面向采油工程領(lǐng)域的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)

劉 歆，胡長(zhǎng)軍，李 揚(yáng)，賈麗娜

（北京科技大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信工程學(xué)院，北京100083）

0 引 言

本文提出了一套采油工程領(lǐng)域基于本體的數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng) （an oil production engineering ontology－based data service system，OPODSS），OPODSS提供了一個(gè)語(yǔ)義豐富的全局語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型和高級(jí)查詢功能。OPODSS屏蔽了底層數(shù)據(jù)源的差異，用戶和上層應(yīng)用程序不必知道數(shù)據(jù)的來(lái)源和復(fù)雜性，可以利用OPODSS 以無(wú)處不在、即需即用［1，2］的方式，直接訪問(wèn)實(shí)時(shí)更新的底層數(shù)據(jù)資源。OPODSS還有語(yǔ)義推理功能，可以推理出復(fù)雜語(yǔ)義關(guān)聯(lián)關(guān)系的數(shù)據(jù)中隱含的知識(shí)。

OPODSS首先使用本體學(xué)習(xí)的方法，抽取油田分布的各專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)模式，建立局部本體，通過(guò)本體演化、本體合并、約束推理，建立一個(gè)語(yǔ)義豐富的全局本體，雖然各個(gè)油田公司的數(shù)據(jù)具有異構(gòu)特性，但是每個(gè)油田公司都有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)等這些數(shù)據(jù)類型，因此該全局本體適用于各個(gè)油田公司；然后建立直接訪問(wèn)底層數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)接口，屏蔽底層數(shù)據(jù)源的分布、異構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)復(fù)雜等特性，提供統(tǒng)一、透明的語(yǔ)義數(shù)據(jù)查詢與數(shù)據(jù)共享服務(wù)，實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義數(shù)據(jù)集成。

實(shí)踐結(jié)果表明，數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)可以為油氣井生產(chǎn)決策提供全面、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持，為優(yōu)化設(shè)計(jì)與診斷提供可靠數(shù)據(jù)服務(wù)，進(jìn)而提高產(chǎn)量和采收率、延長(zhǎng)檢泵周期，產(chǎn)生巨大經(jīng)濟(jì)效益。

1 相關(guān)工作

Michael J.Carey等［3］調(diào)研了3種比較流行的數(shù)據(jù)服務(wù)，分別是采用服務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、集成的數(shù)據(jù)服務(wù)和云數(shù)據(jù)服務(wù)，但是這3種數(shù)據(jù)服務(wù)都沒(méi)有考慮語(yǔ)義之間的關(guān)聯(lián)。

Andreas Bender等［4］提出了科學(xué)工作流中面向服務(wù)的領(lǐng)域數(shù)據(jù)集成框架，該框架建立了領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型，讓分布、異構(gòu)的數(shù)據(jù)源與應(yīng)用程序橋接起來(lái)，但是文章中的領(lǐng)域數(shù)據(jù)模型不是根據(jù)數(shù)據(jù)源分布、異構(gòu)的特性，從數(shù)據(jù)源學(xué)習(xí)而來(lái)，而是領(lǐng)域?qū)＜彝ㄟ^(guò)圖形化的界面手工構(gòu)建的，帶有一定的主觀性，而且數(shù)據(jù)元素之間缺乏語(yǔ)義關(guān)聯(lián)。

Raji Ghawi等［5，6］提出了關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)到本體的映射的語(yǔ)義互操作，利用DB2OWL工具自動(dòng)從關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模式產(chǎn)生本體，但是它沒(méi)有考慮多個(gè)分布、異構(gòu)的數(shù)據(jù)源映射為一個(gè)本體的情況。

Anish Das Sarma等［7］在分析了在大量、異構(gòu)的表中找關(guān)聯(lián)表的問(wèn)題，提出了使用計(jì)算模式相似度的方法查找相關(guān)聯(lián)的表的方案。Li Qian等［8］提出了樣本驅(qū)動(dòng)的模式映射系統(tǒng)，但這種方法帶有一定的不準(zhǔn)確性，而且是針對(duì)字符串樣本的模式映射。

2 體系結(jié)構(gòu)

