基于GIS的油气田指挥系统

1、第19卷第2期1997年5月西南石油学院学报Journal of Southwest Petroleum InstituteVol.19No.2May1997基于GIS的油气田生产指挥系统平台技术的研究 钟世芬柳荣其孙彪(计算机科学系摘要GIS是近几年应用范围较广的一项新技术,它可以明显改善传统数据库系统的应用环境。油气田的生产指挥是油气田管理活动中的重要事件,把GIS应用于油气田生产管理,可以做到决策具体化和形象化。文中讨论了基于GIS的油气田生产指挥系统平台技术的一般方法和关键技术,并简要介绍了GIS在石油领域中的应用。主题词地理信息系统;油气田;技术;生产指挥系统平台中图法分类号TP33

2、113前言GIS(G eographic Information System地理信息系统是一个集计算机科学、地理学、测绘遥感学、空间科学、信息科学、环境科学和管理科学等多门学科于一体的正在迅速发展的边缘科学。最初的GIS系统主要用于城市管理和土地利用。二战之后,GIS在自然资源开发、环境保护和土地利用、规划等领域也得到应用。今天,GIS作为一门边缘科学、一个系统、一项技术、一个空间信息处理决策的工具,在理论和应用上都趋于成熟,已从单一的地图制图领域中走出,广泛应用于地质、林业、经济、交通、城市管理等许多领域。在石油天然气行业中,GIS的应用包括管线铺设和选址,地质矿产、油场分布与分析,井网管

3、理、管网管理、电网管理,讯网管理,石油规划与管理等。目前,除国外有一定的成形的GIS软件外,国内油气田方面的GIS应用和研究基本还是一个尚末开垦的处女地,文中仅对基于GIS的油气田生产指挥系统平台这一特定对象作一简单的研究与讨论。在油气田上进行的生产指挥活动面对的是广阔的油田、错综复杂的地形地貌、难以捉摸的地质条件、分布广泛的作业区、长而复杂的传输管线、规模及功能各异的站场及联合站、差异很大的自动控制系统、大型的机械设备、众多的生产工艺和技术环节、品种繁杂且数量巨大的原材料消耗、巨额的资金投入和巨大的劳动力投入。传统的DBMS通常只具有处理、管理和分析二维属性数据的能力、为决策过程提供有用的信

4、息,以报表或表格形式把信息提供给决策人员,这样的DBMS缺少管理空间数据的能力,和人们的视觉、听觉保持了一定的距离。而一个好的GIS不仅仅是一个完整的DBMS,它还能实现图形、图像空间数据和属性数据的统一管理,提供各种范围内的编辑、复制功能、允许快速地改正并更新向量及有关的1996109收稿钟世芬女,1971年出生,硕士研究生,主要从事计算机应用研究28西南石油学院学报1997年描述数据,把所需要的信息以图形(向量或图像(栅格数据提供给用户,供判断和分析。开发一个生产指挥系统需要集许多软件之所长,并耗费大量的人力和物力,使各油田开发人员做大量的重复性的基础工作。设计一个基于GIS的油气田生产指

5、挥系统平台将能综合DBMS和GIS的长处,为开发具体的油气田生产指挥系统提供设计工具。设计该系统平台既能为最终用户直接使用,又可被熟悉各油田情况的计算机二次开发人员再开发利用,为决策指挥人员提供一个既直观又全面的现代化工具。使用该系统平台,可实现油田静态信息直观化、生产动态信息实时化、形象化、信息处理综合化、规划决策现场化等。1油气田生产指挥系统的基本内容油气田生产指挥系统主要是以数字、图形、图象和声音等相结合方式直观地反映整个油气田开发生产从地下到地面,从单井到整个开、采、集、输、储网络,从单一的油气系统到整个水、电、讯网络,从对某一具体生产问题的分析到全开发系统的总体规划和决策,我们提出如

6、下子系统:(1地质环境表述子系统用于表述各作业区的地质分层情况,岩性描述,地层倾角、方位及走向,裂缝发育情况及走向,构造描述等。(2地表地形地貌表述子系统用于表述各作业区的构造划分情况,地理信息,自然水系,道路网络等,包括油气田的边界划分,大小河流、湖泊、塘渠,大小公路、便道等参数。(3地面辅助设施表述子系统用于表述各作业区内的各种工业建筑,生活设施建设情况,供水系统,供电系统,供气系统,通讯系统等。(4地面井站场等设施表述子系统用于表述各作业区内的井位及井的基本情况,井与站场的连接管线,站场与联合站的连接管线,包括井口坐标及该井的基本结构、生产情况,输油输气的生产管线连接方式、管道物理参数等

7、。(5作业区各联合站情况表述子系统用于表述各联合站的原油处理流程,天然气处理流程,污水处理系统,水源采水及供水系统,储油及外输系统流程。(6规划及方案优化子系统用于道路建设、水源改造、供电系统、供气系统、供水系统、污水处理及配注水系统、油气管线系统、站场布局及建设、地面工程建设选址等规划及方案优化,包括在计算机终端上能直观看到规划及建设方案优化的模拟执行过程。(7生产动态监测及分析子系统包括单井、各作业区油气、各作业区联合站、各作业区水系统、井下作业、天然气处理等的生产动态及趋势分析,油气储运动态及趋势分析,重大工程项目进展及趋势分析。2系统平台研究的主要内容系统平台集WINDOWS、DB、A

