Применение географических информационных систем (ГИС) является неотъемлемой составной частью информационного обеспечения нефтяных компаний. ГИС выполняют несколько функций. С одной стороны, ГИС является инструментом, позволяющим интегрировать огромные объемы данных, используемых нефтяной компанией. Задействовав пространственную компоненту этих данных в качестве ключа связи, ГИС может динамически создавать новые связи между данными, в том числе между данными, хранимыми в разнородных базах, обеспечивая доступ к данным и просмотр информации в контексте карты. С другой стороны, ГИС решает задачи подготовки и построения базовых и тематических карт, а также задачи, связанные с пространственным анализом и моделированием.
Спектр задач, возлагаемых в настоящее время на географические информационные системы, весьма широк. Наиболее важными из них являются:
- проектирование обустройства нефтегазодобывающих районов;
- учет фактического местоположения объектов обустройства месторождений и нефтегазодобывающего района;
- управление эксплуатацией объектов обустройства месторождений;
- учет состояния и использования природных ресурсов, территорий общехозяйственной деятельности;
- экологический мониторинг;
- прогнозирование аварийных ситуаций с оценкой возможных последствий;
- оптимизация задач логистики;
- оптимальное размещение объектов.
Решение перечисленных выше задач опирается на следующие свойства ГИС:
- векторный и растровый методы хранения пространственно распределенной информации;
- наличие модели данных, поддерживающей топологические отношения между объектами;
- возможность хранения тематических данных в форматах ряда распространенных коммерческих СУБД, возможность простого формирования запросов к серверам этих СУБД;
- наличие программных интерфейсов для широкой номенклатуры периферийных устройств ввода/вывода информации;
- мощные функции пространственного анализа данных;
- реализация запросов о местоположении объектов — географическое кодирование;
- реализация запросов по условию — отображение объектов, удовлетворяющих заданным условиям;
- трендовые запросы — “что произошло за данный период времени?”.
Для реализации концепции ГИС нефтяной компании, как среды, объединяющей ее информационные ресурсы, необходимо обеспечить централизованное хранение и управление данными в рамках корпоративной информационной управляющей системы (КИУС) Компании, а также координацию бизнес-процессов для реализации целей, стоящих перед компанией. Централизованное хранение данных также является непременным условием обеспечения целостности и сохранности данных.
Особенностями КИУС нефтяной компании является ее иерархическая структура и, соответственно, распределение различных видов информации по уровням иерархии. Обеспечение интеграции и координации возможно с помощью архитектуры, которая перекрывает организационные границы между отдельными подразделениями, находящимися на разных иерархических уровнях компании.
Горизонтальная архитектура достигается созданием общего информационного пространства компании на основе централизованной системы управления данными и унифицированных инструментальных средств (приложений) преобразования и использования данных. Последние должны иметь способность к перенастройке, с учетом текущей организационной структуры компании.
В контексте системной архитектуры под информационной системой понимается набор объединенных пользователей или приложений, использующих единые данные и базирующихся на единой инфраструктуре.
Важнейшими преимуществами, достигаемыми при использовании единой архитектуры, являются:
- упрощение информационных систем за счет выявления избыточности (дублирования) в описании данных и в бизнес-процессах;
- интеграция на уровне координации бизнес-процессов;
- интеграция на уровне взаимодействия приложений;
- интеграция на уровне данных;
- интеграция на уровне инфраструктуры;
- ускорение процесса внедрения новых информационных технологий.
Интеграция подсистем КИУС нефтяной компании выполняется в следующих аспектах:
- в аспекте бизнес-процессов (и, как следствие, — интеграции приложений);
- координация процессов взаимодействия с внешними по отношению к компании субъектами;
- интеграция данных;
- интеграция системно-технической инфраструктуры, включая программную, платформенную и коммуникационную архитектуру;
- в аспекте различных видов обеспечения (функционального, информационного, организационного, программного, технического).
Интеграция всех информационных ресурсов в единую информационную систему нефтяной компании позволяет добиться эффекта синергии — получения дополнительного суммарного эффекта от внедрения интегрированной КИУС в целом, превосходящего сумму эффектов от внедрения отдельных информационных подсистем.
Особенно актуален этот подход для информационных систем поддержки основных производственных бизнес-процессов нефтяной компании, таких как разведка, разработка месторождений и процессы добычи.
