淺析井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙恩普 劉曉晨

[摘 要]隨著科技的不斷進(jìn)步和人們生活水平的提高，智能手機(jī)逐漸普及，WiFi/4G等無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)也得到了快速發(fā)展，從而也出現(xiàn)了很多手機(jī)APP。手機(jī)APP以其移動(dòng)性、靈活性的特點(diǎn)被各個(gè)領(lǐng)域而廣泛應(yīng)用，如移動(dòng)繳費(fèi)、移動(dòng)辦公、移動(dòng)監(jiān)控等應(yīng)用方便工作人員隨時(shí)隨地開(kāi)展工作，而不是僅僅局限于特定的環(huán)境，極大地提高了工作效率。本文介紹了1個(gè)井場(chǎng)信息服務(wù)手機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)井場(chǎng)信息在手機(jī)上實(shí)時(shí)查詢及監(jiān)控預(yù)警，是提高鉆井作業(yè)施工現(xiàn)場(chǎng)管理水平的重要技術(shù)手段。

[關(guān)鍵詞]井場(chǎng)；手機(jī)；APP；數(shù)據(jù)傳輸

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.031

[中圖分類號(hào)]TP277.2 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1673-0194（2018）18-00-02

0 引 言

由于鉆井井場(chǎng)環(huán)境的特殊性，油田勘探開(kāi)發(fā)了各種信息管理系統(tǒng)，尤其是油田勘探開(kāi)發(fā)鉆井現(xiàn)場(chǎng)信息管理，需要實(shí)施遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、移動(dòng)式的掌控。井場(chǎng)信息遠(yuǎn)傳系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)APP實(shí)時(shí)訪問(wèn)和下載鉆井現(xiàn)場(chǎng)的各類信息，包括鉆井參數(shù)、錄井參數(shù)、定向井參數(shù)、隨鉆測(cè)井參數(shù)和電纜測(cè)井參數(shù)。雖然可以借助于計(jì)算機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備，通過(guò)局域網(wǎng)訪問(wèn)相關(guān)數(shù)據(jù)，但對(duì)于二線支持的技術(shù)人員和生產(chǎn)專業(yè)管理人員或主管領(lǐng)導(dǎo)來(lái)說(shuō)，不可能24小時(shí)不間斷坐在終端前瀏覽信息，指揮現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。但前線生產(chǎn)是不間斷，因此需要一種方便快捷的方法，讓技術(shù)或管理人員隨時(shí)了解或掌握現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)動(dòng)態(tài)，滿足生產(chǎn)管理需求。遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮、實(shí)時(shí)移動(dòng)式辦公必定會(huì)給油田企業(yè)的辦公帶來(lái)高速、高效、便捷的服務(wù)。為此開(kāi)發(fā)了一套井場(chǎng)信息遠(yuǎn)程服務(wù)手機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，以滿足技術(shù)人員、管理人員或技術(shù)專家的需求，達(dá)到快速指導(dǎo)與管理現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的目的。

1 井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)概述

井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)是根據(jù)油田勘探開(kāi)發(fā)、鉆井現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)、井控管理的實(shí)際需要和管理特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的。系統(tǒng)架構(gòu)采用嵌入式方式與C/S交互。傳輸方式采用WiFi或4G，只要帶寬大于200 kB/s，即可滿足使用需求。智能手機(jī)以無(wú)線方式直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中同步提取數(shù)據(jù)，形成直觀的數(shù)據(jù)曲線、數(shù)字顯示等，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)移動(dòng)式瀏覽。井場(chǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸APP可以分為數(shù)據(jù)傳輸實(shí)現(xiàn)與實(shí)時(shí)移動(dòng)瀏覽軟件設(shè)計(jì)兩部分。

