大庆油田有限责任公司信息中心（163453）王 权 杨 斌 张万里
摘 要：介绍了数字油田的基本概念，定义了狭义和广义数字油田的内涵，划分了数字油田的五种发展模式，对企业再造模式数字油田制定了基本架构。
关键词：数字油田 数字地球 广义数字油田 狭义数字油田 信息化
1 引言
1998年1月在加利福尼亚科学中心举行的OGC年会上美国前副总统戈尔首次提出了数字地球（Digital Earth）的概念：一个多种分辨率、三维表示并嵌入海量地理坐标系数据的地球虚拟对照体。从此，“数字地球”一词迅速风靡全球。数字地球高度综合遥感、地理信息系统、全球定位系统、宽带网络、仿真与虚拟技术，是信息技术在地球科学中应用的集中表现，其实现要依靠高分辨率卫星遥感数据的快速获取、海量数据的快速处理与存储、高速计算机信 息网络、超媒体与分布式空间信息系统、地理信息系统的分布式计算、空间数据仓库和数据挖掘以及虚拟现实与仿真等技术的支持。
1999年末，大庆油田首次在全球范围内提出了数字油田的概念。此时，作为数字地球技术在石油生产领域的应用延伸，数字油田还是一个较为模糊的新概念，尚处于构想阶段，但其基本思想立即得到了肯定。从2000年下半年开始，在国内外的石油和IT领域的众多企业家、技术专家、学者、工程师以及管理人员中间，数字油田的概念得到了进一步的研讨和发展。同时，国外已有一些油田正在尝试应用数字地球技术进行油藏模拟、虚拟开发等，如美国的AMOCO石油公司借助三维虚拟技术，研究了Texas储油区的深部地质构造，并结合采油技术进行了虚拟开采实验，包括注水换油虚拟和化学剂泡沫采油虚拟实验等，获得较好的效果。国内一些专家学者也竞相投入数字油田的研究，如将国家基础地理信息和油田勘探、开发、地面工程数据库结合的可行性研究，应用万维拟境系统进行油田信息的综合集成研究，并提出了中国石油行业二次创业的数字油田战略等。2001年，数字油田被列为“十五”国家科技攻关计划重大项目。时至今日，数字油田已经成为全球石油行业关注的热门话题之一。
2 数字油田的概念及其演变
根据数字地球的概念，大致可以把数字油田定义为：数字油田是某油田的虚拟表示，能够汇集该油田的自然和人文信息，人们可以对该虚拟体进行探查和互动。按照这个定义，数字油田应当被视为一个空间性、数字性和集成性三者融合的系统，汇集了油田的各类信息、网络系统、软件系统和知识。简单地说，数字地球是由信息技术和地球科学支持的虚拟的地球模型，而数字油田是数字地球的在油气勘探开发信息化和油田管理决策范畴的应用。
目前，各方面的专家和学者已经给数字油田做出了很多定义。虽然这些定义出发点不同，表述不一，内容亦有所差别，但是都对数字油田的概念进行了细化和扩展。总体来说，大部分专家和学者都侧重于数字油田的技术含义。
然而，笔者根据在油田从事信息化工作多年的经验认为，构建数字油田应兼顾其在管理方面的内涵；数字油田不仅是技术目标，更是管理目标的一部分。为了显示区别，本文将一般的数字油田的概念称为狭义的数字油田，而将本文提出的数字油田称为广义的数字油田。
在广义数字油田的内涵中同时包括了以下几方面的含义：
⏹ 数字油田是数字地球模型在油田的具体应用
⏹ 数字油田是油田自然状态的数字化信息虚拟体
⏹ 数字油田是油田应用系统的集成体
⏹ 数字油田是企业的数字化模型
⏹ 数字油田是数字化的企业实体
科学情人
⏹ 数字油田的能动者是数字化的人
图2 各模式数字油田理论性、实用性对比
为了对比不同专家与学者对数字油田的观点，笔者粗略地划分了若干派别，并用图1、图2和图3加以表述和比较。这种划分方法不一定准确，只为了更清晰地显示数字油田各种内涵的差别。图3 各模式数字油田实施难度、资金投入对比
从图1、图2和图3可以看出，广义的数字油田的观点属于企业再造流派，因此其建设具有较大的难度，需要较多的资金，因此必须对数字油田的发展战略进行深入的研究。我们认为各个流派的出发点和侧重点虽然不同，但随着研究与应用的深入，数字油田的内涵将逐步走向统一。3 数字油田的主要内容与关键技术
3.1 研究内容
