目前，随着中国油气行业进入“非常规”时代^[1-3]，地质工程一体化逐渐成为行业的共识和刚性需求^[4-6]。这里的“地质”不是特指学科意义上的地质学科，而是泛指以油藏为中心（包括油藏表征、地质建模、地质力学、油气藏工程评价等）的多学科综合研究工作。“工程”是指在勘探开发过程中从钻井到生产等一系列工程技术应用及解决方案筛选优化等工作^[7-12]。油气藏从预探、评价、开发、调整到最后废弃的全过程，也正是油气藏模型的提出、验证、修正到最终趋于实际的连续工作过程，过程的载体则是数据，相互关联的数据贯穿油气藏整个生命周期。可见，数据作为多学科一体化融合的载体和纽带对地质工程一体化建设与应用均具有重要意义。

以储层增产优化改造为例，一方面，加强裂缝、岩石力学参数及产量等与增产优化相关的关键数据研究，可以提升工程实践中的相关认识，实现数据在生产中的应用、验证和再优化；另一方面，加强现场实时数据采集、数据分析及数据体快速更新，形成动态决策平台和机制，确保具有时效性、真实性的数据和认识能够快速渗入到生产施工的优化中。在此基础上，深入的“数据挖掘”及高效的“数据应用”，可以快速、动态地得到结果，并不断验证，从而实现持续改良与提升。因此，数据的实时性和真实性，都必须能够完整地体现在整个地质工程数据链的运行过程中，只有数据链逐步完善，才能推动地质工程一体化不断进步。

在现有的行政制度和管理模式中，人为地将这个连续的过程进行了分割，现在的数据不是一系列连贯的数据，数据之间缺乏一定的继承性和往复修正过程，从而形成了“数据孤岛”，严重影响了油藏认识的连贯性、继承性和一致性。因此，地质工程一体化的实现仍然存在着行政、制度及数据整合等方面的挑战，需要通过更科学的管理手段、数据结构优化和体制体系建立来推进其发展进程。

“数据孤岛”是指企业发展到一定阶段，出现多个部门或系统，每个部门或系统都有各自数据，往往都各自存储、各自定义，每个部门或系统的数据就像孤岛一样无法(或者极其困难)与企业内部的其他数据进行连接互动。简言之就是数据间缺乏关联性，数据库彼此无法兼容而形成数据孤岛。数据孤岛可分为物理性数据孤岛和逻辑性数据孤岛两类。物理性数据孤岛是指数据在不同部门相互独立存储，彼此间相互孤立，形成了物理上的隔绝。逻辑性数据孤岛是指不同部门站在自己的角度对数据进行理解和定义，使得一些相同的数据被赋予了不同的含义，无形中加大了跨部门数据合作的沟通成本。

数据孤岛的形成主要有三方面原因：①需求不到位。一方面是企业信息化建设缺乏对企业内部员工信息需求的了解，另一方面是企业员工还没有形成主动的信息需求意识，缺乏将自身的潜在需求转化为显性需求的动力。②标准不统一。信息化起步早的企业，10年前甚至20年前就开始实施面向操作层面的部门业务计算机应用，主要从部门内部的业务出发，开发满足部门业务操作的管理系统，每建立一个应用系统就单独建立一个数据库，不同的应用拥有不同的数据库。这些数据库可能来自不同的厂商、不同的版本，各个数据库自成体系，互相之间没有联系，数据编码和信息标准也不统一。③管理体制问题。若从深层原因看，是管理的条条框框阻碍了信息的畅通。企业的各项业务由不同的职能部门分管，无形中分隔了企业内原本应该统一的信息数据。因为管理信息化需求的不同，不同部门关心的重点缺乏全局观，企业统一的业务流也未能反映到全部的信息系统上。从这个意义上说，信息孤岛也是企业管理孤岛的映射。

数据孤岛所带来的直接负面作用主要有两个：一是投资浪费。地质资料具有多解性，需要根据后端业务验证其结果，不断修正优化地质模型及参数，使之逐渐趋于地下真实情况。如果后端工程施工结果不能及时反馈给地质部门，油藏模型就得不到及时修正，倘若前人已经证明是错误的一些想法，后人又再次尝试，则会造成低级错误不断重复，形成极大的浪费。二是效率降低。地质认识的多解性还造成不同专业、不同单位针对同一油气藏工作时，有可能选择使用不一致的参数值，使得研究结果缺乏统一性、可比性。不同专业或单位在接手同一目标工作后，经常重复简单低级的资料收集、数据甄别和认识消化工作，严重影响了工作效率。

