，形成了配套体系及多项特色设计，增强了EPDM模型的适用性、实用性和完整性，为“十三五”石油上游专业信息化建设奠定了良好基础。关键词：勘探开发；数据模型；EPDM；模型管理引言在用计算机系统模拟或表述现实世界的过程中，需要按照一定的规则对现实世界客观对象的静态特征、动态特征和完整性约束条件进行抽象和数字化、符号化表述，这个过程就是数据建模的过程，对客观对象本身特征及相互之间联系的表述即为数据模型。通常，数据模型包括概念模型、逻辑模型和物理模型。在企业信息化建设过程中，统一业务标准的基础就是要统一数据模型标准。在石油上游业务领域，有多个国际性的标准化组织，如：SLC（StandardsLeadershipCouncil）、Energistics/POSC、PPDM、SEG、SPE、API等，致力于石油上游业务及相关标准的统一，全球几乎所有大型的油公司及油服公司除拥有自己的企业标准外，还通过加入或资助国际性的标准化组织，参与行业数据标准的研究与制订，共享其研究成果。统一数据标准的最大好处在于提高企业内部及与企业外部之间的信息与数据交换效率，减少企业业务运营与研发成本，提高企业参与国际业务能力及核心竞争力。中国石油作为大型国际化能源公司，在上游信息化建设过程中，高度重视信息与数据的标准化工作，一直致力于标准的持续改进与提升。1997年推出了《勘探开发数据库结构》；2000年，在对SY/T6184-1996《油田开发数据库文件格式》修订的基第一作者简介：马涛，男，教授级高级工程师，中国石油集团东方地球物理公司信息技术中心、北京中油瑞飞信息技术有限责任公司总工程师，现从事数字油田建设与应用研究工作，通讯地址：北京市东城区青龙胡同1号歌华大厦1501室，邮编：100007-2-础上，发布了SY/T6184-2000《油田开发数据库表结构》；2002年推出了《PCDM（2002）中国石油勘探开发数据字典》；基于2010年下发的《石油勘探开发数据模型（EPDM）1.0版本》，2012年发布了《Q/SY1547.1/2/3-2012油气勘探开发数据结构》企业标准；2012年A1系统技术支持中心根据油田业务需求，扩展并发布了《石油勘探开发数据模型（EPDM）1.5版本》，在部分油田得到应用。在“十二五”信息化集成建设的总体要求下，中国石油勘探与生产分公司提出了“面向油气勘探管理业务、面向工程技术综合分析、面向地质综合研究应用、面向专业综合管理和决策支持”的系统建设原则，和“实现勘探与开发一体化、实现工程与地质一体化、实现科研与生产管理一体化、实现动态与静态一体化”的系统建设目标。以“四个面向”和“四个实现”为指导，勘探与生产分公司协同工程技术分公司组织开展了勘探开发专项业务的全面梳理工作，并按照专业化、规范化、标准化的工作模式持续开展石油勘探开发一体化数据模型（EPDM）的升级研究，经过两年多的工作，已完成《石油勘探开发数据模型（EPDM）2.0版本》的编制，并启动标准的测试、评审和完善工作。1EPDM模型标准概述1.1EPDM模型标准及应用情况《中国石油勘探开发数据模型（EPDM）1.0版本》是在中国石油“十一五”信息化项目A1（勘探与生产技术数据管理系统）、A2（油气水井生产数据管理系统）建设过程中形成的重要成果之一。遵循面向对象的模型设计思想，以POSCEPICENTRE国际标准为指导，借鉴了Landmark公司EDM井筒模型标准，融合了中国石油PCDM2002版数据字典，结合中国石油实际业务与管理需要，在大量调研与分析的基础上，编制形成了勘探开发一体化数据模型EPDM，后经进一步整理、审核后，于2012年9月发布了《Q/SY1547.1/2/3-2012油气勘探开发数据结构》石油行业企业标准。