OPSDS （Oil production engineering semantic－based data integration system）提供給用戶和上層應(yīng)用程序語(yǔ)義豐富的全局本體和用戶查詢、接收底層數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)的API，有基于函數(shù)的和基于查詢的兩種類型的API。用戶和上層應(yīng)用程序只需要根據(jù)全局本體或數(shù)據(jù)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢即可。OPSDS的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 OPODSS的實(shí)現(xiàn)架構(gòu)

2.1 全局本體的構(gòu)建

采油工程領(lǐng)域的數(shù)據(jù)庫(kù)遍布全國(guó)，存儲(chǔ)模式和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)各不相同，數(shù)據(jù)之間存在復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系，不利于石油領(lǐng)域?qū)＜液蜕蠈討?yīng)用程序的使用。因此，迫切需要一個(gè)能針對(duì)異構(gòu)數(shù)據(jù)源和領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)的數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)，屏蔽底層數(shù)據(jù)的差異，通過(guò)領(lǐng)域的全局本體即可訪問(wèn)底層數(shù)據(jù)。

全局本體構(gòu)建時(shí)，首先，根據(jù)需求進(jìn)行數(shù)據(jù)篩選，對(duì)需要的數(shù)據(jù)初步分類、整理、歸納，得到系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)類型，數(shù)據(jù)實(shí)體等。然后，采用自底而上的策略，抽取數(shù)據(jù)庫(kù)的模式信息，建立初始局部本體，再根據(jù)油氣井工程領(lǐng)域的概念集中概念的關(guān)系，將初始局部本體修正為語(yǔ)義更為豐富的局部本體；再通過(guò)各局部本體的演化、合并形成全局本體，然后通過(guò)增加語(yǔ)義約束、細(xì)化和完善，形成一個(gè)完整的、語(yǔ)義豐富的全局本體。

2.2 語(yǔ)義映射

用戶和上層應(yīng)用程序，根據(jù)全局本體或函數(shù)接口，提交查詢請(qǐng)求Request。OPODSS首先解析查詢請(qǐng)求Request，將查詢請(qǐng)求轉(zhuǎn)化為可對(duì)本體進(jìn)行查詢的SPARQL 語(yǔ)句。然后將SPARQL查詢語(yǔ)句重寫(xiě)，轉(zhuǎn)換為SQL 語(yǔ)句對(duì)底層數(shù)據(jù)源訪問(wèn)，數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢結(jié)果根據(jù)規(guī)則庫(kù)的數(shù)據(jù)處理規(guī)則進(jìn)行清洗、轉(zhuǎn)換，Result以統(tǒng)一的格式返回。

SPARQL查詢語(yǔ)句重寫(xiě)轉(zhuǎn)換，是把用戶基于全局本體的語(yǔ)義查詢請(qǐng)求，轉(zhuǎn)換為可以對(duì)底層數(shù)據(jù)源訪問(wèn)的SQL 語(yǔ)句，全局本體到數(shù)據(jù)源的映射，有一對(duì)一和一對(duì)多兩種形式，包括3種方式：

（1）需要的數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)源的一張表；

（2）需要的數(shù)據(jù)來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)源的多張表；

（3）查詢需求需要多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的多張表協(xié)同完成。

語(yǔ)義查詢過(guò)程如圖2所示。

圖2 語(yǔ)義查詢過(guò)程

語(yǔ)義查詢的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1）獲取用戶的查詢請(qǐng)求Request，生成全局查詢語(yǔ)句QueryG（QG），QG采用SPARQL描述。

（2）利用邏輯推理機(jī)進(jìn)行推理，將查詢語(yǔ)句QG中的全局本體中的類／屬性名稱轉(zhuǎn)換為相應(yīng)局部本體中的類／屬性名稱。

（3）查詢分解器將查詢QG分解為針對(duì)每個(gè)局部本體的子查詢SubQueryL，SubQueryL＝ ｛SQL1，SQL2，…… ，SQLn｝，其中，n是局部本體的個(gè)數(shù)。

（4）查詢重寫(xiě)器將SubQueryL重寫(xiě)為針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)源的本地子查詢SubQueryD，SubQueryD＝ ｛SQD1，SQD2，…… ，SQDn｝，SQD采用SQL描述。

