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[摘 要] 辽河油田经过40多年的勘探开发，已经处于开发的中后期，如何利用信息技术为其主营业务提供支撑，对传统产业进行升级改造，是信息化工作面临的主要任务。辽河油田经过多年的信息化建设，自建系统繁多、数据存储分散，中国石油统建项目也在油田推广实施，为了实现一体化融合应用，需要做好数字油田规划设计，以充分体现科学性、适用性、先进性。本文从数字辽河油田规划设计角度，阐述了数字油田规划创新方法研究以及数字油田应用效果。
[关键词] 数字油田；规划设计；创新方法
doi：10.3969 / j.issn.1673 - 0194.2015.07.043
[中图分类号] F272.7；TE34 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2015）07- 0082- 03
1 引 言
随着信息技术的发展，辽河油田信息化建设在支撑油田勘探开发业务等方面发挥了重大的作用。辽河油田的信息化工作从1980年地震处理解释开始，经过30多年的发展，已经在石油勘探领域得到了较为广泛的应用。特别是近年来，随着信息技术的快速发展，石油行业的信息化建设已经覆盖到油田的各个领域，并在企业运营中发挥着越来越重要的作用，为企业带来了更大的效益和应用价值。
数字油田通常分为狭义数字油田和广义数字油田。狭义数字油田以数字地球为基本技术导向，以油田实体为对象，以地理空间坐标为依据，通过多分辨展示、海量存储和异构数据的融合，用多媒体和虚拟现实技术实现油田地上、地下的多维空间表达；广义数字油田是全面信息化的油田，以信息技术为手段全面实现油田实体和企业的数字化、网络化、可视化和智能化。数字油田是多学科综合集成的油田信息系统，它包括了基于数据流向的“纵向一体化”和基于勘探开发过程的“横向一体化”，可以帮助油田企业解决其内部系统相互独立、数据管理相对散乱等难题，实现油田数据管理与勘探开发业务运作的一体化融合。
石油行业是一个跨学科、多专业相互配合的高度技术密集型行业，信息技术也具有多领域、多分支的特点。如何将传统石油工业与IT技术实现“深度融合、紧密结合、广泛联合、有机契合”，是做好数字油田规划设计所面临的一项课题。
2 数字油田规划面临的问题
数字辽河油田规划涉及油气勘探、油藏评价、开发生产、储运销售、经营管理、矿区服务等六大业务领域，业务关系复杂，信息技术应用面广。数字油田规划主要面临以下5个方面的难题：
（1）覆盖的业务领域多、涉及的部门多、业务流程复杂，与IT相融合的业务架构设计难。
（2）IT领域分支多、复杂度高、技术更新快，国际前沿技术研究与创新应用难。
（3）数字油田规划设计需要体现系统化、科学化，需要对油田业务与信息技术高度理解。
（4）油田信息化现状复杂、业务分散，业务需求差异大，信息资源继承整合难。
（5）中国石油推广项目、油田自建项目以及油田未来发展需求一体化融合应用难。
针对上述油田面临的5方面难题，为了做好既符合油田实际，又适应未来油田业务发展的数字辽河油田规划设计，必须打破常规，采用先进、科学的规划设计方法。
3 规划设计方法研究
3.1 业务架构设计
企业业务架构就类似于医学上将人体构造分解为骨骼、肌肉、血液等组成部分，既考虑每个部分的成分，也考虑这些部分是如何组合并协同工作的，同时要考虑与IT技术架构相融合。
针对油田业务领域多、流程复杂、业务架构设计难的问题，将国际先进的霍尔模型[1]与国际石油POSC业务划分方法[2]进行创新应用，最终完成油田业务架构设计。
霍尔模型是为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题而提供的一种统一的思想方法，从知识、时间、逻辑3个维度对系统工程进行分析。