能源企业经过多年的信息化建设，建成了勘探开发数据库，涵盖了物探、钻井、录井、测井、试油、试采、油气生产、井下作业等核心业务领域，累计存储量达到PB级（存储容量单位，1PB=1024TB，即2的50次方Byte）以上，堪称海量数据。仅勘探与生产技术数据管理系统就建立了九大类的数据资产库，入库各类井数十万口，管理测井数据文本达上百万份、地震数据体数千个、工区成果文档数百万份。客观来看，经过十几年的大规模建设，各个信息系统在生产管理中发挥了巨大作用，在实际应用中，尽管各个独立系统之间的数据体系建设逐步实现了数据的连续性和一致性，但各系统之间由于主管部门的差异，信息共享存在一定困难，给数据集成应用带来较大的挑战，制约了地质工程一体化的实施。一方面，现行的决策者和管理团队缺乏一体化的理念和决心，现行体制和管理模式也存在一些弊端，如建立一体化的方案需要层层审批，困难重重，周期漫长，甚至实施过程中由于组织者的变更，也可能导致工作思路和方式随之改变；另一方面，油气藏海量的数据是宝贵的资源，但数据五花八门、成色不一、良莠不齐、活力不足，缺乏便捷高效和功能型的一体化工作平台与工具。

虽然在地质工程一体化实施过程中存在上述的一些问题，如数据孤岛林立等，但长期积累的海量数据的整体价值是不容忽视的，因此能否打造一个平台，用技术手段穿透部门边界，用平台规则甄选核心数据，是解决目前问题的一个可行方案。

通过建立一个高效的地质工程一体化工作平台，把企业既有的海量数据、不同专业的人才、各行各业的技术和各具特色的研究方法等油田重要的有形资产和无形资源进行有机整合、高效利用，从而实现工作流程和方法的最优化。在不打破油田现有行政格局，不增加技术人员工作强度，不重新建立底层数据库，不全面开发专业应用软件这几个原则的基础上，建立一套成熟且有效的平台，可以打破数据孤岛，促进一体化数据融合。同时，一体化平台以共同的“数据湖”为底层数据源，以满足油田勘探开发的业务需求为目标，依托现有的数据库、专业软件和展示平台，通过业务流程的梳理和业务相关数据的分析，建设一体化项目研究数据和研究成果资源库，搭建研究数据与成果数据集成应用平台。建立“工作室”成果数据应用模式，实现“金数据”和研究成果数据产生、提交、审核及应用的全生命周期精细化管理与考评，实现各种数据的图形化展示与对比分析，有效支撑项目研究中地震、地质、开发油藏等多专业的协同研究。

地质工程一体化工作平台的构成包括4个部分：底层统一的数据源、功能型平台、3套数据、三级工作室。

底层统一的数据源就是指数据湖（DATA LAKE），数据湖是对企业中所有形式的海量数据进行统一存储的大数据系统。数据湖中的数据包括结构化数据（数据库表形式）、半结构化数据[可扩展标记语言(XML)、JS对象简谱（JSON）]和非结构化数据（地震与测井数据体、文档、图像、音频、视频等）。数据湖的核心思想是把不同结构的数据统一存储，使不同数据有一致的组织方式，在使用时方便相互连接，真正解决数据孤岛和数据集成共享的问题。

功能型平台是指综合研究数据与成果数据集成应用平台，支持用户管理、金数据管理、成果浏览及下载、消息推送、流畅定制等功能。

3套数据包括：①文档成果数据，即项目或课题研究中关键业务节点成果数据管理；②专业软件成果数据，即项目或课题研究中专业软件数据的推送、挂接、查看；③关键数据(核心数据)，即金数据抽取、浏览、下载。

三级工作室主要包括：①项目工作室，负责项目管理、业务流程定制、成果管理及考核等；②课题工作室，负责业务类型及岗位确定、使用软件优选、人员分工等；③个人工作室，负责任务定制、过程数据准备、成果提交等。

通过一体化平台充分利用既有的数据资源，以油气藏为核心布局各项工作，实现参数交互优化调整、专业相互协同推进，为不同专业和部门沟通搭桥、疏堵破阻，运行中即时记录过程、逐步积累经验、不断学习迭代、形成高效模板，最终实现事半功倍和效益最大化。