數(shù)據(jù)傳輸主要是直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中同步提取數(shù)據(jù)外輸?shù)街悄苁謾C(jī)上，提取的數(shù)據(jù)主要是井場(chǎng)鉆井參數(shù)儀、綜合錄井儀和隨鉆定向/測(cè)井儀采集的數(shù)據(jù)，以供各級(jí)人員通過(guò)智能手機(jī)實(shí)時(shí)瀏覽相關(guān)信息。主要包括以下內(nèi)容：①基于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)WiFi/4G實(shí)現(xiàn)，無(wú)論在鉆探開(kāi)發(fā)現(xiàn)場(chǎng)還是其他4G信號(hào)或WiFi能夠覆蓋的地域，實(shí)時(shí)提取接收終端計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)；②優(yōu)先使用WiFi網(wǎng)絡(luò)，在WiFi覆蓋范圍之內(nèi)利用WiFi傳輸數(shù)據(jù)，在WiFi覆蓋范圍之外利用4G傳輸數(shù)據(jù)；③使用加密技術(shù)保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

通過(guò)手機(jī)瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)，工作人員可以實(shí)時(shí)瀏覽井場(chǎng)的相關(guān)信息。在手機(jī)上主要可顯示以下內(nèi)容：①集合顯示井場(chǎng)上多種自動(dòng)采集設(shè)備的輸出數(shù)據(jù)；②實(shí)時(shí)準(zhǔn)確監(jiān)視井場(chǎng)數(shù)據(jù)（無(wú)線信號(hào)滿足時(shí)）；③具有液晶、曲線、儀表、報(bào)警、表格等多種顯示格式；④具有參數(shù)報(bào)警設(shè)置功能，超出報(bào)警界限時(shí)進(jìn)行聲音報(bào)警提示；⑤具有中英文兩種語(yǔ)言顯示，具有單位轉(zhuǎn)換功能；⑥用戶可按照自身需要自由定制顯示格式；⑦具有多井分發(fā)管理功能。

2 井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的總體要求和結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)總體要求

井場(chǎng)信息遠(yuǎn)程服務(wù)手機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)主要面向鉆井現(xiàn)場(chǎng)人員以及各級(jí)管理人員，隨時(shí)掌握鉆井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的情況，并便于查詢相關(guān)歷史信息。系統(tǒng)要滿足以下性能要求：①在不同環(huán)境下均能夠?yàn)殂@井生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)提供實(shí)時(shí)信息；②用戶界面友好、操作方便；③安裝簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性強(qiáng)，升級(jí)方便；④提供不同顯示模式與多頁(yè)面，以滿足使用者的不同要求。功能流程如圖1所示

2.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)采用分層的數(shù)據(jù)模型，包括APP、Web Service、Data Server。在系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型中，底層為手機(jī)APP，面向各級(jí)使用人員，可以直用使用手機(jī)APP瀏覽相關(guān)信息；中間層為Web Service，用于接收手機(jī)APP的請(qǐng)求，向后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)起查詢請(qǐng)求；后臺(tái)是Data Server，負(fù)責(zé)提供數(shù)據(jù)傳送至APP中進(jìn)行處理。

3 井場(chǎng)數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)

3.1 APP的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1.1 APP軟件設(shè)計(jì)流程

智能手機(jī)與服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳輸與接收方式的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)等，主要包括局域網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸（WiFi技術(shù)）、3G/4G傳輸。系統(tǒng)采用WiFi與TCP/IP技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接，具備高速數(shù)據(jù)傳輸能力并具有一定的斷點(diǎn)續(xù)傳功能。系統(tǒng)還具備網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)切換功能，有WiFi條件下優(yōu)化使用WiFi，登錄時(shí)具備用戶身份認(rèn)證與權(quán)限分級(jí)功能，保證訪問(wèn)安全。APP軟件設(shè)計(jì)流程如圖2所示。

3.1.2 功能模塊設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)查詢鉆井現(xiàn)場(chǎng)信息，軟件主要包括用戶登錄、井名信息查詢、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)瀏覽和歷史數(shù)據(jù)查詢4個(gè)模塊。

（1）用戶登錄。APP通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接后臺(tái)Data Server，根據(jù)登錄用戶的權(quán)限提供不同工作界面。

（2）井名信息查詢。登錄成功后首先以井名與更新時(shí)間進(jìn)行索引，給出當(dāng)前最新的深度和當(dāng)前工況信息，讓用戶掌握現(xiàn)場(chǎng)的最新生產(chǎn)狀態(tài)，點(diǎn)擊關(guān)注的井名即可查詢?cè)搯尉畔ⅰ?shù)據(jù)查詢界面包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)模擬、儀表數(shù)據(jù)、時(shí)間數(shù)據(jù)曲線、深度數(shù)據(jù)曲線和報(bào)表信息等。