按知识维度，可将油田勘探开发生产业务划分为物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、采油、生产、集输等不同专业领域。
按时间维度，可将油田各个业务从开始到结束按时间顺序，分为规划、制订方案、研发、生产、安装、运行、更新等7个不同阶段。
按逻辑维度，可将油田各个业务按时间维度中的每个阶段内所要进行的工作内容和应遵循的工作程序，划分为明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施等7个逻辑步骤。
国际石油POSC 业务划分方法，是按业务、活动、属性的方法，首先划分业务领域，并对业务进行细化和定义，其后分析每一个业务的业务流程，并对业务流程进行描述，然后从涉及的业务对象、操作者等方面描述业务流程中的各项业务活动。
基于上述两种方法的结合应用，完成了跨业务、跨部门的油田业务架构的创新设计（如图1所示）。
3.2 IT技术体系
从广义数字油田角度看，数字油田的建设目标是以信息技术为手段，实现油田的全面信息化。由此可见，数字油田的规划设计始终离不开IT技术应用。在广泛而深入地研究IT技术的基础上，根据油田业务的发展需要，构建数字油田的IT技术体系。
数字油田是在多年油田信息化建设不断摸索和总结中提出来的，它要顺应油田业务信息采集物联化、信息传输移动化、信息存储虚拟化、信息处理集成化、信息利用知识化的发展趋势，并满足油藏模拟、智能井、专家系统、数据挖掘、多业务集成等油田应用的需要。
针对数字油田的目标和特征，结合信息技术的发展趋势，数字油田IT技术体系应主要包括以下6个方面：物联网技术、云计算技术、移动应用技术、一体化模型技术、数据仓库技术、应用集成技术。
针对上述6个方面的IT技术，从技术机理、技术优势、技术难点、技术应用等方面进行分析，在数字油田建设中实现物联网技术与云计算、移动应用、数据仓库、一体化模型等技术的创新应用，最终达成数字油田工程的建设目标。 3.3 技术架构设计
数字油田建设是一项系统工程。技术架构是数字油田规划的主体，是油田业务与IT技术融合的核心。构建出数字油田的系统技术架构，使得油田业务与IT技术充分融合，实现油田各个业务领域信息化建设的整体性、系统性、关联性、层次性是数字油田实施项目规划的目标，这也是数字油田规划与设计的难点。
采用三维矩阵方法，是指油田业务架构按业务流、数据流和信息流3个维度与数字油田IT技术体系按自下而上的逻辑关系，构建数字油田技术架构（如图2所示）。
IT技术体系是指从纵向自下而上的云计算、物联网、一体化模型、数据仓库、应用集成、移动应用等6个方面。
油田业务架构中，业务流是指油气勘探、油藏评价、开发生产、储运销售等业务领域，数据流是指物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、采油、生产、集输、经营管理、矿区服务等专业的数据流向的集合，信息流是指各个业务领域不同管理层级的运营信息，包括操作层、班站级、区队级、厂处级、油田公司级等。
应用三维矩阵方法[3]的数字油田技术架构可划分为：应用架构层、数据架构层、基础架构层。应用架构层是整个架构的最上层，包括应用系统、系统功能、系统接口、相关应用的服务等，从业务层面将需求分解为系统的功能；数据架构层是中间层，为应用层提供数据资源，包括数据体系、数据架构、各个专业数据等内容，对数据层的设计需要与应用和业务层进行统一；基础架构层是最底层，包括存储设备、服务器、网络等基础设施，为上层数据和应用提供计算资源、存储资源和信息传输支撑（如图3所示）。
3.4 一体化融合应用
数字油田实施项目的规划设计，在依据数字油田技术架构设计的同时，还要考虑以下3个方面的因素：①中国石油信息技术总体规划；②辽河油田已有的信息化成果；③油田未来发展需求。数字油田需要将这三方面进行一体化融合。