（5）執(zhí)行本地子查詢，返回查詢結(jié)果SubResultD，Sub－ResultD＝ ｛SRD1，SRD2，…… ，SRDn｝。

（6）結(jié)果轉(zhuǎn)換器將查詢結(jié)果SubResultD根據(jù)規(guī)則庫(kù)的規(guī)則，進(jìn)行清洗和轉(zhuǎn)換后，得到規(guī)范化的子查詢結(jié)果。

（7）結(jié)果合并器將規(guī)范化的SubResultD合并，形成最終的查詢結(jié)果Result并返回。

3 OPODSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1 應(yīng)用背景

從采油工程領(lǐng)域?qū)?shù)據(jù)的需求出發(fā)，開(kāi)發(fā)了OPODSS系統(tǒng)，對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、勘探數(shù)據(jù)庫(kù)、設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)、井下作業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)、測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)、工藝措施數(shù)據(jù)庫(kù)等多個(gè)專業(yè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行語(yǔ)義數(shù)據(jù)集成。OPODSS屏蔽了底層數(shù)據(jù)庫(kù)的分布、異構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)復(fù)雜等特點(diǎn)，可以為用戶和上層應(yīng)用提供更好的數(shù)據(jù)的交互和共享服務(wù)。

目前，OPODSS已經(jīng)可以為多個(gè)上層應(yīng)用提供數(shù)據(jù)服務(wù)，其中，比較典型的是采油優(yōu)化設(shè)計(jì)與決策支持系統(tǒng)。采油方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)是該系統(tǒng)的重要功能之一。方案優(yōu)化設(shè)計(jì)的作用是，通過(guò)對(duì)抽油機(jī)、抽油桿、抽油泵以及扶正器等抽油設(shè)備的調(diào)整，以產(chǎn)量，泵效，系統(tǒng)效率等為目標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)判，產(chǎn)生不同條件下的采油方案，用戶可以根據(jù)需求選擇最佳方案。

油田進(jìn)行采油時(shí)，有多種類型的井。下面以抽油機(jī)井的優(yōu)化設(shè)計(jì)為例，說(shuō)明OPODSS的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。一口抽油機(jī)井進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)井的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)（勘探）數(shù)據(jù)等，搭配不同的采油設(shè)備，產(chǎn)生不同條件下的抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)方案［9］。采油設(shè)備涉及到抽油機(jī)型號(hào)選擇、桿柱的組合、扶正器設(shè)計(jì)、抽油泵型號(hào)選擇等多個(gè)方面。圖3是進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，涉及到的數(shù)據(jù)及其物理分布。

抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及到多方面的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)種類繁多，格式多樣，數(shù)據(jù)信息海量，并高速增長(zhǎng)，并存儲(chǔ)于不同的物理數(shù)據(jù)庫(kù)。一方面，一種數(shù)據(jù)可能來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，也可能來(lái)自多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)；可能來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)的一張表，也可能來(lái)自一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中的多張表。另一方面，這些數(shù)據(jù)庫(kù)的環(huán)境、硬件平臺(tái)各不相同，數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式也不同，這就造成了結(jié)構(gòu)異構(gòu)、語(yǔ)義異構(gòu)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系復(fù)雜、難以實(shí)時(shí)交互信息等問(wèn)題。比如，抽油桿結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)體現(xiàn)了典型的異構(gòu)問(wèn)題，分為結(jié)構(gòu)異構(gòu)和語(yǔ)義異構(gòu)。語(yǔ)義異構(gòu)表現(xiàn)為，JH 井號(hào)這一字段，在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)的名稱不同。在D1數(shù)據(jù)庫(kù)中是JH，在D2數(shù)據(jù)庫(kù)中，存為well＿name，在D3數(shù)據(jù)庫(kù)中，存為well。一口井需要一組抽油桿數(shù)據(jù)，每根抽油桿包含桿級(jí)數(shù)、桿長(zhǎng)、桿徑等信息，不同的桿級(jí)數(shù)對(duì)應(yīng)不同的桿長(zhǎng)。對(duì)于一個(gè)三級(jí)抽油桿，D1把三級(jí)桿長(zhǎng)組合起來(lái)，存成一個(gè)字段；D2 根據(jù)不同的桿級(jí)數(shù)，將桿長(zhǎng)分為3行記錄存儲(chǔ)；D3是用一行記錄中的3個(gè)字段來(lái)表示，這種抽油桿結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)方式，體現(xiàn)了典型的結(jié)構(gòu)異構(gòu)。如圖4所示。

