可定制的可視化鉆井日報系統的研究

張瑞佳

(西安石油大學 計算機學院， 西安 710065)

引言

在進行石油勘探和油田開發的各個環節中，都需要鉆井作業來獲取井下參數和工程參數。每次鉆井作業都會產生大量的鉆井數據，數據是油田的寶貴財富、是數字油田的根基，數據建設在油田建設中占據重要地位，技術人員分析日報中的數據以制定下一步的工作決策。過去使用的鉆井日報系統未將繁雜的數據續接各類研究處理，導致日報系統的可視化性能較差，并且采用固化的軟件模式，使得系統的靈活性也欠佳。使用時故障頻發，不能達到鉆井公司日常生產的需要，這樣也阻礙了數字油田的實現進程。為了研制一套能夠滿足日常鉆井需求的日報系統，本文提出了一種可定制的可視化新型鉆井日報系統。

該系統的功能旨在為施工設計、油田勘探開發、生產管理、研究應用等不同層次用戶的業務提供及時、方便、有效的檢索和查詢，為油田勘探開發和日常事務提供數據服務。基于完善的井史庫和先進的平臺框架，利用先進的開發工具和開發環境，開發一個易于進行二次開發、擴展性良好[1]、具有良好的人機交互界面的可定制的可視化鉆井日報系統，以方便油田鉆井公司內部使用，利用報表詳盡地記錄當天鉆井產生的參數，并且能夠記錄歷史鉆井數據，實現不同層次的用戶針對日報數據的查詢、錄入和打印，以及統計分析等功能，為鉆井公司專業技術人員、管理者等提供準確、快速的決策支撐。

1 鉆井日報系統的研究需求

1.1 功能需求

鉆井工程中涉及到的參數非常繁雜，每一次鉆井作業都會產生大量新的數據，保存并展示獲取到的鉆井數據對日常鉆井生產非常重要，因此各個油田也在探討能夠滿足監控和記錄生產進度的報表系統，期望利用可視化性能良好的日報系統來隨時了解工程的進展情況。鉆井日報系統涵蓋的用戶范圍和層次都很廣，有鉆井井隊人員、基地后方的技術人員、制定決策的工程師和生產管理者等，不同用戶需要根據工作的需要定制相應的日報報表。除此之外，如龐力源提出的，支持插件擴展同樣是新時期鉆井井史管理系統發展的研究方向[2]。

作為井史管理系統中最基本的部分，鉆井日報系統全面記錄當天鉆井產生的參數，并且能夠記錄歷史鉆井數據，使得技術人員可以利用這些數據分析曲線走勢等，并可作為此后統籌決策的判定依據。鉆井日報系統分為鉆井生產日報瀏覽客戶端、基礎信息錄入模塊、日報審核模塊、日報瀏覽模塊、井隊日報錄入模塊、編碼維護模塊等功能模塊。

1.2 系統性能需求

鉆井日報系統由于其特殊的生產用途，需要滿足3種特性來達到性能需求以保證穩定、高效的運行。具體闡釋如下。

(1)系統處理的及時性和準確性。精準、適當的系統處理時機是鉆井日報系統至關重要的性能指標。數據庫的數據信息必須如實地發送至界面上，所以在設計和開發系統的過程中，應考慮系統現在和未來可能承載的工作量，對大數據或大量的表連接進行視圖化處理，降低系統的處理延遲，縮短用戶等待時間。作為用戶信息數據的來源，系統數據庫中一切數據都直接影響著用戶的使用，因而查詢結果的準確性在某種程度上決定了系統未來的發展空間。

(2)系統的開放性和可擴充性。在開發過程中，應該充分考慮未來系統的可擴充性，如：可能會在日報系統添加新的數據庫寫入操作，改進查詢功能來完善可定制需求等等。因此，確保系統的開放特性就成為系統調整和拓展功能手段的重要前提。研究中，即需簡化復雜嚴格的添加、刪除系統模塊操作，只要符合技術要求，就可以更新改進當下系統功能。

(3)系統的安全性和保密性。由于系統設計上僅是針對鉆井公司內部的業務相關人員使用，系統數據也牽涉到行業機密，即應由管理員對用戶的賬號密碼、角色、權限等進行分配。系統訪問控制設定為油田公司內網可訪問，以保證系統的安全性。