《Q/SY1547.1/2/3-2012油气勘探开发数据结构》标准包括勘探开发基础数据、生产数据和技术数据三个分册，分别对油气勘探开发基础实体、油气生产数据和专业技术及成果数据进行了规范和统一，为集团公司“十二五”勘探开发信息系统建设及油气田综合应用系统建设奠定了基础。《中国石油勘探开发数据模型（EPDM）1.0版本》发布后，国内多家油气田公司参照该标准开展油田级中心主库的建设。大庆油田基于A1主库搭建了油田数据资产库，通过数据汇交系统实现了数据的正常化管理，将油田公司60余年的勘探开发数-3-据资产进行了科学有效的管理，为各类科研项目提供了卓有成效的支持，项目数据准备时间由以前的17-20个工作日缩短为2-3工作日以内，提高项目整体效率8%~10%；借助EPDM勘探开发一体化设计，畅通了勘探与开发之间的数据通道，实现了勘探与开发业务之间的数据共享，提高了勘探开发研究成果的质量。“十二五”期间，吉林油田、大港油田、新疆油田、西南油气田、塔里木油田、华北油田等多家油气田公司完成了勘探开发一体化中心主库建设，大部分已投入生产应用。1.2需求及挑战随着勘探开发上游信息化建设的不断深入，集团公司提出并组织了以“两个物联网”，即油气生产物联网（A11）和工程技术物联网（A12），“两个生产运行”，即工程技术生产运行（A7）和采油与地面工程运行（A5），和“两个数据管理与应用”，即勘探与生产技术数据管理系统（A1）和油气水井生产数据管理系统（A2）为主线的A1/A7/A12和A2/A5/A11集成应用建设。通过统一标准，建设数据集成共享中心，通过统一技术平台，逐步推进模块化集成应用，满足对同一地质目标跨板块、多层级的生产管理协同，跨区域、跨专业、跨部门的研究协同，创建“大生产”、“大科研”协同工作环境，支持“四个一体化”目标的实现。同时，基于油气田公司勘探开发一体化中心主库，对实现多元化集成综合应用，提升信息系统协同应用价值的需求越来越迫切。为实现上述目标，基于上游业务的统一数据标准建设，成为实现业务协同、数据共享的发展瓶颈，须对原有的、基于A1和A2项目形成的EPDM模型1.0版本（以下简称“1.0版”）标准进行提升，包括对核心业务对象进行有效的外延和统一管理，能够支持围绕上游核心业务对象所开展的各项业务活动的灵活扩展，支持与ERP等经营管理系统的信息交换和集成应用，满足上游勘探、评价、开发、生产主要过程信息管理、应用集成、业务协同的需要，实现信息的纵向贯通、横向共享，全面提升勘探开发生产工作效率，支撑信息化与工业化深度融合，促进传统产业变革及其改造升级。此外，需进一步提升对数据模型的标准化和一致性管理，支持业务一致、标准统一原则下的个性化需求，对历史原因造成的标准差异、数据差异、数据库差异，采用统一、兼容、包容的原则进行分析与处理。2EPDM模型2.0版本设计理念EPDM模型2.0版本（以下简称“2.0版”）的升级建设工作依照标准化、体系化建设的指导思想，遵循石油工业业务标准，基于业务建模，采用面向对象的设计方法，-4-开展2.0版数据模型的研究、分析与建设。通过使用“数据模型管理系统”支撑“数据模型设计规范”和“数据模型管理规范”的贯彻与实现。勘探开发上游数据标准规范体系架构及建设规划见图1。图1勘探开发数据标准规范体系架构及建设规划2.0版升级建设，遵从了从实际业务分析出发，先概念模型，后逻辑模型，再物理模型的设计方法，与1.0版形成过程比较有四方面的较大改变：一是引入勘探开发主数据（或共享数据）管理（E&PMDM）概念，扩展了1.0版中基本实体（或基础数据、或核心实体）的管理范围，提升了对基本实体的管理层级，考虑了与企业主数据（MDM）的数据交换以及上游各业务阶段、各个专业、各种应用、各种系统等对基本实体的引用的需求，从而保障了业务的继承性、一致性，为数据及信息的共享奠定基础。