圖3 抽油機(jī)井優(yōu)化設(shè)計(jì)

圖4 異構(gòu)的抽油桿數(shù)據(jù)

再比如，井型數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了數(shù)據(jù)間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，因?yàn)榫褪歉鶕?jù)井斜角數(shù)據(jù)計(jì)算而來(lái)。我們把井斜角小于5°的井，當(dāng)作直井；把井斜角大于75°的角當(dāng)作水平井；把井斜角在5°和75°之間的井，看作是斜井［10］。

優(yōu)化設(shè)計(jì)涉及到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、地質(zhì)數(shù)據(jù)、抽油機(jī)數(shù)據(jù)等多種類型的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同的物理位置，存儲(chǔ)在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，存儲(chǔ)模式也各不相同。語(yǔ)義異構(gòu)、結(jié)構(gòu)異構(gòu)、復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系等問(wèn)題，使得采油工程領(lǐng)域的數(shù)據(jù)服務(wù)越來(lái)越迫切和重要。

3.2 OPODSS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.2.1 基于函數(shù)接口的服務(wù)

采油方案的優(yōu)化設(shè)計(jì)，是典型的利用OPODSS提供的函數(shù)接口，實(shí)現(xiàn)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)服務(wù)方式。上層應(yīng)用程序根據(jù)OPODSS提供的優(yōu)化設(shè)計(jì)函數(shù)接口，即可訪問(wèn)所需的數(shù)據(jù)資源，不必關(guān)心數(shù)據(jù)實(shí)際存儲(chǔ)的物理位置，存儲(chǔ)于哪種類型的數(shù)據(jù)庫(kù)，及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式。圖5 （a）是抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)功能的界面，界面上有方案優(yōu)化設(shè)計(jì)所涉及到的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以通過(guò)OPODSS提供的優(yōu)化設(shè)計(jì)的函數(shù)接口，函數(shù)查詢?nèi)直倔w，然后再映射到數(shù)據(jù)源取得。圖5（b）展示了方案優(yōu)化設(shè)計(jì)所需的部分?jǐn)?shù)據(jù)，通過(guò)函數(shù)查詢的方式，映射到的本體，及全局本體與數(shù)據(jù)源的映射關(guān)系。

“我也這么認(rèn)為過(guò)?！庇⒏衤鞠履_，回過(guò)頭對(duì)閉著的大門(mén)說(shuō)，“后來(lái)發(fā)現(xiàn)，對(duì)你們來(lái)說(shuō)，激怒不激怒，結(jié)果都一樣?！?/p>

圖5 油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊實(shí)現(xiàn)

圖5 （a）中，Essential Parameters部分需要的數(shù)據(jù)，通過(guò)圖5 （b）所示的本體的類well＿name、well＿class等，映射到生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)取得的，而圖5 （a）中Pumping Unit、Pumping Rod和Defueling Pump部分需要的數(shù)據(jù)，是通過(guò)本體類映射到設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)取得，實(shí)現(xiàn)了分布數(shù)據(jù)的集成，并為上層應(yīng)用程序所用。

圖5 （b）中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中井的名稱為well＿name，設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中名稱為well，這是典型的異名同義的異構(gòu)現(xiàn)象，我們使用PeDSOnto：hasSynonymy把這兩個(gè)類的語(yǔ)義進(jìn)行關(guān)聯(lián)。這個(gè)例子中，類well和類well＿name映射的實(shí)例都是9L106－05。而Pumping Rod部分，體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)異構(gòu)的問(wèn)題，OPODSS可以將圖5 （b）中組合存儲(chǔ)的抽油桿結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，處理為圖5 （a）抽油桿結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的格式，以呈現(xiàn)給用戶和應(yīng)用程序。

