基于安卓的鉆井液班報系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

劉勝娃+蘇興華+詹勝

摘 要：在長慶鉆井公司的基層井隊中，傳統(tǒng)的鉆井液數(shù)據(jù)記錄和計算方式都通過紙筆和計算器手工完成，在條件艱苦的井場中，這種方式記錄計算的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、實時性和正確性都難以保證。文中介紹了一種基于安卓系統(tǒng)的鉆井液班報表系統(tǒng)實現(xiàn)方法，試點使用表明，該系統(tǒng)顯著減輕了井隊技術(shù)員的負擔(dān)，提高了工作效率，提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量，得到用戶的廣泛好評。

關(guān)鍵詞：安卓；鉆井液；數(shù)據(jù)庫；信息化

中圖分類號：TP309 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）04-0-03

0 引 言

鉆井液又稱鉆孔沖洗液，是鉆井過程中孔內(nèi)使用的循環(huán)沖洗流體，是液體和化學(xué)處理劑的混合物，是鉆井工程的血液。鉆井液按組成成分可分為清水、泥漿、無粘土相沖洗液、乳狀液、泡沫和壓縮空氣等。鉆井液在鉆井過程中起著護壁防塌、攜砂防卡、潤滑防粘等作用，鉆井作業(yè)中鉆井液的性能和不同的處理方法直接關(guān)系著鉆井過程的成敗。在鉆井過程中需要及時、準(zhǔn)確的觀察分析鉆井液容量及性能的變化，鉆井液主要參數(shù)的變化，發(fā)現(xiàn)異常及時報警和處置，降低直至消滅井漏、井塌、井涌等井下事故。同時還要詳細收集鉆井各階段各深度鉆井液數(shù)據(jù)的資料，為以后在同區(qū)域鉆井的鉆井液配方提供參考。然而目前工作在鉆井一線的鉆井液技術(shù)人員在填寫《鉆井液班報》時存在一些缺陷。

基層鉆井隊在鉆井液數(shù)據(jù)采集方面，受作業(yè)環(huán)境、人員素質(zhì)和技術(shù)水平等的限制，一線員工工作方式的信息化程度還很落后，仍采用傳統(tǒng)的紙筆記錄方式。由于鉆井液數(shù)據(jù)需要頻繁記錄，在寒冷的季節(jié)，技術(shù)員戴著厚重的手套導(dǎo)致時常跟不上作業(yè)流程的節(jié)奏，而且人工筆錄也會由于字跡潦草或環(huán)境條件惡劣導(dǎo)致污損等對數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率造成影響，從而使得采用紙筆記錄的鉆井液數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定，可信度不高，加重了后期數(shù)據(jù)清洗的負擔(dān)，出現(xiàn)安全隱患，通過手動計算的反應(yīng)時間較長。由于鉆井隊地處偏遠，缺乏有效監(jiān)督，難以避免鉆井液技術(shù)員投機取巧的行為。按照規(guī)章制度，鉆井液數(shù)據(jù)需要每15分鐘檢查并記錄一次，次數(shù)頻繁，技術(shù)員不僅要讀取儀表上的數(shù)據(jù)進行記錄，還要根據(jù)固定公式計算出兩次檢測之間鉆井液容量的變化等多個參數(shù)，往往一次檢測的計算還沒結(jié)束，下次檢測的時間又到了，讓技術(shù)員無暇應(yīng)對，因此技術(shù)員弄虛作假也就在所難免。而這樣的數(shù)據(jù)對以后同區(qū)域的鉆井難以提供真正有價值的參考，也無法及時發(fā)現(xiàn)安全隱患。

針對以上問題，結(jié)合當(dāng)前信息化的發(fā)展水平，我們設(shè)計實現(xiàn)了運行在安卓平板電腦上的《鉆井液班報系統(tǒng)》應(yīng)用軟件，為提升基層井隊的信息化水平提供了有力支持。該系統(tǒng)已在多個井隊試運行，用戶反饋表明，該系統(tǒng)極大地減少了鉆井液技術(shù)人員的工作量；方便鉆井液數(shù)據(jù)的歷史查詢、備份；杜絕了數(shù)據(jù)的弄虛作假；內(nèi)置計算公式的自動計算功能替代了以往的手動計算，大大縮短了計算時間，為及時發(fā)現(xiàn)安全隱患提供了支持。綜上所述，該系統(tǒng)有效提高了鉆井液數(shù)據(jù)收集和計算的效率，提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量，為以后的鉆井液大數(shù)據(jù)分析奠定了堅實的基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)功能模塊劃分

《鉆井液班報表系統(tǒng)》共分為數(shù)據(jù)錄入模塊、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊、數(shù)據(jù)上傳模塊、數(shù)據(jù)導(dǎo)出備份模塊、系統(tǒng)配置模塊、用戶注冊模塊、內(nèi)置計算模塊和安全預(yù)警模塊。系統(tǒng)功能模塊框圖如圖1所示。

