Костров Владимир Александрович, Гл. маркшейдер, e-mail: VAKostrov@tnk-bp.com
Ядрышникова Ольга Анатольевна, Зав. сектором Департамента ИТ и БД
OOO «Тюменский нефтяной научный центр», г. Тюмень
В настоящее время в России корпоративные геоинформационные системы активно внедряются в практику проектирования и управления разработкой нефтяных и газонефтяных месторождений. В этом масштабном процессе одним из наиболее прогрессивных направлений является применение систем, позволяющих оперировать геологической и технологической информацией во всем ее объеме (3D) и с учетом изменений во времени (4D).
В практику комплексного управления нефтяными компаниями входит создание команд, состоящих из представителей разных направлений: геофизиков, геологов, инженеров-нефтяников, инженеров по обслуживанию объектов и коммуникаций, юристов, экологов и спасателей. Эффективность деятельности таких групп значительно повышается за счет использования ими общих баз данных, особенно при создании и работе с многослойными комплексными тематическими картами, включающими информацию о пространственном расположении ключевых объектов производственной деятельности. Хотя по старой "доброй" традиции некоторые из таких групп порой мало осведомлены о работе других групп, все они имеют дело с одним и тем же "пространственным" подходом к данным, основанным на географическом положении объектов инфраструктуры обустройства месторождения. Таким образом, ГИС технология, которая изначально использует географическое положение в качестве основного критерия в привязке данных и связанных с ними описательных атрибутов, наилучшим образом соответствует таким потребностям, способствует координации действий всех подразделений и групп специалистов, занимающихся решением разнообразных задач, привязанных к конкретной территории.
Применение ГИС технологий в компаниях, работающих с пространственными данными, обусловлено необходимостью эффективного управления производственными данными на корпоративном уровне. Под управлением подразумевается возможность поиска, хранения, анализа многофакторной информации, поступающей из различных источников, с принятием в последующем решений, основанных на результатах анализа.
Основная сложность по реализации проектов в области корпоративных геоинформационных систем, когда требуются существенные усилия по интеграции данных и приложений, заключается не только в выборе и применении конкретных технологий, а и в организации процесса принятия соответствующих стандартов и согласования архитектур информационных технологий для различных Бизнес Единиц (БЕ) или структурных подразделений. Для реализации подобных проектов необходимо полное понимание проблемы, ее требований и ограничений, а также применение лучших на сегодняшний день технологических методов.
Корпоративный Центр пространственных данных «ТНК-ВР»
В компании «ТНК-ВР» на базе Тюменского нефтяного научного центра ведутся работы по развитию сервиса «Корпоративный Центр пространственных данных «ТНК-ВР» (далее DataCenter) .
Необходимость создания и ведения единого корпоративного DataCenter диктуется необходимостью предоставления сервисными службами корпорации качественных услуг менеджменту для принятия высокоэффективных управленческих решений. При этом важно понимать, что новый уровень таких услуг достигается тогда, когда корпоративный DataCenter будет интегрирован с информационными системами БЕ и системами электронного документооборота. Получение менеджментом услуг может и должно осуществляться через системы корпоративных информационных порталов, реализованных по стандартизованному интерфейсу с учетом норм и требований корпорации. Успешно реализуемые корпоративные информационные проекты имеют следующие отличительные признаки, которые, с одной стороны, подчеркивают целесообразность введения системы а, с другой, – формируют основные требования к ней:
- Сочетание замысла и способов реализации. Это означает необходимость поддержания правильного баланса между бизнес-инициативой и простотой административных схем.
- Ориентация на потребителя. Четко сформулированный запрос от основных потребителей информации является главным параметром востребованности и дееспособности системы. Но он должен опираться на простоту подготовки информации, так как сервисные службы могут обеспечить необходимый уровень подготовки данных только при существовании жесткого регламента и простоты механизмов подготовки данных.
- Сочетание количества и комплексности услуг. Детальность подготовки информации не должна страдать от требований к объему информации и, наоборот, стремление предоставить как можно больше информации не должно сопровождаться снижением степени ее детальности.
- Порталы как единые центры доступа. В условиях существования мощных распределенных производств корпоративное управление должно базироваться на универсальных источниках информации. Другими словами, точка доступа к информации в Москве не должна отличаться от точки доступа в Тюмени, Оренбурге или Нижневартовске.
Создание корпоративного DataCenter, прежде всего, обеспечивает поддержание трех инициатив, которые помогают развивать бизнес процессы. Это:
1) Публикация (распространение) информации. Требуется разработка системных приложений, которые облегчают задачу подготовки данных и обеспечивают регулируемый доступ к необходимой информации. Эта бизнес инициатива подразумевает пассивную роль самого DataCenter.