圖6是點(diǎn)擊圖11 的 “優(yōu)化設(shè)計(jì)”按鈕，利用這些數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算后的結(jié)果，OPODSS對(duì)底層數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)進(jìn)行重用和共享，為工程所用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的 “增值”。

圖6 抽油機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)的結(jié)果

3.2.2 基于查詢的服務(wù)

OPODSS提供了基于查詢的數(shù)據(jù)服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的語(yǔ)義查詢。

圖7中，勾選左邊的數(shù)據(jù)源，其下方可以看到數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)物理分布。既可以查詢整個(gè)油田的數(shù)據(jù)，也可以通過(guò)勾選的方式，選擇油田中采油廠、區(qū)塊等部分?jǐn)?shù)據(jù)。右邊的現(xiàn)實(shí)字段，可以選擇想要查詢的字段名稱，通過(guò)條件選擇，限制所需查詢的字段的條件，點(diǎn)擊 “增加條件”按鈕，即可把要查詢的字段及其限制條件，添加到右邊的已選條件中。依次，可以添加多個(gè)查詢字段及其查詢條件。點(diǎn)擊 “查詢數(shù)據(jù)”按鈕，即可顯示查詢結(jié)果，及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)源。

圖7 OPODSS的數(shù)據(jù)查詢服務(wù)

圖8是查詢結(jié)果和相應(yīng)的數(shù)據(jù)源的模式。產(chǎn)油量和含水率，分別來(lái)自冀東和大慶的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)；抽油機(jī)型號(hào)字段，冀東油田、大慶油田和總公司的數(shù)據(jù)庫(kù)中都有，但是冀東和大慶油田的該字段，對(duì)應(yīng)的實(shí)際的井號(hào)，總公司的設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)中，該字段對(duì)應(yīng)的是抽油機(jī)型號(hào)的具體參數(shù)，而用戶查詢時(shí)，這些字段的數(shù)據(jù)都需要，所以，OPODSS就實(shí)現(xiàn)了不同的物理數(shù)據(jù)庫(kù)，同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，不同表之間的聯(lián)合查詢。

圖8 查詢結(jié)果和數(shù)據(jù)源

冀東、大慶和總公司存儲(chǔ)數(shù)據(jù)所用的數(shù)據(jù)庫(kù)各不相同，這就造成了系統(tǒng)異構(gòu)。字段井號(hào)、產(chǎn)油量、含水率在冀東油田和大慶油田的存儲(chǔ)形式不同，這就造成了語(yǔ)義異構(gòu)。而含水率，冀東存儲(chǔ)的是百分比，而大慶存儲(chǔ)的是小于1的小數(shù)，動(dòng)液面的數(shù)據(jù)兩個(gè)油田存儲(chǔ)的精度不同，這就造成了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)。由于油田公司物理數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，每天都是實(shí)時(shí)更新的，通過(guò)全局本體到底層數(shù)據(jù)庫(kù)的逐級(jí)映射，用戶和上層應(yīng)用程序，可以獲得最新的數(shù)據(jù)。OPODSS可以屏蔽底層數(shù)據(jù)庫(kù)紛繁復(fù)雜的異構(gòu)性和物理的分布性，通過(guò)全局本體，逐步映射到底層的數(shù)據(jù)庫(kù)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)的查詢轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)清洗，將查詢結(jié)果以統(tǒng)一的格式返回給用戶。

OPODSS屏蔽底層數(shù)據(jù)源分布、異構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)復(fù)雜的差異，建立采油工程領(lǐng)域的全局語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型，并提供數(shù)據(jù)的查詢和共享服務(wù)，使分布的數(shù)據(jù)無(wú)縫鏈接，使上層應(yīng)用程序在OPODSS上平滑移動(dòng)。

3.3 OPODSS的生產(chǎn)應(yīng)用

以O(shè)PODSS為核心的采油優(yōu)化設(shè)計(jì)與決策分析系統(tǒng)已經(jīng)在CNPC多個(gè)油田得到應(yīng)用，已經(jīng)為3萬(wàn)余口油氣井的生產(chǎn)監(jiān)控和措施效果評(píng)價(jià)提供全面和實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)服務(wù)。使用OPODSS后，與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)使用方法相比，取得了良好的工程應(yīng)用效果，其中，最突出的效果一個(gè)是延長(zhǎng)檢泵周期，另一個(gè)是提高采收率。

