油田生產數據一體化管理平臺關鍵模塊研發模式探究

一、前言

信息技術飛速發展，數字化已成為各行各業轉型升級的必然趨勢[。油田生產管理與數據應用模式正在向實時化和智能化方向轉變。雖然油田單位生產數據建庫早、體量大、門類全，但在數據治理及數據資產化管理方面起步晚，存在缺乏海量實時數據管控方法、缺少支撐數字化轉型的數據底臺環境、統一的層級管理體系建設不健全等問題。因此，圍繞主營業務，探究油田生產數據一體化管理平臺關鍵模塊研發模式，建立一體化管理平臺，解決數據庫應用性能監控、實時數據匯集及跨網間轉儲、多源異構數據管理、數據全流程資產化管理以及數據質控應用五大關鍵模塊問題，為生產管理提供精準、及時的數據支持，提升油田在數字化時代的核心競爭力，促進油田數字化轉型。

二、一體化管理平臺關鍵模塊研發模式

為解決五大關鍵模塊中的技術問題，深入分析、、、、等諸多相關單位一體化管理平臺研發模式，提出油田生產數據一體化管理平臺關鍵模塊研發模式。平臺關鍵模塊研發以“需求分析、流程設計架構搭建、功能實現”為設計思路，采用系統工程方法進行研發，即依據各模塊業務流程進行技術研發與集成。

（一）流程設計

數據一體化管理平臺關鍵模塊開發整體業務流程設計如圖1所示。平臺業務流程可分為基礎業務流程和智能化業務流程。基礎業務流程主要體現在多源異構數據管理和數據全流程資產化管理兩個模塊中，主要實現了API管理和資源管理申請、審批工作的信息化。智能化業務主要體現在數據庫應用性能監控模塊中，應用數據庫監測技術（如監測腳本）實現數據庫性能參數采集。實時數據匯集及跨網間轉儲中采用通信協議與訪問技術實現油水井、站庫時序數據采集，并利用批處理技術實現數據的高效采集。同時，應用DMZ區完成時序數據由生產網向辦公網的跨網傳輸，以及引入數據清洗算法開展時序數據治理。多源異構數據管理模塊通過數據匹配算法進行多源異構數據對齊與轉換。數據全流程資產化管理模塊使用圖算法等智能算法完成數據血緣分析。數據質控應用數據采用專家系統、模糊匹配及自然語言處理技術進行數據治理等業務流程，主要實現業務流程數據的智能化分析、傳輸和治理。

（二）平臺總體架構搭建

油田生產數據一體化管理平臺關鍵模塊開發總體設計采用4層架構模式，平臺總體架構圖分為應用層、服務層、數據層、基礎設施層四個部分，如圖2所示。

基礎設施層：主要指物聯網硬件設備、網絡資源以及計算存儲資源8。物聯網硬件設備包括傳感器設備、數據采集終端、網絡傳輸與交換設備等。網絡資源包含生產網、DMZ區、辦公網。計算存儲資源包含大容量存儲、高性能計算、通用計算。

數據層：負責應用系統的數據提供，主要分為數據服務和數據接口兩部分。數據服務包含基礎數據庫、實時數據庫和生產數據庫，用于存儲系統的基礎數據、實時采集數據和應用層規則與運行結果數據。

圖1整體業務流程

服務層：涵蓋基礎服務與業務服務，采用微服務架構開發，利用帆軟、前端組件庫和腳本組件庫等工具，提供認證鑒權、文件、接口文檔、報表、監控等基礎服務，并通過Docker和Kubernetes實現容器化管理。業務服務則專注于智能預警、工作流、數據流、消息流、文檔、報表及API定制等，兩者緊密協作，共同確保系統的高效穩定運行與靈活定制能力。

應用層：包含數據庫應用性能監控模塊、實時數據匯集及跨網間轉儲模塊、多源異構數據管理模塊、數據全流程資產化管理模塊和數據質控應用模塊5個業務模塊，為用戶提供應用界面，采用統一的門戶入口。同時，通過大屏幕、PC等多種顯示終端，擴展應用場景。

（三）平臺功能實現

油田生產數據一體化管理平臺關鍵模塊開發包含數據庫應用性能監控模塊、實時數據匯集及跨網間轉儲模塊、多源異構數據管理模塊、數據全流程資產化管理模塊和數據質控應用模塊五大關鍵功能模塊，共計35項主要業務功能。

1.數據庫應用性能監控模塊

采用集成化的技術思路，將數據庫監控集成、服務器系統性能監控、網絡連接監控等多種監控技術進行整合。通過數據庫監聽管理實時掌握數據庫的運行狀態，利用日志管理和分析技術對數據庫操作記錄進行深度挖掘，發現潛在問題。運用運行進程管理和運行授權管理確保數據庫運行的安全性與穩定性，通過數據庫白名單管理、解鎖管理和會話管理優化數據庫的訪問控制。同時，對數據庫文件IO進行監控，利用數據庫AWR監控技術獲取數據庫性能指標，并將運維操作界面圖形化，方便管理人員直觀地了解數據庫運行情況，系統效果如圖3所示。