自“十五”以来，中国石油按照信息技术总体规划，全面启动了自上而下的信息化建设。辽河油田经过20多年的信息化建设，积累了油田各个专业的历史数据和应用系统建设成果，未来油田的信息化规划既要考虑上述成果的继承，也要考虑油田“十二五”发展规划的延续以及业务未来发展的需求。
针对一体化融合应用这样的难题，采用全生命周期规划设计方法，从业务主线出发，以横纵两个维度，贯穿生产、科研、管理、决策4条业务主线，充分结合中国石油总体规划和油田业务需求，兼顾考虑继承已有成果。每条业务线按横向和纵向，自业务的开始到结束，自上而下，将业务与信息化建设进行梳理和对接，很好地解决了继承与发展中石油统建、辽河油田自建以及油田未来发展的一体化融合问题。
按照一体化融合应用的目标和要求，数字油田实施项目的规划设计工作主要考虑以下4个方面：①中国石油统建项目；②油田已完成的自建项目；③油田正在建设，依据技术架构需要提升的项目；④根据油田未来发展需要新建设的项目。
数字油田实施项目的规划，体现了以下5个方面的结合：①与中国石油信息技术总体规划相结合；②与辽河油田“十二五”规划相结合；③与辽河油田已建项目相结合；④与油田各个业务领域需求相结合；⑤与先进的IT技术相结合。
4 辽河数字油田应用效果
辽河油田信息化建设在数字油田规划的指导下，开始了数字化辽河油田建设，其应用效果主要体现在以下几个方面：
（1）建成了以云计算为核心的辽河私有云平台，整合分散存储的硬件设备，实现了各类数据集中存储，为上百套应用系统提供计算和存储资源，可支持2 000多个云桌面终端用户和500多个移动审批，实现了资源的整合和优化利用。
（2）建成了以油田主营业务为核心的中心数据库，以一体化数据存储模型实现各类数据的集中管理和应用共享。目前，中心数据库存储物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、油气生产、生产运行、采油工程等9大类数据，存储量达到290 TB，为油田的生产、科研、管理提供数据支撑。
（3）建成了以勘探业务为核心的数字勘探系统，勘探业务领域依托该系统开展井位部署、重点探井跟踪、方案审批、勘探生产等工作，为业务提供有效支撑，实现了探井的优化部署，确保勘探储量的顺利完成。
（4）建成了以开发业务为核心的数字开发系统，开发业务领域依托该系统开展油藏动态分析、油藏数值模拟、方案编制、油井生产管理等工作，确保辽河油田千万吨产能的完成。
（5）建成了以生产调度业务为核心的数字生产运行系统，覆盖10大业务领域，实现了跨部门的协同运行指挥。
（6）建成了以ERP系统为核心的数字经营管理系统，实现了财务、计划、资产等多业务的一体化运营，基于该平台开展了深化应用，促进了油田管理提升。
（7）建成了覆盖整个油田矿区的大网络体系，实现了对整体网络的实时统一监管，对网络链路、设备、上网用户实现了一体化管理，为业务运营提供高效、安全的信息高速公路。
5 结束语
辽河数字油田规划设计为辽河油田信息化建设提供了科学的指导依据。数字辽河油田规划的优势体现在以下几个方面：①系统性，即油田业务架构系统性与IT技术架构系统性的有机结合；②先进性，以先进的IT技术与油田业务发展趋势相结合，体现了IT与油田业务的前瞻性；③适用性，将集中国石油、油田自建和未来发展进行有机结合，实现了自上而下，一条主线，并可本地化实施。
未来依据数字油田规划，将逐步建成现场可感知、风险可控制、决策可支持、趋势可预测的数字油田。现场可感知是基于物联网环境下的生产环境的全面感知和实时管理；风险可控制是通过建立前后方决策指挥中心，实现一体化实时监控管理；决策可支持是基于中心数据库和上层应用系统，按油田业务全生产周期进行科学研究、生产管理和分析决策；趋势可预测是数据仓库、数据挖掘技术的全面应用，通过分析预测模型，提前预测油田递减规律和开发动态，及时规划未来生产和投资决策。
主要参考文献
[1] 徐学军， 邹明信. ERP 实施方法论研究[J]. 中国管理信息化，2006，9（9）.