2 系統總體設計

本系統以鉆井井史庫為依托，在全油田局域網范圍內，提供基礎信息錄入、日報審核、日報瀏覽、井隊日報錄入、報表查詢、打印等功能，最大化地實現日報資料的共享。系統的數據流架構如圖1所示。

圖1 數據流架構圖Fig. 1 Data flow architecture diagram

在系統實現過程中，對數據服務部分進行分層，使得每層能夠支持囊括相應的服務。數據服務共分為五層，具體設計內容如下：

(1)實體層。主要掌控數據資源的管理及存儲，對大數據的特殊處理及效率優化處理。

(2)業務處理層。是為服務層提供基礎的業務處理邏輯。

(3)服務層。主要是為內部、外部應用提供相關的數據服務接口，滿足實際應用的要求。

(4)業務控制層。主要是完成展示層與服務層之間的業務數據處理及控制等功能。

(5)展示層。主要是將業務控制層處理的數據進行分類展示與應用。

基于以井史庫為依托的數據流向，設計得到本系統的整體架構，如圖2所示。

圖2 系統架構圖Fig. 2 System architecture diagram

由圖2可知，井史庫中包含日報結構表、日報邏輯表、日報數據表以及其他數據信息表，井史庫通過數據服務模塊與客戶端進行數據交互。客戶端包含有系統管理、報表定制子系統和報表查詢子系統。其中，系統管理包括一些日報錄入、查詢、瀏覽等功能；報表定制子系統和報表查詢子系統分別由報表定制模塊和報表解析模塊提供服務，報表定制模塊主要是根據用戶需要定制相應的報表錄入模版，不需要進行編程，即可處理實現需要的數據錄入、瀏覽等功能[3]；并且，還智能配備了對復雜數據多維度、多視角的可視化顯示功能，可以及時反映鉆井現場的進度和其他錄入參數變化，提高工作效率。此外，該系統可以與油田使用的系統進行無縫集成[4]。不僅可以單獨使用，也可以協同連入其他系統進行日報數據的查詢。

3 系統功能模型設計

本系統由6個部分組成。這里，將針對每一部分的功能設計展開如下研究論述。

3.1 鉆井生產日報瀏覽客戶端

可根據選擇的相應日期查看鉆井工程公司生產日報。包括日報瀏覽和日報打印。各自分述如下：

(1)日報瀏覽。按照鉆井公司生產日報格式，生成當天生產報表。生產日報報表中可供瀏覽的參數有進尺、開鉆、交井、鉆井動態、本月開鉆井號、本月完井井號。單口井的參數有井號、井別、井型、開鉆日期、設計井深、實際井深、地層、日進尺、月累計、月計劃、年累計、泥漿密度、鉆層、失水、含砂、鉆頭、機械鉆速、泵壓、柴油余量、機油余量等。

(2)打印。此項功能包括打印預覽和打印報表。

3.2 基礎信息錄入模塊

維護日報系統中的基礎信息，包括查詢、錄入、修改日報基礎信息，其中包含日期、天氣、開鉆計劃、交井計劃、安裝隊、綜合、水電、代用井架、管具、固井、技術服務、生活、進尺排行榜、制表單位、校對人等信息。

3.3 日報審核模塊

修改和錄入日報信息。系統啟動后，首先默認選擇當天所有的日報數據，以列表形式發布顯示，顯示的信息包括日期、區塊、井號、鉆機編號、日進尺、井型、井別、動態、開鉆日期、完鉆日期、完井日期、設計井深、實際井深、工作內容、鉆頭直徑、泵壓、泥漿密度、粘度、含水、地層等信息。

3.4 日報瀏覽模塊

日報信息瀏覽，默認顯示當天的所有日報數據，還可以查詢不同日期的日報，同時也可查看鉆井曲線和歷史日報。

3.5 井隊日報錄入模塊

修改和錄入井隊日報信息，包含查詢功能，查詢條件有日期、井號、鉆機編號。

3.6 編碼維護模塊

維護系統中的動態編碼，包括添加、刪除和修改等。

4 項目關鍵技術及系統運營設計

4.1 關鍵技術

(1)定制報表技術。基于油田報表系統的需求，實現面向用戶的定制報表。本系統將日報系統的業務邏輯、數據展示和控制邏輯分離，業務數據的統計查詢與應用分離[5]，使得操作日報系統的技術人員可以在無需任何編程的情況下，設計定制適用于自身權限所需的數據項和相應報表格式，使日報系統的使用更趨方便和靈活。系統使用Oracle數據庫存儲繁雜的鉆井數據，用戶在調用數據時，系統將啟用相應SQL語句進行查詢和執行，向用戶返回所需數據，提高了日報系統的執行效率，使系統具有較好的用戶體驗。