2) Электронные формы и интерактивное взаимодействие.DataCenter предполагает активное взаимодействие с пользователями, позволяет формировать запросы и получать ответы в электронной форме, включая документы. Требуется разработка приложений, обеспечивающих такой режим эксплуатации DataCenter, который позволяет пользователям самим создавать наборы данных и обеспечивать полноту получаемой информации.
3) Транзакции. Подразумевается не просто активное взаимодействие пользователя с DataCenter, но и взаимодействие пользователя с сервисными подразделениями для оформления заказа на специфическую информацию, более детальную или более специальную. Требуется разработка приложений, учитывающих заявки и отслеживающих их прохождение в DataCenter от начала до конца.
Состояние данных на предприятиях компании
На предприятиях компании ТНК-BP накоплен значительный объем тематических данных, представленных в неоцифрованном виде или в различных цифровых форматах.
Неоцифрованные данные (отчеты, карты, планшеты и т.п.) в лучшем случае каталогизированы по принципу библиографических каталогов. Информация не структурирована и зачастую объединена по наборам несопоставимых критериев (например, отчет по результатам геологической съемки «ХХХ» содержит в себе картографические материалы, разрезы, схемы, различные аналитические данные и т.п., оставаясь при этом одной «неделимой» единицей хранения информации). Понимая, что перевод десятков тысяч единиц хранения неструктурированных архивных и фондовых материалов является процессом длительным и чрезвычайно трудоемким, на первом этапе выполняется работа по электронной каталогизации этих материалов.
Что касается оцифрованных данных, основную проблему составляет разнообразие их структур и форматов. Эти данные, зачастую, не могут быть непосредственно прочитаны целевой геоинформационной системой, а также требуются различные дополнительные преобразования данных при их импорте в централизованное хранилище.
Бизнес-пользователи теряются в большом количестве потоков информации. Пользователю надо знать, что и где искать. Для того чтобы получить необходимый объем данных, пользователю необходимо установить на своем компьютере несколько различных клиентских программ, получить разрешение на доступ к данным. Поиск информации разных типов происходит при помощи разных программ.
Отсутствует общая картина наличия всей информации, она проявляется лишь после окончания поиска.
До недавнего времени, понимая важность и необходимость облегчения доступа к данным, службы и подразделения самостоятельно вели работы по структурированию данных либо по формированию метаданных на подконтрольный им объем информации. Но, начиная с 2006 года, в ТНК-BP эту задачу решает Программа по управлению геологоразведочными и геолого-промысловыми данными, которая была специально разработана БН Технологии и включает специалистов по управлению данными из Москвы и Тюменского научного нефтяного центра. Программа отвечает за управление процессами, процедурами, системами и услугами по сбору, организации, хранению, анализу и обеспечению технической информационной поддержки бизнеса.
Система баз метаданных должна удовлетворять следующему общему условию поиска: найти все документы, первичные геологические материалы и/или данные по наличию каменного материала на запрашиваемую территорию (по координатам или по географическому названию).
Система баз метаданных фондовых, архивных и др. материалов объединяет данные по критериям единой пространственной привязки в единой координатной системе. Другими словами, во избежание усложнения системы взаимной увязки разнородных данных, в том числе на уровне баз метаданных различного профиля, создана единая цифровая топографическая и тематическая основа. Топографическая основа включает необходимые масштабные ряды (от 1:1000000 до 1:25000). Тематическая основа содержит в себе описания и коды всех географических объектов, которые могли бы использоваться в качестве критериев запроса.
Сервисы поиска
Для нефтяной отрасли в качестве источника географического запроса наиболее удобно использовать лицензионные участки, месторождения, площади геофизических работ. Пользователь формирует запрос на поиск в одном окне. А система для ускорения процесса выполняет поиск в заранее предопределенных таблицах и полях. Запрос по найденному объекту автоматически транслируется в пространственный, который, в свою очередь, служит универсальным средством индексации любых данных, имеющих пространственную привязку. Данный способ показал свою универсальность и работоспособность.
Для поиска многофакторной информации нами разработан и опробован более короткий вариант поиска: на опубликованной Web-карте России (Мира) пользователю предлагается сформировать пространственный запрос, рисуя в окне карты контур интересующей территории.