[2] 王海平，等. 基于POSC的油田业务分析与建模方法[J].计算机系统应
用，2010（3）.
[3] 于蕾，等. 多因素三维矩阵ABC模型的建立与应用[J].山东冶金，2009（8）.
[关键词] 数字油田；规划设计；创新方法
doi：10.3969 / j.issn.1673 - 0194.2015.07.043
[中图分类号] F272.7；TE34 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2015）07- 0082- 03
1 引 言
随着信息技术的发展，辽河油田信息化建设在支撑油田勘探开发业务等方面发挥了重大的作用。辽河油田的信息化工作从1980年地震处理解释开始，经过30多年的发展，已经在石油勘探领域得到了较为广泛的应用。特别是近年来，随着信息技术的快速发展，石油行业的信息化建设已经覆盖到油田的各个领域，并在企业运营中发挥着越来越重要的作用，为企业带来了更大的效益和应用价值。
数字油田通常分为狭义数字油田和广义数字油田。狭义数字油田以数字地球为基本技术导向，以油田实体为对象，以地理空间坐标为依据，通过多分辨展示、海量存储和异构数据的融合，用多媒体和虚拟现实技术实现油田地上、地下的多维空间表达；广义数字油田是全面信息化的油田，以信息技术为手段全面实现油田实体和企业的数字化、网络化、可视化和智能化。数字油田是多学科综合集成的油田信息系统，它包括了基于数据流向的“纵向一体化”和基于勘探开发过程的“横向一体化”，可以帮助油田企业解决其内部系统相互独立、数据管理相对散乱等难题，实现油田数据管理与勘探开发业务运作的一体化融合。
石油行业是一个跨学科、多专业相互配合的高度技术密集型行业，信息技术也具有多领域、多分支的特点。如何将传统石油工业与IT技术实现“深度融合、紧密结合、广泛联合、有机契合”，是做好数字油田规划设计所面临的一项课题。
2 数字油田规划面临的问题
数字辽河油田规划涉及油气勘探、油藏评价、开发生产、储运销售、经营管理、矿区服务等六大业务领域，业务关系复杂，信息技术应用面广。数字油田规划主要面临以下5个方面的难题：
（1）覆盖的业务领域多、涉及的部门多、业务流程复杂，与IT相融合的业务架构设计难。
（2）IT领域分支多、复杂度高、技术更新快，国际前沿技术研究与创新应用难。
（3）数字油田规划设计需要体现系统化、科学化，需要对油田业务与信息技术高度理解。
（4）油田信息化现状复杂、业务分散，业务需求差异大，信息资源继承整合难。
（5）中国石油推广项目、油田自建项目以及油田未来发展需求一体化融合应用难。
针对上述油田面临的5方面难题，为了做好既符合油田实际，又适应未来油田业务发展的数字辽河油田规划设计，必须打破常规，采用先进、科学的规划设计方法。
3 规划设计方法研究
3.1 业务架构设计
企业业务架构就类似于医学上将人体构造分解为骨骼、肌肉、血液等组成部分，既考虑每个部分的成分，也考虑这些部分是如何组合并协同工作的，同时要考虑与IT技术架构相融合。
针对油田业务领域多、流程复杂、业务架构设计难的问题，将国际先进的霍尔模型[1]与国际石油POSC业务划分方法[2]进行创新应用，最终完成油田业务架构设计。
霍尔模型是为解决大型复杂系统的规划、组织、管理问题而提供的一种统一的思想方法，从知识、时间、逻辑3个维度对系统工程进行分析。
按知识维度，可将油田勘探开发生产业务划分为物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、采油、生产、集输等不同专业领域。
按时间维度，可将油田各个业务从开始到结束按时间顺序，分为规划、制订方案、研发、生产、安装、运行、更新等7个不同阶段。