2.實時數據匯集及跨網間轉儲模塊

搭建廠時序實時數據庫環境，作為數據匯集與轉儲的核心基礎。針對油水井和站庫的時序數據特點，分別制定相應的數據轉儲策略，確保數據能夠準確、及時地從生產現場傳輸至數據庫。在數據轉儲過程中，引入時序數據治理技術，對數據進行清洗、去噪等預處理，提高數據質量，為后續的數據應用提供可靠的數據來源。

3.多源異構數據管理模塊

從接口定制及擴展人手，開發適應不同數據源的接口，實現多源異構數據的接入。采用可視化管理技術，將復雜的數據以直觀的方式呈現，便于管理人員進行數據查看與分析。建立數據分級分類訪問管理機制，確保數據的安全訪問。規范API權限申請流程管理，對API運行進行監測及統計分析，同時加強對API終端數據的監管與清洗管理，保障數據在傳輸與使用過程中的質量與安全。

4.數據全流程資產化管理模塊

搭建廠數據資產地圖，清晰展示數據資產的分布與關聯關系。通過資產目錄管理對數據資產進行分類整理，定期進行資產目錄校驗與同步，確保數據資產信息的準確性。實施數據庫用戶全生命周期管理，從用戶創建到注銷進行全過程管控。規范數據模型創建、授權與控制流程，保障數據模型的科學性與安全性。建立數據流轉與審批機制，確保數據在各部門、各環節之間的合理流動與有效利用。資產門戶效果如圖4所示。

圖2平臺總體架構圖

圖3數據庫監測可視化界面

5.數據質控應用模塊

針對油水井月報數據中的關井代碼、措施代碼、生產參數、產量及注入量等數據，以及井下作業數據，分別制定數據治理方案。通過數據清洗、規則校驗等手段，對數據進行質量控制，確保數據的準確性、完整性與一致性，為生產決策提供可靠的數據依據。

圖4數據資產門戶可視化界面效果圖

三、平臺應用效果

第一，數據庫應用性能顯著提升，通過數據庫應用性能監控模塊的實施，實現了對數據庫全方位、實時的性能監控，關鍵指標得到有效監測與優化。管理人員能夠快速掌握數據庫運行狀況，提高數據庫管理的效率與質量，保障了數據的穩定獲取與處理。

第二，實時數據高效匯集與轉儲，建立時序實時數據庫環境，實現了油水井時序數據和站庫時序數據的高效轉儲，數據質量得到顯著提高，為后續的數據實時分析與應用提供了可靠的數據基礎。

第三，多源異構數據有序管理，通過接口定制及擴展，實現了各類數據源的順利接入。API權限申請流程的規范以及對API運行的監測與統計分析，有效提高了數據傳輸與使用的安全性與效率。API終端數據監管與清洗管理確保了數據在終端使用過程中的質量。

第四，數據資產全流程規范化運作，建立數據資產地圖，清晰呈現了數據資產的全貌。數據資產分類明確，數據模型創建、授權與控制以及數據流轉與審批機制，確保了數據資產在整個生命周期內的合理利用與有效管理，提高了數據資產的價值。

第五，數據質量得到有效控制，針對油水井月報數據和井下作業數據，經過治理后，準確性、完整性與一致性得到顯著提升。數據質量的提高為生產決策提供了可靠的數據依據，提高了生產管理的科學性與精準性。

四、結語

本研究圍繞油田生產主營業務，提出了適用于油田生產數據一體化管理平臺研發模式，開發了數據一體化管理平臺。通過解決數據庫應用性能監控、實時數據匯集及跨網間轉儲、多源異構數據管理、數據全流程資產化管理和數據質控應用等關鍵模塊技術問題，促進了油田生產數據管理從傳統模式向數字化模式轉型，為油田生產數字化與智能化發展提供了數據驅動。研究成果表明，開展數據一體化管理平臺的建設與關鍵模塊研發模式探究，對于提升油田生產數據管理水平、優化生產管理流程、提高生產決策的科學性具有重要意義。

參考文獻

[1]吳雙.主題公園智慧客流引導系統[D].上海：東華大學，2016

[2]李慶顯.采油廠生產數據一體化的實現[J].數字石油和化工，2007（09）：52-54.

[3]趙建慧.油田設備數據一體化管理體系建設方案探討[J].中國信息界，2012（08）：64-66.

[4]榮海亮.淺析油田勘探動靜態數據一體化應用系統[J].信息系統工程，2019（12）：77-78.

[5]陳曉明，楊濤，梁坤，等.油氣勘探規劃數據一體化建設及應用[J].科技風，2021（35）：72-74.

[6]彭程.海上油氣生產運營系統數據一體化治理途徑與發展趨勢[J].天津科技，2024，51（04）：3-5.

[7]蔡煜.物聯網技術在智慧城市建設中的應用[J].電視技術，2023，47（10）：219-221.

[8]曹倩.大型調水工程智能運行中心系統設計與應用[J].水利信息化，2022（04）：25-30.

[9]吳家祺，占亮亮，蔡杰.基于IEC61850標準的水電廠錄波數據接入實現方案[J].水電站機電技術，2014（05）：56-60.

作者單位：大慶油田第一采油廠數字化運維中心

■責任編輯：王穎振鄭凱津