Тематическая Web-карта (рис. 1), размешается на картографическом портале компании. По данной карте Пользователь может выполнить поиск с помощью локализации координатного пространства поиска, управляя масштабом и экстентом. Для этого пользователь мышкой рисует контур интересующей его территории, формируя тем самым пространственный запрос. Система создает выборку предопределенных географических объектов в нарисованном контуре по алгоритму «пересечение» (рис. 2).
Рис. 1. Карта «Геофизическая изученность», размещенная на Картографическом портале компании.
Рис. 2. Пример работы поискового механизма.
Автоматически по выбранным географическим объектам в новом окне выдается вся доступная информация: как атрибутивная из текущего источника (рис. 3), так и привязанная к выбранным объектам из других источников данных, будь то база данных, файловый архив или web-интерфейс стороннего программного продукта (рис. 4).
Рис. 3. Пример формирования отчета по доступной атрибутивной информации из текущего источника.
Рис. 4. Пример формирования отчета по доступной информации из внешних баз данных и файловых архивов.
Все геолого-геофизические и промысловые данные компании привязаны к выбранным географическим объектам (скважинам, месторождениям, сейсмопартиям) через единые идентификаторы. Единая идентификация позволяет хранить информацию по необходимым объектам на любом сетевом ресурсе: это могут быть базы данных или файловые архивы.
Из сформированного списка Пользователь может выбрать любой объект для предварительного просмотра (например, скан-копию первичного документа), либо сформировать более детальную выборку (выставляя «галочки») с целью импорта в свою прикладную программу или формирования набора данных для передачи сторонним пользователям.
Таким образом, с помощью всего одной тематической Web-карты, «кликом мышки» Пользователь собирает максимально возможный пакет геолого-геофизической информации со всех корпоративных ресурсов компании (рис. 5).
Рис. 5. Схема оптимизированного бизнес-процесса – поиск информации.
Любая информация только тогда имеет определенную ценность, когда реализованы механизмы ее доведения до потребителя. Разработанный бизнес-процесс объединяет функциональную область формирования, обработки запросов, взаимодействия запросов с базами данных и выдачи данных через портал конечному пользователю.
Дополнительные сервисы
Но мало предоставить Пользователю полный пакет данных. Надо предоставить в его распоряжение данные, максимально готовые для загрузки в специализированное ПО. Нам необходимо было научится использовать значительный объем геолого-геофизических табличных данных, находящихся в структурированных БД, для формирования пространственных объектов, используемых в геологических моделях, либо графических элементов, используемых при оформлении карты.
Оптимальным способом решения данной задачи является использование набора специально разработанных (или адаптированных) инструментов импорта или ввода данных, приспособленных для функционирования в единой геоинформационной среде предприятия.
Промысловые и геолого-геофизические методы исследования являются наиболее информативными и, в то же время, наиболее объемными по количеству данных. Полученные данные цифруются и закладываются в корпоративную базу геолого-геофизической информации. При исследовании пласта анализ каротажных кривых наиболее удобно выполнять не по всей скважине, а по выбранному глубинному интервалу или пласту. Кроме того, интервалы кривых полезно и удобно включать в карту в виде графических элементов. Разработанный модуль (рабочее название – «Червячки») позволяет исключить многочисленные ручные операции по сканированию, векторизации, привязке к точке пластопересечения. И это все индивидуально по каждой скважине. Невероятно огромный объем ручной работы.
Наше решение: по выбранному оператором пласту модуль автоматически формирует в формате шейп-файла набор кривых по всему месторождению с пространственной привязкой указанного пласта к точкам пластопересечения (рис. 6). В момент формирования автоматически прописываются необходимые для работы атрибуты: номер скважины, идентификационный номер, тип исследования, наименование пласта. Далее набор пространственных элементов загружается в корпоративную базу пространственных данных (под управлением ArcSDE), в единое координатное пространство. С этого момента каротажные кривые, заложенные в корпоративные хранилища в виде скан-копий, табличных данных и в виде пространственных элементов, становятся доступны Пользователю для анализа и оформления карт.
Рис. 6. Пример формирования пространственных элементов по каротажу (метод RSRC_PS) на пласт ЮВ11 для оформления геологической карты по данным из БАСПРО.
Условия создания DataCenter
Ключевое условие создания корпоративного DataCenter – это создание структуры пространственных данных, организация регламента их обработки и хранения. В нашем случае единая структура данных должна удовлетворять требованиям разных служб и подразделений, а также согласовываться с косвенными данными специализированных информационных подсистем (в том числе юридическими, налоговыми, финансовыми).
Рис. 7. Пример описания структуры таблицы пространственного слоя SDE.