1.1 數(shù)據(jù)錄入模塊

本系統(tǒng)基于安卓開發(fā)，選用安卓自帶的SQLite數(shù)據(jù)庫作為后臺數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)錄入模塊的主要功能是在平板上設(shè)計一個類似原有紙質(zhì)記錄的表單，方便鉆井液技術(shù)員迅速上手。以前需手寫的空白部分在表單中用文本框?qū)崿F(xiàn)，而且每個文本框都設(shè)有類型檢查功能，防止用戶在填寫時出錯。重要的字段設(shè)置為非空，以免用戶漏填。此外，表單具有自動提交功能，一旦記錄提交后，每15分鐘表單就會自動提交一次，以此來督促技術(shù)員必須按時提交，杜絕了當(dāng)時不計，過后作假的行為。表單還設(shè)有自動計算功能，在技術(shù)員填入新的儀表讀數(shù)后，許多字段的內(nèi)容可以通過定義的公式自動計算并填充，降低技術(shù)員的工作量。表單還具有記憶功能，因為并非每次填空的數(shù)據(jù)都會發(fā)生變化，因此自動記憶的數(shù)值缺省將填寫在文本框中，如果此次采集的數(shù)據(jù)沒有發(fā)生變化，技術(shù)員就可以直接跳過，無需重復(fù)記錄。

1.2 數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計模塊

數(shù)據(jù)查詢模塊提供一個界面，方便用戶查詢和統(tǒng)計SQLite數(shù)據(jù)庫中存儲的已提交表單。由于鉆井的信息較多，一方面為了能讓用戶簡單、快速地查詢出所需信息，另一方面由于運行在安卓平板上的系統(tǒng)只是一個輕載系統(tǒng)，更豐富的查詢手段可在中心的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上實現(xiàn)。因此我們將查詢條件簡化為井號，施工類型，起始日期，終止日期。同時用戶也可以通過靈活選填查詢條件來查詢自己需要的結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)上傳模塊

本系統(tǒng)提供了數(shù)據(jù)庫的上傳功能，在異地信息中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器上建立了一個庫表結(jié)構(gòu)相同的SQL Server數(shù)據(jù)庫，各平板電腦可根據(jù)注冊用戶的權(quán)限自動連接遠方的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的增量上傳和備份，由于井隊網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，因此支持斷點續(xù)傳，降低了網(wǎng)絡(luò)包流量，方便數(shù)據(jù)傳輸。

1.4 數(shù)據(jù)導(dǎo)出備份模塊

系統(tǒng)除能夠支持上傳數(shù)據(jù)外，還提供了本地導(dǎo)出和備份功能，技術(shù)員可以根據(jù)需要選擇SQLite數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容并按Excel的形式導(dǎo)出，或者對數(shù)據(jù)庫進行導(dǎo)出和備份，可大大方便用戶生成固定模板的電子表格。

1.5 系統(tǒng)配置模塊

該模塊主要用于輸入井隊信息和鉆井區(qū)塊信息，基礎(chǔ)配置部分包括井號、隊號、井型、施工類型等信息，由于不同井型和施工類型所需填寫的記錄表單不同，因此首次使用本系統(tǒng)時，只需設(shè)置好基礎(chǔ)配置信息就可確定輸入模塊中的表單格式。此外，還有區(qū)塊和地層配置，用戶可選擇事先輸入的區(qū)塊信息，區(qū)塊確定后，其相應(yīng)的地層也就確定了，而這些都可以通過下拉單實現(xiàn)，但若出現(xiàn)特殊情況，還支持用戶手動輸入。

1.6 用戶注冊模塊

該模塊主要實現(xiàn)用戶的注冊。系統(tǒng)后臺有日志文件可以記錄每個注冊用戶登錄系統(tǒng)后的行為。如果發(fā)生任何數(shù)據(jù)安全問題，通過查閱日志可以追溯到具體人員，該功能使得每個操作都具有不可抵賴性，強化了技術(shù)員的責(zé)任心。

1.7 內(nèi)置計算模塊

在記錄鉆井液的過程中涉及多項計算，有些簡單計算直接嵌入到表單輸入的文本框中，用戶只需填寫前幾項，就可以通過自動計算來準(zhǔn)確填寫后幾項。此外，系統(tǒng)還包含特定模塊來實現(xiàn)較復(fù)雜的計算，而且將計算公式也植入系統(tǒng)中，用戶只要給定輸入，系統(tǒng)就會自動提供輸出，相比之前使用計算器手動計算是一個顯著進步。封裝在系統(tǒng)中的計算公式包括鉆井液配制與加重的計算、兩種不同密度鉆井液混合后的密度計算、固相分析計算、利用屈服值進行經(jīng)驗計算等4大類，50余個計算公式。

1.8 安全預(yù)警模塊

該模塊實現(xiàn)了異常情況的報警功能。我們根據(jù)用戶的經(jīng)驗值或規(guī)定量確定了安全預(yù)警的運算邏輯，由用戶在配置界面中或者在系統(tǒng)交付初始化時設(shè)置好觸發(fā)報警的安全閾值，一旦讀取的儀表數(shù)據(jù)經(jīng)計算后發(fā)現(xiàn)超出了給定的安全閾值，即刻觸發(fā)報警程序，通過語音提示，文字閃爍等方式報警，顯著縮短了安全隱患的發(fā)現(xiàn)時間，提高了反應(yīng)速度，為井隊安全生產(chǎn)提供了強有力的支持。