8、RCV IEW、ARC/IN FO等软件之所长,面向油气田生产管理与指挥这一特定对象,完成独具特色的油气田生产指挥系统平台,主要内容包括:(1地图信息处理子系统主要用于定义各地图图层,利用ARC/IN FO 系统软件完成各图层的输入、编辑、空间拓朴关系的建立,使其具有一定的图形、图像编辑功能,具备强大的空间信息管理能力。(2二维属性数据管理子系统主要用于定义和维护各图层相关属性数据库,主要利用ARCV IEW 完成各图层和属性数据的连接,运用面向对象的技术, 使其能嵌入和连接多种多媒体信息。(3查询及地图表述子系统具备联系各图层相关属性数据库的能力,应集DBMS 、电子表格、文字处理于一体,并

9、可以使用多媒体信息方式将结果反馈给用户,主要利用ARCV IEW 完成各地图图层的表述、叠加、信息查询。(4高精度三维电子沙盘制作子系统具备制作三维立体感的真彩色电子沙盘的能力,和实际需要更相接近。主要利用等高线技术完成三维制作。(5专业应用子系统具备一定的空间分析能力,能解决通常的线性或非线性的最优化问题,可实现方案的规划和设计,模拟方案的实现过程。主要用GIS 的专业应用分析模型,进行空间动态分析。(6界面生成子系统采用软件资源管理或者对象嵌入的方式,用户利用本子系统,可以快速建立自己的应用界面和数据管理系统应用模式。主要采用ARCV IEW 的AV ENU 和宏语言以及已有的文件模块进行

10、分析和界面集成。各功能模块的联系如图1所示:图1各功能模块的联系结构3关键技术3.1空间图形数据结构建立及管理空间图形数据结构的建立主要是符合ARC/IN FO 定义的数据规范,基本上是由ARC/38第2期钟世芬等:基于GIS 的油气田生产指挥系统平台技术的研究48西南石油学院学报1997年IN FO在建立地图图层(COV ERA GE时由系统自动建立的,包括由ARC/IN FO完成数据的录入、编辑、建立和拓扑关系。但是空间图形数据库的数据,定义方式,即图层分层应由用户掌握。通常的分层原则是:(1点类元素(如井点集中于一层;(2线类元素(如管线集中于一层;(3面类元素(如油场集中于一层;(4同

11、层元素应具备同类的性质(如民用建筑为一层。3.2复杂关系属性数据库、空间图形库的自动连接与管理关系属性库与空间图形库的自动连接应当在ARCV IEW中实现。采取一对一的原则,即一个元素虽然可以对应多个不同类型属性库(符号库,关系属性库,多媒体信息库,但在同一条件下只能对应一个库。3.3多媒体信息的混合处理技术这个技术主要是利用视频和音响技术把声音、图片、文字、录像等多种信息传送给用户,难点在于怎样把这些信息嵌入到属性数据库中去。3.4三维图形表面处理技术目前的GIS技术对三维处理还不成熟,特别是对三维元素进行空间的翻转与倾斜还有待研究。如何利用等高线技术对三维平面进行仿三维处理不存在太大问题。

12、3.5专业应用数学模型的建立与实现专业应用模型的建立和研究是本系统平台能否成功应用的核心部分,这有赖于各个专业的人针对实际应用,共同努力、共同建模。目前,比较成熟的GIS应用模型包括空间重叠模型,空间定距搜索模型等。3.6软件集成技术软件集成技术是本系统平台成败的关键,该系统平台应设计成为一个CASE(Computer Aided Software Engineer工具,这基于对ARCV IEW的AV ENU E工具及其文件数据结构的深入了解和WINDOWS系统本身对资源管理与分配技术的掌握。4结束语通常对于一个GIS应用系统来讲,数据的录入与维护是一个艰巨的工作,目前社会上已有一些符合ARC

13、/IN FO的图层数据出售。因此对一个具体油气田生产指挥系统来讲,如何把这些数据以最能为用户接收的形式反映到计算机屏幕和终端上已成为关键。我们利用GIS软件ARC/IN FO,ARCV IEW设计的油气田生产指挥系统平台,就是想利用已经趋于成熟的GIS技术,使具体系统设计者花费尽可能少的时间和精力,把一个指挥系统直观、全面地展示在用户面前。附注:ARC/IN FO,ARCV IEW是美国ESRI公司(ENV IRONM EN2 TAL SYSTEMS RESEARCH INSTITU TE INC的GIS软件产品,ESRI是全球最大的GIS 软件供货商。参考文献(编辑朱和平for therma

14、l recovery to considerably reduce the high temperature-induced strength decline of the cement and prolong the life span of the producing well.K ey w ords:Viscous oil recovery;Thermal recovery;Lightweight mud;Thermal stability; Well cementingLiao G ang(Dept.of Chemical Engineering,SWPI,Sichuan,637001

15、PDA and PEPDA,JSWPI,1997,19(2:7376Personal Digital Assistant(PDAis a new kind of computer product.This paper discusses the historical development,characteristic and future of PDA and its position in the market.The paper also introduces the overall conception of designing the Petroleum Engineering Pe

16、rsonal Digital Assistant(PEPDAone of the“National863Projects”.K ey w ords:Petroleum engineering;Computer application;PDASun Biao(Dept.of Computer Science,SWPI,Sichuan,637001A preliminary Approach on Specialized PDA Platform Design,JSWPI, 1997,19(2:7780A preliminary Approach on Specialized PDA Platfo

17、rm Design,J SWPI,1997,19(2:This pa2 per discusses the importance of developing specialized PDA platforms and the different levels of a specialized PDA platform.Together with the presentation of developing a petroleum engineer2 ing PDA,the required functions and features of each of the platform level

18、s are proposed.K ey w ords:Specialized PDA platform;levels;functions;features;petroleum engineering PDAZhou Ronghui(Dept.of Computer Science,SWPI,Sichuan,637001Control System Platform Technology Based on Oil/Gas Field Produc2 tion,JSWPI,1997,19(2:8184GIS is widely used in recent years,it can improve applying environment of traditional DBMS. The paper describe