二是加强了业务数据规范建设，包括物探、钻井、录井、测井、试油和样品实验等专业，在各专业数据规范中，均包括了业务流程和数据规格说明书两个部分，实现了对业务的结构化和量化描述。这些业务数据规范是业务与数据模型之间的“桥梁”，可以起到业务与IT沟通的“中间语言”的作用，即是业务应遵循的标准，更是IT实现要达到的目标。三是增加了数据标准保障层的建设，包括数据模型设计规范、数据模型管理规范和模型管理系统建设，通过模型管理系统，使得设计和管理规范能够落地，同时增强对数据标准的建设和管理能力。模型管理系统具有数据模型采集、浏览、变更管理、模型评价、实例监控等功能（见图2）。-5-图2数据模型管理系统功能示意图四是2.0版模型支持分级管理，基本实体、技术成果数据和生产管理数据三大部分内容中的基本实体作为顶级业务对象，即可以逻辑上放在A1系统内，也可以置于油气田中心主库中，甚至集团公司层面中进行统一管理。基于基本实体对象所派生的业务活动及其产生的技术成果数据和生产管理数据，其范围可以按照规定的规则进行扩展，业务范围可延伸至整个上游勘探开发生产活动。通过勘探开发数据标准体系建设，推进了跨板块勘探开发数据标准的统一，强化了业务标准与数据标准的结合，提升了上游业务数据管理、应用与共享水平。3EPDM模型2.0版本主要构成在勘探开发数据标准规范体系架构及建设规划中，2.0版模型由基本实体、技术成果数据和生产管理数据三部分组成。基本实体是所有业务活动开展的核心，包括项目、组织机构两大管理实体和工区、地质单元、生产单元、站库、井、井筒、设备七大技术实体。技术成果数据业务范围包括物探、钻井、录井、测井、试油试采、井下作业、样品实验、区域地质和单井地质专业。生产管理数据业务范围包括油气生产（油、气、水）、生产测试、增产措施、采油工程、地面工程、设备管理、物资管理、队伍管理、监督管理、人员管理。2.0版模型结构是从9个基本实体类，向外派生17个专业实体类，进而衍生各专业业务活动和具体属性（见图3）。-6-图3数据模型结构树及工作进展目前已完成了基本实体、技术成果数据和部分生产管理数据模型的升级。4EPDM模型2.0版本技术特色2.0版模型继承了1.0版面向对象的设计思想，实体对象高度抽象，多层级关联等对模型开放性和适应性的增强设计；继承了多井筒、多层段设计，地质油藏能够精确描述，模型接近业务实际；继承了勘探开发一体化的设计理念。2.0版模型在1.0版基础上发展出多项特色设计，包括：1）将井生命周期管理强化，进一步突出了井作业阶段的作用；2）针对实体变更历史回溯，拓展了覆盖范围，提升了井历史、组织机构历史和地质单元历史的回溯效率；3）1.0版本提出的模型和属性规范值的分级管理在新版体系建设中得到了有效落地。2.0版模型新增的特色设计包括：1）兼顾业务流程的面向井筒对象一体化设计，以基本实体为核心实现技术成果数据与生产管理数据的一体化治理；2）支持坐标及投影的统一管理，与国际通行模式保持一致；3）明确了动静态数据的划分和转换方式，支持统一管理；4）对地球物理专业模型进行提升，明确了物探采集、处理、解释之间的关系，建立了结构化数据库与地震数据体、解释成果数据体之间的紧密联系；5）设计了能够实现跨板块业务协同的工程任务模型；6）通过文档管理模型设计，建立了非结构化文档统一管理的模式。井筒技术成果与生产管理的一体化模型设计：按照梳理完成的业务流程进行业务数据规格说明书的编制，结合数据规格说明书进行逻辑模型设计。既能按照面向对象的方式对成果进行管理，又能通过强化管理实体作用，将生产管理数据与技术成果数据在井作业阶段和项目这个层面建立联系（见图4）。-7-图4井筒