Информационные системы поддержки основных производственных процессов нефтяной компании
Информационная поддержка принятия решений в области бизнес-процессов разведки и разработки нефтегазовых месторождений, а также добычи нефти и газа имеет следующие особенности:
- значительная информационная емкость материалов;
- высокая роль средств и способов визуализации результатов интерпретации и анализа (пока преобладают одно- и двухмерные способы визуализации, имеющие весьма ограниченные возможности);
- необходимость максимальной интеграции геолого-геофизической, нефтепромысловой и технико-экономической информации для снижения производственных рисков принимаемых решений;
- неизбежность рассмотрения большого количества вариантов решения поставленной задачи, что предопределено самой природой информации, характеризующей геологические объекты и объекты добычи.
В мировой практике порядка 50% нефтяных компаний проектирует свои информационные системы для поддержки основных производственных процессов (ИС ОПП) на базе продуктов компании Landmark (OpenExplorer и OpenWorks), которые обеспечивают непосредственный ввод данных в систему, либо экспорт данных из других баз данных других информационных систем.
Источниками данных для ИС ОПП могут быть следующие информационные системы, существующие в нефтяной компании в различных сочетаниях:
- АСУТП объектов нефтедобычи;
- ИС оперативного управления производством;
- ИС управления техническим сервисом (в части Ремонты и Обслуживание скважин и оборудования);
- ИС лабораторных исследований;
- система сбора и обработки нефтепромысловой информации.
В части сбора и обработки нефтепромысловой информации в России широко используется система OilInfoSystem. (разработка «НижневартовскАСУнефть»).
В системе OilInfoSystem (OIS) обеспечивается непосредственный сбор и накопление огромных объемов промысловой информации. Кроме того, в OIS предусмотрен ручной ввод или импорт информации из других информационных систем, функционирующих в компании. Накопленные и выверенные в OIS нефтепромысловые данные могут быть импортированы в OpenExplorer (OpenWorks) средствами DSN с целью их использования для моделирования и контроля за разработкой месторождений.
DSN — средство интеграции с внешними базами данных компании Landmark.
Рис. 1. Внешний вид Каталогизатора OE DSN.
Data Store Catalog (OpenExplorer Desktop) (рис. 1) — состоит из набора таблиц, куда заносится информация, описывающая каталогизируемые базы данных и метод соединения с ними. Здесь же хранятся описания «тем» или «покрытий» OpenExplorer ГИС, используемые модулем Data Store Viewer для отображения содержимого «внешних» БД в OpenExplorer (любые данные во внешних БД, имеющие пространственную компоненту).
Рис. 2. Глобальный ГИС- Вид в OpenExplorer.
Data Store Viewer (Desktop) (UNIX/NT) — этот модуль неразрывно связан с OpenExplorer GIS. Каталогизированные с помощью DS Cataloger БД автоматически отображаются в OpenExplorer GIS Global View (в окне ArcView, см. рис. 2), отражая местонахождение, размер и пространственное простирание (экстент) данных, содержащихся во «внешней» БД на ОЕ ГИС-карте. Помимо отображения в ГИС, есть возможность просмотра данных в табличных формах.
Data Store Loader (входит в состав OpenExplorer Advanced) — позволяет загружать данные непосредственно из баз данных IRIS21, Finder и других ORACLE БД (с предварительной настройкой) в БД OpenWorks. На первом этапе выполняется сопоставление полей моделей данных путем просмотра соответствующих таблиц ORACLE. Затем данные могут быть перенесены (перегружены) в OpenWorks. Для управления процессом переноса может использоваться интерфейс в виде экранных форм, OpenExplorer ГИС или команды из командной строки Data Store Loader (рис. 3, 4).
Рис. 3. Основные функции OE DSN Loader.
Рис. 4. Рабочий Вид с данными по расположению скважин.
Интеграция ГИС и ИС ОПП
Порядка 70% нефтяных компаний, использующих в своей работе ГИС, работают с геоинформационными технологиями фирм ESRI и ERDAS. Это программное обеспечение строится с соблюдением принципов модульности, наращиваемости и открытости, что обеспечивает возможности подбора оптимальной конфигурации под каждую конкретную задачу, а также эффективного взаимодействия с другими информационными системами, как существующими, так и вновь внедряемых в нефтяных компаниях (рис. 5).