按逻辑维度，可将油田各个业务按时间维度中的每个阶段内所要进行的工作内容和应遵循的工作程序，划分为明确问题、确定目标、系统综合、系统分析、优化、决策、实施等7个逻辑步骤。
国际石油POSC 业务划分方法，是按业务、活动、属性的方法，首先划分业务领域，并对业务进行细化和定义，其后分析每一个业务的业务流程，并对业务流程进行描述，然后从涉及的业务对象、操作者等方面描述业务流程中的各项业务活动。
基于上述两种方法的结合应用，完成了跨业务、跨部门的油田业务架构的创新设计（如图1所示）。
3.2 IT技术体系
从广义数字油田角度看，数字油田的建设目标是以信息技术为手段，实现油田的全面信息化。由此可见，数字油田的规划设计始终离不开IT技术应用。在广泛而深入地研究IT技术的基础上，根据油田业务的发展需要，构建数字油田的IT技术体系。
数字油田是在多年油田信息化建设不断摸索和总结中提出来的，它要顺应油田业务信息采集物联化、信息传输移动化、信息存储虚拟化、信息处理集成化、信息利用知识化的发展趋势，并满足油藏模拟、智能井、专家系统、数据挖掘、多业务集成等油田应用的需要。
针对数字油田的目标和特征，结合信息技术的发展趋势，数字油田IT技术体系应主要包括以下6个方面：物联网技术、云计算技术、移动应用技术、一体化模型技术、数据仓库技术、应用集成技术。
针对上述6个方面的IT技术，从技术机理、技术优势、技术难点、技术应用等方面进行分析，在数字油田建设中实现物联网技术与云计算、移动应用、数据仓库、一体化模型等技术的创新应用，最终达成数字油田工程的建设目标。 3.3 技术架构设计
数字油田建设是一项系统工程。技术架构是数字油田规划的主体，是油田业务与IT技术融合的核心。构建出数字油田的系统技术架构，使得油田业务与IT技术充分融合，实现油田各个业务领域信息化建设的整体性、系统性、关联性、层次性是数字油田实施项目规划的目标，这也是数字油田规划与设计的难点。
采用三维矩阵方法，是指油田业务架构按业务流、数据流和信息流3个维度与数字油田IT技术体系按自下而上的逻辑关系，构建数字油田技术架构（如图2所示）。
IT技术体系是指从纵向自下而上的云计算、物联网、一体化模型、数据仓库、应用集成、移动应用等6个方面。
油田业务架构中，业务流是指油气勘探、油藏评价、开发生产、储运销售等业务领域，数据流是指物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、采油、生产、集输、经营管理、矿区服务等专业的数据流向的集合，信息流是指各个业务领域不同管理层级的运营信息，包括操作层、班站级、区队级、厂处级、油田公司级等。
应用三维矩阵方法[3]的数字油田技术架构可划分为：应用架构层、数据架构层、基础架构层。应用架构层是整个架构的最上层，包括应用系统、系统功能、系统接口、相关应用的服务等，从业务层面将需求分解为系统的功能；数据架构层是中间层，为应用层提供数据资源，包括数据体系、数据架构、各个专业数据等内容，对数据层的设计需要与应用和业务层进行统一；基础架构层是最底层，包括存储设备、服务器、网络等基础设施，为上层数据和应用提供计算资源、存储资源和信息传输支撑（如图3所示）。
3.4 一体化融合应用
数字油田实施项目的规划设计，在依据数字油田技术架构设计的同时，还要考虑以下3个方面的因素：①中国石油信息技术总体规划；②辽河油田已有的信息化成果；③油田未来发展需求。数字油田需要将这三方面进行一体化融合。
自“十五”以来，中国石油按照信息技术总体规划，全面启动了自上而下的信息化建设。辽河油田经过20多年的信息化建设，积累了油田各个专业的历史数据和应用系统建设成果，未来油田的信息化规划既要考虑上述成果的继承，也要考虑油田“十二五”发展规划的延续以及业务未来发展的需求。