金数据主要包含两层含义：一是数据项被不同专业使用的频率高；二是其参数值经过不断优化，数据的准确度高。在油气勘探开发数据系统中，金数据是在整个油藏勘探开发过程中贯穿使用的核心关键数据，对于油气勘探和生产有着重要的作用。通过对油气藏地质数据和工程数据的分析与挖掘，不断总结和更新产能控制因素及改造优化参数的认识，不断改进作业参数和作业流程，从而不断提高钻完井工程效率、储层改造有效性，持续地实现降本增效。工程实践的突破和再认识，又能够极大推动基础理论研究的深入和发展，使理论与实践的结合和互动得到有效保障。最终通过油气藏金数据实现对现有资源的充分利用，结合企业数字化建设进程，以现有数据库建设为基础，以一体化示范项目为载体，逐步建成数据湖大数据系统和一体化支持及协同指挥环境。

对于金数据的寻找，主要可以分为以下5个步骤：

第一步，以专业主流软件需要的输入参数项为起点，统计物探、地质、测井、钻井、完井、改造和开发生产的专业核心参数，并且区分恒定参数、参数项与变量参数项。

第二步，根据参数涉及的专业频率，明确参数的权重。

第三步，分析专业软件输入参数的来源、输出结果，以及参数的去向，变更参数值要有出处、可追溯、可验证、可修改。

第四步，分析相关参数的逻辑关系，明确参数转化的公式，统一参数的维度。

第五步，确保所有软件使用的某些参数具有一致性。具体实施过程中往往会涉及管理权限的问题，涉及数据的鉴别与真实性验证的问题，涉及数据的定义问题。因此在真正的实施阶段，仍然存在一定的困难。

此外，数据资源筛分优选基于业务流程，将研究人员手工管理的研究数据和研究成果以及现有的项目库、专业库、主库等数据库资源进行数据资源对比，确定各库数据的一致性，并按照业务模型进行查漏补缺；在此基础上明确金数据范围，分析金数据所属业务等信息；从相关业务表中筛选出金数据字段项；集中针对金数据开展工作，从而达到事半功倍的效果。

筛分优选后的金数据还需要进行一定的修正，以确保数据的应用准确性。油气藏金数据的应用修正主要包括5个原则：

第一，明确变量参数的唯一确认岗位，以及使用该参数的专业软件和用户，参数确认岗位负责该参数的甄别和变更。

第二，当参数值产生或者变更后，系统自动向使用该参数的所有软件和用户推送参数变化通知，督促下游业务根据新参数值重新计算结果。

第三，参数使用者根据实施结果与正演模拟结果对比，分析该参数的合理性，如果参数合理，则通过系统反馈确认；如果参数不合理，则通过系统要求参数提供者修改，并提出修改建议。

第四，当关联参数不止一个时，要逐级对比分析反馈信息，直至源头参数得到修正确认。

第五，参数修正事件要记入知识库，当用户输入与知识库中记录相同或相近的参数值时，系统自动提示该值已经被验证不合理，以防后人“穿新鞋走老路”。

通过上述5个原则对油气藏金数据进行筛选，从而用软件实现研究和管理的统一，支撑业务流程的最优化。

油气勘探开发生产过程理想状态是以油气藏为中心，各专业各部门协同配合，用最短的时间、最少的费用掌握地下油气藏的真实赋存状态，采取经济适用的工艺技术，实现油气资源勘探开发效益最大化（图 1）。这一过程用有限的资料构建地质模型，根据末端实施验证结果，不断修正优化地质模型及参数，使之逐渐趋于地下真实情况。通过地质工程交互验证优化，对油气藏基础数据、地质认识的不断积累、修正及有效传承，在油藏模型构建、勘探开发实践中少走弯路，达到事半功倍的效果。

图 1

图 1 油气勘探开发生产过程理想状态 Fig. 1 Ideal state of oil and gas exploration and development

一体化系统平台建设应该遵循以下6个原则：①工程技术应用要服从地质条件需求，地面工艺设施要服从地下油藏特征；②充分利用油田现有数据库资源（基础库、成果库）、信息化成果和已有成熟专业化软件；③工作平台界面、数据结构和数据交换统一，应用软件挂接方式友好；④工作平台、研究工区、专业接口、应用软件及核心参数均支持扩展；⑤工作平台在油气藏勘探开发全过程的任意时间点与场景，均可介入和快速融合；⑥针对专业问题和现场需求，集成应用油田先进成熟的专业化软件和技术，进行功能型一体化工作平台的二次开发和整合，提高工作效率和质量。