Использование одного конфигурационного файла (или нескольких конфигурационных файлов), лежащего в основе интеграции разрозненных компонент в единую систему хранения, позволит упростить администрирование системы и ее дальнейшую модификацию при сохранении целостности всего DataCenter. Конфигурационный файл (или файлы) определяет следующую информацию:
- Структуру единого централизованного хранилища геопространственных данных. Описание структуры (рис. 7) включает описание всех топографических, геологических и тематических слоев и связанных с ними таблиц – идентификаторы в базе данных, человекочитаемые названия и комментарии, масштабы, для которых существуют те или иные данные, набор атрибутов (числовых и текстовых полей, ассоциированных с каждым объектом).
- Набор справочников (доменов), ограничений на диапазон значений атрибутов и топологию объектов в базе геоданных.
- Способы отображения топографических и тематических данных на карте.
- Другую информацию, необходимую для работы компонентов DataCenter.
Технология и базовые программные продукты
В основе DataCenter лежит базовый сервер пространственной информации, который, опираясь на технологии ArcSDE, осуществляет функции основного хранилища и верификатора корпоративной БД. Функционирование данного сервера обеспечивают транзакции с сателлитными серверами БЕ (Бизнес Единиц), реализованные на основе технологии interoperability. Каждый из этих серверов использует привычную для данной БЕ технологию подготовки и хранения данных, с постепенным переходом на корпоративную технологию. Созданные, обработанные и верифицированные данные транзакционно поступают на центральный сервер, проходят дополнительную верификацию и поступают на хранение в единую БД корпорации. Транзакции происходят сценарно по утвержденному регламенту. Такая структура DataCenter позволяет решить основную задачу – создание единой корпоративной унифицированной среды управления информацией с универсальным доступом и универсальным интерфейсом. Единый центральный сервер на базе единых шаблонов и справочников способен обеспечить централизацию электронного документооборота в компании.
Технология и базовые программные продукты корпоративной системы ТНК-ВР выбраны и определены в качестве стандарта. Для осуществления постепенного функционального развития корпоративной системы используется имеющийся задел и технологический опыт, накопленный в подразделениях корпорации.
Технология ArcGIS с организацией базы данных на основе ArcSDE обеспечивает эффективное хранение больших объемов пространственных данных, организацию удаленного доступа к централизованному или распределенному хранилищу данных в режиме клиент-сервер, набор клиентских приложений различной функциональности, удобный настраиваемый интерфейс пользователя, возможность создания специализированных приложений. Поскольку продукты построены на основе единого набора программных компонент ArcObjects (технология COM), пользователь имеет неограниченные возможности расширения функций базовых продуктов и интеграции различных приложений с ArcGIS. То есть, можно и даже необходимо использовать важное преимущество ПО ESRI – масштабируемость. Создание корпоративных систем в ТНК-ВР началось с небольших ГИС, на примере которых пользователи приходят к пониманию богатых возможностей ГИС и того, как наиболее эффективно можно реализовать более крупную систему. Масштабируемость ценна не только для "раскрутки" больших систем, но и как возможность повысить производительность небольшой автономной ГИС при росте объемов данных без необходимости создания новой системы с нуля. Все программные продукты ESRI используют общие форматы данных, могут напрямую взаимодействовать между собой и дополнять друг друга в программных комплексах. Таким образом, ArcGIS – наиболее удобная на сегодня среда для построения корпоративных ГИС.
В качестве централизованного основного хранилища данных с возможностью эффективного и разделенного доступа к большим объемам данных в компании ТНК-ВР используется промышленная СУБД – Oracle. Она в полной мере совместима с SDE – основной ГИС-составляющей DataCenter.
Преимущества внедрения DataCenter
Полномасштабное внедрение сервисов DataCenter в компании позволит получить многие преимущества:
- более легкий поиск разнородной информации;
- за счет объединения информационных ресурсов податели заявок будут обладать всей полнотой информации в соответствии с доступом;
- упорядоченный процесс выполнение заявок на публикации;
- при необходимости, в случае разрешения наиболее спорных и сложных вопросов, возможно обращение к первоисточнику;
- исчезнет либо уменьшится дублирование хранения информации;
- устранятся ошибки, связанные с особенностями передачи информации;
- появится возможность во всех рабочих процессах использовать единую точную и согласованную информацию;
- сократится время принятия оперативных управленческих решений.
Подобный подход к построению геоинформационного ресурса компании применим и к любым другим областям деятельности.
Первые публикации, размещенные на Картографическом портале компании, получили положительный отклик у пользователей и вселили уверенность и оптимизм рабочей группе. В настоящее время идет разработка дополнительных сервисов и подготовка публикаций по заявкам пользователей.