针对一体化融合应用这样的难题，采用全生命周期规划设计方法，从业务主线出发，以横纵两个维度，贯穿生产、科研、管理、决策4条业务主线，充分结合中国石油总体规划和油田业务需求，兼顾考虑继承已有成果。每条业务线按横向和纵向，自业务的开始到结束，自上而下，将业务与信息化建设进行梳理和对接，很好地解决了继承与发展中石油统建、辽河油田自建以及油田未来发展的一体化融合问题。
按照一体化融合应用的目标和要求，数字油田实施项目的规划设计工作主要考虑以下4个方面：①中国石油统建项目；②油田已完成的自建项目；③油田正在建设，依据技术架构需要提升的项目；④根据油田未来发展需要新建设的项目。
数字油田实施项目的规划，体现了以下5个方面的结合：①与中国石油信息技术总体规划相结合；②与辽河油田“十二五”规划相结合；③与辽河油田已建项目相结合；④与油田各个业务领域需求相结合；⑤与先进的IT技术相结合。
4 辽河数字油田应用效果
辽河油田信息化建设在数字油田规划的指导下，开始了数字化辽河油田建设，其应用效果主要体现在以下几个方面：
（1）建成了以云计算为核心的辽河私有云平台，整合分散存储的硬件设备，实现了各类数据集中存储，为上百套应用系统提供计算和存储资源，可支持2 000多个云桌面终端用户和500多个移动审批，实现了资源的整合和优化利用。
（2）建成了以油田主营业务为核心的中心数据库，以一体化数据存储模型实现各类数据的集中管理和应用共享。目前，中心数据库存储物探、钻井、测井、录井、试油、分析化验、油气生产、生产运行、采油工程等9大类数据，存储量达到290 TB，为油田的生产、科研、管理提供数据支撑。
（3）建成了以勘探业务为核心的数字勘探系统，勘探业务领域依托该系统开展井位部署、重点探井跟踪、方案审批、勘探生产等工作，为业务提供有效支撑，实现了探井的优化部署，确保勘探储量的顺利完成。
（4）建成了以开发业务为核心的数字开发系统，开发业务领域依托该系统开展油藏动态分析、油藏数值模拟、方案编制、油井生产管理等工作，确保辽河油田千万吨产能的完成。
（5）建成了以生产调度业务为核心的数字生产运行系统，覆盖10大业务领域，实现了跨部门的协同运行指挥。
（6）建成了以ERP系统为核心的数字经营管理系统，实现了财务、计划、资产等多业务的一体化运营，基于该平台开展了深化应用，促进了油田管理提升。
（7）建成了覆盖整个油田矿区的大网络体系，实现了对整体网络的实时统一监管，对网络链路、设备、上网用户实现了一体化管理，为业务运营提供高效、安全的信息高速公路。
5 结束语
辽河数字油田规划设计为辽河油田信息化建设提供了科学的指导依据。数字辽河油田规划的优势体现在以下几个方面：①系统性，即油田业务架构系统性与IT技术架构系统性的有机结合；②先进性，以先进的IT技术与油田业务发展趋势相结合，体现了IT与油田业务的前瞻性；③适用性，将集中国石油、油田自建和未来发展进行有机结合，实现了自上而下，一条主线，并可本地化实施。
未来依据数字油田规划，将逐步建成现场可感知、风险可控制、决策可支持、趋势可预测的数字油田。现场可感知是基于物联网环境下的生产环境的全面感知和实时管理；风险可控制是通过建立前后方决策指挥中心，实现一体化实时监控管理；决策可支持是基于中心数据库和上层应用系统，按油田业务全生产周期进行科学研究、生产管理和分析决策；趋势可预测是数据仓库、数据挖掘技术的全面应用，通过分析预测模型，提前预测油田递减规律和开发动态，及时规划未来生产和投资决策。
主要参考文献
[1] 徐学军， 邹明信. ERP 实施方法论研究[J]. 中国管理信息化，2006，9（9）.
[2] 王海平，等. 基于POSC的油田业务分析与建模方法[J].计算机系统应
用，2010（3）.
[3] 于蕾，等. 多因素三维矩阵ABC模型的建立与应用[J].山东冶金，2009（8）.