2 技術(shù)路線

2.1 后臺數(shù)據(jù)庫

本項目采用Android 4.0以上的版本，其自帶一個輕載型數(shù)據(jù)庫SQLite。SQLite是符合ACID數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)要求的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，具有占用資源少，支持 Windows/Linux/Unix/Android等主流操作系統(tǒng)，支持Java、C++、PHP、.Net等程序開發(fā)語言，支持ODBC接口，處理速度快等優(yōu)點。雖然SQLite3僅支持NULL、VARCHAR（n）、CHAR（n）、INTEGER、REAL、 TEXT、BLOB、DATA、TIME幾種數(shù)據(jù)類型，但對于本項目而言已經(jīng)足夠。Android提供了一個專用于操作SQLite數(shù)據(jù)庫的類SQLiteDataBase，該類封裝了所有的數(shù)據(jù)庫SQL操作，使用該類可以實現(xiàn)建表、查詢、更新和刪除操作。該類的execSQL（）方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫經(jīng)典的insert、delete、update和CREATE TABLE之類的SQL語句；而rawQuery（）方法主要執(zhí)行select語句實現(xiàn)記錄的查詢。

2.2 數(shù)據(jù)導(dǎo)出

平板中數(shù)據(jù)導(dǎo)出可以支持數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)導(dǎo)出（不含數(shù)據(jù)）、表結(jié)構(gòu)導(dǎo)出（不含數(shù)據(jù)）、表數(shù)據(jù)導(dǎo)出和數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出四種，我們主要采用定期全數(shù)據(jù)庫導(dǎo)出方式，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel電子表格中，使用jExcelAPI實現(xiàn)。jExcelAPI是純Java的API，可以支持中文，并不依賴Windows系統(tǒng)，即使運行在Android系統(tǒng)下也能夠正確處理Excel文件。由于SQLite與Excel的數(shù)據(jù)類型都比較簡單，因此該API提供的數(shù)據(jù)格式化操作能夠滿足應(yīng)用。對于輸出格式的定義，例如行高、列寬、單元格合并等，通過jExcelAPI都能方便實現(xiàn)。

2.3 界面設(shè)計

常規(guī)的Android程序開發(fā)包含資源部分與資源操作部分。資源部分完成對資源的導(dǎo)入、設(shè)置、整合等工作；資源操作部分完成對資源的調(diào)用、使用、控制等。而界面的作用在于連接這兩部分，為其提供一個用戶管理操作資源的接口。

（1） Activity。Activity是為用戶提供可視化界面并支持與用戶交互的組件。安卓App通常由多個綁定的Activity組成。

（2）ViewGroup。在Android中采用ViewGroup類別組件來實現(xiàn)整個界面框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計，ViewGroup提供了很多子類進行界面的整體布局。

（3）常用View。界面框架完成后，View提供了豐富的控件來實現(xiàn)文本框，下拉單，圖片框，按鈕等。

（4）時間選擇器。DataPicker是安卓中最常見的日期選擇控件，用來實現(xiàn)日期選擇。

2.4 數(shù)據(jù)上傳

由于井場的網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定，因此《鉆井液班報系統(tǒng)》支持斷點續(xù)傳，即數(shù)據(jù)文件要從上次已經(jīng)上傳的地方繼續(xù)上傳，而非每次失敗后重新上傳。斷點續(xù)傳要求客戶端給服務(wù)器發(fā)送請求時要多加一條信息說明從何處開始。Range屬性用于說明要傳送數(shù)據(jù)的范圍與大小。Accept-Ranges字段是服務(wù)器的應(yīng)答，客戶端通過該字段可以判斷服務(wù)器是否支持斷點續(xù)傳，如果服務(wù)器支持斷點續(xù)傳，另一個字段Content-Ranges就指定了數(shù)據(jù)文件的字節(jié)范圍。ETag是服務(wù)器為一個文件產(chǎn)生的唯一標(biāo)識，每次文件發(fā)生更新，數(shù)值就會發(fā)生變化。通過這種校驗機制，客戶端可以查看特定文件斷點續(xù)傳后是否發(fā)生改變，如果發(fā)生改變，就必須重新上傳以保證文件的完整性。

3 結(jié) 語

《鉆井液班報表系統(tǒng)》目前已在長慶多個井隊試點應(yīng)用，根據(jù)用戶反饋，多數(shù)用戶認為《鉆井液班報表系統(tǒng)》將傳統(tǒng)的紙筆記錄方式移植到了平板電腦上，將數(shù)據(jù)的計算公式固化在系統(tǒng)內(nèi)，顯著減輕了員工的數(shù)據(jù)錄入和計算工作量、大幅降低了出錯率，提高了數(shù)據(jù)質(zhì)量。綜上所述，《鉆井液班報表系統(tǒng)》切實滿足了基層井隊技術(shù)員對鉆井液數(shù)據(jù)的記錄、統(tǒng)計、備份和上傳的需要，顯著提高了工作效率。

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