Рис. 5. Визуализация средствами ГИС информации об объектах и оборудовании.
Геоинформационные технологии в той или иной степени могут быть применены для обеспечения совместного использования разнородных данных на различных уровнях их интеграции.
Одним из быстро развивающихся в настоящее время способов интеграции данных является использование геоинформационных технологий в качестве «переднего» интерфейса к специализированным информационным системам, направленным на решение задач в различных сферах деятельности нефтяной компании (OpenExplorer, OpenWorks, OilInfoSystem, SAP R/3). Это обусловлено, с одной стороны, развитыми средствами визуализации пространственных и табличных данных и организации пользовательского интерфейса с помощью ГИС, с другой — возможностями расширения специализированного базового программного обеспечения.
Сегодня геофизические, геологические, инженерные службы крупнейших нефтяных компаний работают каждая в своем сегменте. Геологи и геофизики работают с информацией, организованной в пространстве, — 2D карты, 2D и 3D сейсмика, 4D или time-lapse сейсмика. Инженеры и аппарат управления работают с информацией, организованной в виде таблиц, или реляционных баз данных, содержащих, например, данные пористости, давления в структуре, объемы добычи и доход предприятия. Данные передаются из приложений в приложения путем сложного и неэффективного внешнего обмена.
Геоинформационные технологии предоставляют широкие возможности для совместного использования пространственных и табличных данных на уровне приложений. Программные продукты ESRI и ERDAS обладают развитыми функциями представления пространственной и атрибутивной информации, включающими как традиционные средства построения диаграмм, картограмм и графиков, так и современные средства синтеза разнородных данных и реалистичной трехмерной визуализации в специализированном приложении. То есть, пользователь может сразу же начать использовать знакомые ему традиционные способы представления, постепенно осваивая новые презентационные и аналитические средства и включая их в технологию поддержки принятия решений.
В нефтяных компаниях, как правило, имеются огромные базы данных производственной информации, которая хранится в форматах коммерческих систем управления данными (например, ORACLE). В большинстве своем, вся эта информация имеет некоторую пространственную привязку. Именно это обстоятельство определяет необходимость интеграции ГИС с информационными системами, поддерживающими основные технологические процессы нефтяной компании (ИС ОПП).
Поскольку в работе нефтяных компаний используются многочисленные и разнообразные по тематическому наполнению и масштабам картографические материалы, неизбежно возникает вопрос о возможностях ПО по управлению большими объемами данных. Сервер пространственных данных ArcSDE от ESRI является инструментом для решения этой задачи. Архитектура ArcSDE позволяет создавать хранилища пространственных данных ГИС уровня крупного предприятия с миллионами объектов в базе данных и тысячами пользователей.
ArcSDE служит интерфейсом между ГИС и СУБД для совместного доступа и управления пространственными данными. Это позволяет в полной мере использовать все современные возможности, которые СУБД может предложить для интеграции ГИС- информации с информацией других баз данных в компании, что дает возможность интеграции ГИС- приложений с общей Корпоративной информационной управляющей системой. ArcSDE — открытая система, которая работает с различными системами управления базами данных, обеспечивая общую модель для географической информации. Это позволяет легко получать данные от различных подразделений Компании даже при использовании разнородных СУБД. Клиентами этого сервера могут быть как продукты фирмы ESRI, так и продукты других фирм.
Что касается программных продуктов компании Landmark, на настоящий момент OpenExplorer 98.8 не поддерживает работу с SDE в режиме клиент-сервер. Таким образом, данные, хранящиеся в SDE, могут быть использованы для подготовки тем и покрытий ОЕ ГИС, однако OpenExplorer не может брать эти данные непосредственно из SDE. Поддержка SDE в OpenExplorer планируется в будущих версиях в начале-середине 2002 года.
Достижение всех выше перечисленных преимуществ основано на использовании средств СУБД ORACLE (Spatial Option) в рамках ГИС-технологии. Однако сложности этого механизма являются прозрачными для конечного пользователя или разработчика приложений. Управление процедурой накопления пространственной и атрибутивной информации в БД входит в компетенцию SDE и осуществляется на уровне его интерфейса.