在采油工程領(lǐng)域，檢泵周期是指從上次各種措施后下泵正常抽油開(kāi)始，到這次抽油裝置失效而停止抽油的間隔天數(shù)。OPODSS可以使已有的數(shù)據(jù)資源得到充分利用，提高檢泵周期。井岔74－124的檢泵周期低于100 天，在950 m 和1800m 處頻繁桿斷，系統(tǒng)通過(guò)查詢這口井的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)已有數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，發(fā)現(xiàn)兩處側(cè)向力達(dá)到6KN，所以優(yōu)化扶正器配置和加重桿長(zhǎng)度后，檢泵周期從100天延長(zhǎng)到122天。再者，系統(tǒng)對(duì)井東3－10使用的抽油機(jī)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，降低電流平衡度、等值扭矩、電流變化后，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)效率從9.8%提高到18.6%，提高了8.8%。調(diào)整前后的對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 井東3－10參數(shù)調(diào)整前和調(diào)整后的對(duì)比

使用OPODSS 的采油優(yōu)化設(shè)計(jì)與決策支持系統(tǒng)（PetroPE）已經(jīng)在大慶、吉林、冀東、大港、華北油田推廣應(yīng)用，在華北和冀東油田現(xiàn)場(chǎng)試用軟件，對(duì)356 口井進(jìn)行優(yōu)化和診斷，其中，對(duì)95口井進(jìn)行有桿泵優(yōu)化，系統(tǒng)效率從21.3%提高到26.9%，平均提高5.6%；對(duì)50口井進(jìn)行螺桿泵優(yōu)化，系統(tǒng)效率從30.2%提高到36.7%，平均提高6.5%，前后對(duì)比的柱狀圖如圖9所示。

圖9 系統(tǒng)效率對(duì)比

據(jù)統(tǒng)計(jì)，系統(tǒng)效率平均提高1%，不但產(chǎn)油量有明顯的增加，而且年節(jié)電4 億度。所以，OPODSS充分利用數(shù)據(jù)資源，成為了提高產(chǎn)量、減低成本的有效手段。

4 結(jié)束語(yǔ)

對(duì)錯(cuò)綜復(fù)雜的領(lǐng)域數(shù)據(jù)進(jìn)行語(yǔ)義數(shù)據(jù)集成，是目前研究與應(yīng)用的熱點(diǎn)。本研究利用本體技術(shù)，對(duì)分布、異構(gòu)、語(yǔ)義關(guān)聯(lián)復(fù)雜的數(shù)據(jù)源建立全局語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型，提供全面、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)服務(wù)，是一種可行、有效的方法。

對(duì)于數(shù)據(jù)密集型的工業(yè)領(lǐng)域，建立基于領(lǐng)域本體的全局語(yǔ)義數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)基于語(yǔ)義的數(shù)據(jù)集成，并為上層生產(chǎn)應(yīng)用服務(wù)，可以得到很好的應(yīng)用效果。

石油領(lǐng)域是典型的數(shù)據(jù)密集型領(lǐng)域，OPODSS在生產(chǎn)實(shí)踐中起到了關(guān)鍵的作用。OPODSS實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的共享和重用，上層應(yīng)用程序直接通過(guò)OPODSS就可以即需即用地訪問(wèn)分布、異構(gòu)、關(guān)聯(lián)復(fù)雜的數(shù)據(jù)資源，并得到規(guī)范化的數(shù)據(jù)，為工業(yè)生產(chǎn)所用。在應(yīng)用需求的驅(qū)動(dòng)下，OPODSS將生產(chǎn)、學(xué)習(xí)和科研緊密結(jié)合，這是推動(dòng)科技進(jìn)步，實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力的有效途徑。

在下一步的工作中，OPODSS 會(huì)在更多的油田使用，并且到推廣勘探、地震等石油方面的其它領(lǐng)域。

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