遵循上述一体化系统平台的建设原则，建立一套贯穿油气藏勘探、开发、评价和生产的系统平台(图 2)，从而打破各生产阶段以及部门之间的“沟通壁垒”，确保油田勘探开发数据的一致性和一体化数据的高度融合，形成一个真正的统一数据体系，实现地质工程一体化实施和应用。

图 2

图 2 系统平台架构示意图 Fig. 2 Schematic diagram of system platform

结合上文对于数据湖、数据孤岛、金数据以及一体化系统平台建设的分析，地质工程一体化实施可以建立以某盆地或区带为中心、以单井为载体的非常规油气地质工程数据及知识平台，涵盖从地表到目的层、从勘探评价到生产管理的各类型井数据(岩心、录井、测井、钻井、完井、压裂、微地震监测、返排及测试、生产等)、处理及解释以及相关研究成果，成为总部/总院、油田公司、项目部和研究院所的共享数据和知识管理平台。

地质工程一体化项目研究和组织实施的难度、复杂性都非常高，主要表现在3个方面：①技术上涉及众多学科(物探、测井、地质录井、岩石矿物、构造地质、油气藏、地质力学、油气工程等)及众多工程技术应用领域(钻井、固井、压裂、井下作业、投产测试等)；②作业上涉及建设方、作业方和服务方众多部门；③实施上涉及多学科研究团队与多部门的互动与管理协调，同时还要兼顾整体与局部、中长期与短期等技术及经济费用问题的平衡及优化。

在中国开展地质工程一体化，一方面，必须克服管理上的一系列挑战，通过项目管理体制机制的创新，降低项目运行过程中的各种“内耗”，是地质工程一体化的必备条件。地质工程一体化技术路线应以油公司为主导，建立多专业、多轮次交互优化的工作模式和地质工程一体化项目优化决策管理框架。油公司需要加强前期规划、动态实施、绩效考核等不同管理工作，达到各个参与方具有统一的目标，具有针对性的考量要求，依靠管理手段，实现项目的高效性。另一方面，建立和保持强有力的领导机制和高效的决策体制，建立和保持高效率的协调协同机制，保持双向畅通的成果及时应用及信息反馈机制，是成功实施地质工程一体化的必要条件。

针对非常规油气藏领域地质工程一体化数据建设与应用，提出以下思考与建议：

（1）深入一体化平台建设，线路明晰，决策者必须建立一体化的管理理念，推动有效实施。高效管理的地质工程一体化才是完整的一体化。北美工厂化非常规油气开发经验表明，高效的组织管理对降低成本、提高效益的意义并不亚于优化的技术解决方案。油藏工程应向后延伸到钻完井工程及地面工程，将钻井、完井、压裂改造、试油、采油、地面集输等工艺一体化融合；钻完井要向前延伸到油藏工程，不断修正地质模型，实现油气藏高效开发。

（2）针对不同油气藏、不同生产阶段的不同挑战，依托于地质工程一体化需要做出有针对性的项目方案，结合实际情况，动态开展工作。地质工程一体化的应用，既可以覆盖油气藏的全生命周期，又可以应用于单井的地质、钻井、完井和增产设计中；既可以应用于一个油田，也可以应用于一个区块一个井组甚至一口井，是一个具有弹性度的实用性工具。

（3）地质工程一体化的工作推进和成果转化，都是以严谨、多学科融合、及时更新的数据体为基础，因此，需要大力推进实用性地质工程一体化的数据工作。传统意义的数据库应上升到可以全面的、整合的应用层面，形成数据湖，建立修正、检测、用户应用接口模式等标准，提高开放程度，扩大应用范围，提升整体效益和效率。

（4）打破传统学术权威的惯性，坚持科学创新，鼓励实践与探索。技术创新、团队严谨、创新学术、权威鼓励，以开放的心态探索突破学科的束缚，严谨创新实践，提升品质效益。

总之，在地质工程一体化思路指导下，深入推进精细化技术管理，建产部署及施工中的关键环节实现最佳把控，最终将取得更佳的经济效益，为中国陆上非常规油气开发建立更为坚实的实践基础。