（3）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要顯示最新的現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)，變化數(shù)據(jù)用不同顏色、方式進(jìn)行強(qiáng)調(diào)顯示。

（4）錄井剖面。包括單井的地層、井深、顏色、巖性描述等信息，以柱狀圖形式進(jìn)行顯示。

3.1.3 移動(dòng)APP軟件的屏幕

移動(dòng)APP軟件主要包括以下6個(gè)屏幕。

（1）井場(chǎng)結(jié)構(gòu)模擬圖監(jiān)視屏幕。該屏幕可顯示施工狀態(tài)、井名、模擬泵、各泥漿池的體積、立管壓力和套管壓力，還可以顯示模擬地層數(shù)據(jù)，包括井深、鉆頭位置、大色高度、鉆壓、轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速及扭矩。每項(xiàng)參數(shù)均可設(shè)置報(bào)警門限，超出時(shí)將以深亮顏色閃爍顯示，提示有緊急情況。

（2）實(shí)時(shí)仿真儀表監(jiān)視屏幕。在顯示施工狀態(tài)、顯示井名、井深的基本信息的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)仿真儀表顯示：鉆壓儀表+大鉤負(fù)荷儀表、立管壓力儀表、扭矩儀表、套壓儀表。儀表盤內(nèi)包括刻度、儀表名稱、單位、指針等，每1個(gè)表盤背景默認(rèn)顏色不同并均可進(jìn)行自定義修改。

（3）實(shí)時(shí)曲線顯示監(jiān)視屏幕。在顯示施工狀態(tài)、顯示井名、井深的基本信息的基礎(chǔ)上，實(shí)時(shí)曲線下設(shè)6項(xiàng)：鉆井參數(shù)、氣測(cè)參數(shù)、泵參數(shù)、液罐體積、鉆井液性能和錄井剖面。每屏能夠同時(shí)顯示多條參數(shù)曲線，每條曲線特性可自定義顏色、測(cè)量范圍、線型。

（4）參數(shù)表格顯示監(jiān)視屏幕。參數(shù)表格顯示下設(shè)7項(xiàng)：鉆井參數(shù)、氣測(cè)參數(shù)、泵參數(shù)、鉆井液性能、巖屑描述和工況；

（5）實(shí)時(shí)參數(shù)顯示監(jiān)視屏幕。實(shí)時(shí)參數(shù)顯示監(jiān)視屏幕下設(shè)5個(gè)屏幕：鉆井參數(shù)、氣測(cè)參數(shù)、泵參數(shù)、液罐體積和鉆井液性能。

（6）柱狀圖顯示監(jiān)視屏幕。實(shí)時(shí)柱狀圖顯示下設(shè)5個(gè)屏幕：鉆井參數(shù)、氣測(cè)參數(shù)、泵參數(shù)、液罐體積和鉆井液參數(shù)。

所有顯示屏幕均可通過(guò)翻頁(yè)實(shí)現(xiàn)多屏展示，每屏可顯示多項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)，參數(shù)的顯示順序可隨意調(diào)整，具有任意添加參數(shù)項(xiàng)功能，展示數(shù)據(jù)均具備按日歷查詢歷史數(shù)據(jù)的功能。

3.2 Server端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

Server端采用Web Service技術(shù)，軟件結(jié)構(gòu)主要是C/S結(jié)構(gòu)模式，Server端使用Web Service方式讀取底層數(shù)據(jù)。Web Service實(shí)現(xiàn)以下功能：①連接APP與DataServer；②提供對(duì)外服務(wù)接口；③保護(hù)數(shù)據(jù)安全，防止數(shù)據(jù)泄密。

4 結(jié) 語(yǔ)

使用井場(chǎng)動(dòng)態(tài)信息跟蹤APP，用戶在登錄界面輸入密碼后，選擇需要跟蹤的井，幾秒后便能看到井場(chǎng)數(shù)據(jù)，并有導(dǎo)航鍵切換方便瀏覽各種信息，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)移動(dòng)式瀏覽查看相關(guān)信息，具有廣闊的應(yīng)用前景。