(2)可視化處理技術。伴隨著每次鉆井作業，都會產生大量的數據，除了將繁多冗雜的鉆井數據進行存儲和檢索外，還需要利用圖表技術繪制并呈現出直觀的圖表信息，可生成折線圖、餅狀圖或柱狀圖來對比不同日期、月份、年份等的鉆井數據之間的關聯和區別，挖掘提取其蘊含的鉆井曲線規律，從而為此后的鉆井決策方案的推出構造實施依據[6-7]。利用矢量圖形的研制和開發來實現鉆井日報報表的可視化，為基地技術人員和專家工程師提供一套規范完整的可視化鉆井進程信息，提高整個技術團隊的工作效率。

4.2 系統運營設計

本系統基于.NET平臺展開運營設計。．NET框架研發創建的應用執行環境，具有安全性和可操控性等開發鉆井日報系統所需要的特性，因而能夠在簡化應用程序的開發和發布過程的同時，給種類繁多的語言之間提供無縫集成的最大可能[8]。而且，研究還選取了MEF(Managed Extensibility Framework，托管可擴展框架)用于鉆井日報系統的擴展開發，可減少日報系統各功能模塊之間的耦合性，使得在未來系統出現新的功能需求時，易于進行擴展與升級。

鉆井日報系統將會部署在鉆井公司信息中心機房服務器上，在鉆井公司內進行系統測試。系統的所有網絡設備組成以交換機為中心的星型網絡結構，使具有不同需求層次的用戶能夠得到所需的服務，系統工作時的網絡拓撲結構如圖3所示。

圖3 網絡結構圖Fig. 3 Network structure diagram

5 結束語

鉆井日報系統在油田生產過程中處于信息支撐的關鍵地位，對油田的日常生產具有不可替代的重要意義。在鉆井生產管理方面，鉆井日報系統使生產管理人員能夠及時地掌握鉆井隊生產情況、推送生產預告、計劃任務安排、鉆井日報生成等。新型鉆井日報系統改變了數據按日輪詢報送的舊模式，將之前傳統的業務流程，轉變成了通過鉆井日報系統錄入、自動匯總統計、自動生成日報表的新模式，減輕了生產管理人員的工作量，降低了造成鉆井統計數據錯誤的可能性[9]，生產管理過程中使用的數據科學、準確，工作效率明顯提高，大大提升了鉆井生產管理水平。本系統直接應用于油田專網用戶，以后可以根據用戶需求，延伸至廣域網絡數據服務領域。隨著油田信息化建設的加快，鉆井日報系統將會在實現油田信息化的過程中發揮更加強大、有效的推動作用。

[1] 樊洪海，紀榮藝，劉鵬，等. 新一代鉆井井史管理系統的設計與展望[J]. 石油鉆探技術,2008,36(2):1-3.

[2] 龐力源. 新時期鉆井井史管理系統的發展分析[J]. 中小企業管理與科技(上旬刊), 2015(5):229-230.

[3] 潘永才，劉海龍. 可定制報表系統的設計與應用[J]. 物聯網技術, 2015 (1): 104-106.

[4] 盧笑天，唐慧佳. 基于XML的可定制查詢報表系統的設計與應用[J]. 計算機工程與設計,2014, 35(5):1847-1852.

[5] 高紅艷. Web報表開發中的若干關鍵技術研究與應用[D]. 西安：西安電子科技大學，2011.

[6] 羅維威. 基于數據挖掘的報表系統的設計與實現[D]. 大連：大連理工大學, 2014.

[7] 劉加偉，翟向琳. 水晶報表在鉆井信息查詢系統中的應用[J]. 化工管理, 2014 (29): 22.

[8] 李奧林. 基于XML的.NET平臺報表生成系統的設計與實現[D]. 南京: 南京郵電大學, 2016.

[9] 喬李華，張果，徐代才. 鉆井井史資料管理存在的問題及建議[J]. 鉆采工藝,2017,40(6):111-112.

[10]陳建春. 矢量圖形系統開發與編程[M]. 北京：電子工業出版社, 2004.