关于数字油田的研究内容，各流派的专家学者可能会根据自己对数字油田的理解而开列出不同的清单。这种差别估计会相当的大，因为目前不同流派的专家学者为数字油田设定的内涵虽有所重叠，但仍存在较大的分歧。参见图4。该图中把数字油田的主要研究内容分为信息技术、地学/石油工程和管理学三个方面。从图4中可以看出，各流派数字油田的内涵互相重叠但侧重点不一样，而企业再造流派的内涵覆盖了其它所有流派的内涵。实际上，所谓企业再造流派就是“全能”流派。
企业再造流派数字油田的主要研究内容包括：
⏹ 数字油田的总体技术框架
⏹ 地理信息系统（GIS）在油田的应用
⏹ 多学科地质模型研究
⏹ 勘探开发业务与信息一体化模式
⏹ 应用系统、数据和网络基础设施体系
⏹ 企业信息门户（Portal）
⏹ 海量数据存储方案
⏹ 虚拟现实技术的应用
⏹ 数据与应用系统的标准体系
愈慢愈美丽
医用灯泡⏹ 企业的数字化概要模型
⏹ 信息流、业务流、物流、知识管理、协同环境、决策支持等业务模型
⏹ 人力资源的数字化、知识化
⏹ 数字油田的发展战略
3.2 关键技术
数字油田的发展需要地学、石油工程学、信息学和管理学等多个学科的支持，因此其关键技术也是从属于这些学科。需要的理论和技术支持主要包括：
（1）地学方面
⏹ 石油天然气地质理论
⏹ 地球物理与化学理论
⏹ 地质建模技术
⏹ 地理学应用技术
⏹ 空间定位技术
⏹ 制图理论
（2）石油工程方面
⏹ 地震与非震勘探技术道家导引术
⏹ 油田开发与采油工艺技术
ddc⏹ 钻井、测井、录井、试油技术
⏹ 油气集输技术
⏹ 地面建设技术
⏹ 设施监控、自动化技术
（3）信息学领域
⏹ 计算机网络技术
郑州经济管理干部学院⏹ 信息采集、处理、解释、应用技术
⏹ OpenGIS和WebGIS技术
⏹ 软件工程技术
⏹ 虚拟现实技术
⏹ 海量存储技术
⏹ 并行计算、移动计算技术
⏹ 信息流分析技术
⏹ 协同工作技术
⏹ 企业信息门户技术
（4）管理学领域
⏹ 企业战略管理技术
⏹ 系统工程理论
⏹ 组织管理技术
⏹ 风险分析技术
⏹ ERP技术
⏹ BPR技术
⏹ 电子商务技术
⏹ 信息管理技术
⏹ 知识管理技术
⏹ 项目管理技术
数字油田的关键技术也是与它的模式相关的，不同内涵的数字油田，其关键技术也会有所差别。上文所列的关键理论与技术是企业再造模式数字油田所需要的，但并非全部。数字油田建设是一个极其庞大的工程，涉及的技术、理论、思想是十分广泛的，难以逐项列出。
4 数字油田的基本架构
数字油田的框架结构与数字油田的内涵是密切相关的，所以不同流派的专家学者画出的数字油田架构图也会差别很大。笔者认为，企业再造模式数字油田（或称广义数字油田）的
基本架构如图5所示。
广义数字油田的基本结构可划分为环境层、数据层、专题库层、模型层、应用层、集成层和战略层七个层次，其中数据层包含源数据子层、专业主库子层和数据仓库子层三个分层次。
（1）环境层
环境层是数字油田的最底层，主要是指信息化基础设施，包括计算机系统、网络、等公共系统。它为数字油田提供全方位的信息技术支持。
（2）数据层
数据层处于数字油田结构的底部，为数字油田提供数据支持。数据层的主要内容是各类数据库和非结构化数据体以及组织、管理这些数据的基础平台（数据仓库等）。这些数据是构建油田模型的基础信息，主要包括基础地理信息数据和油田研究、生产、经营管理数据。
数据层被分成三个子层，各个子层的数据由下到上逐渐集中。源数据分布在整个油田的各级单位和岗位，但以基层为主。源数据库系统是数字油田的前端信息采集器和存储器。专业主库是以油田工程和管理单元划分的若干类源数据的汇总，可供一定范围内的单位使用，并由他们进行日常管理。数据仓库的作用是完成油田各类数据的整合与调度，它的一个重要部分是元数据库。
（3）专题层
专题层主要包括各类专题数据库。专题数据库是指面向不同应用或研究主题的项目数据库或专题数据库。实际上，专题库中的内容在数据层已经存储，设置专题库是为了应用方便和保证数据层的稳定性及相对独立性。这种双层数据结构的优点已经被有经验的用户普遍认可和被实践所证明。
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