基于巖心圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的資料管理系統(tǒng)建設(shè)

石晉 江明 于由美 張超環(huán) 徐勝利

[摘 要] 本文在建設(shè)巖心圖像數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)上，實(shí)施構(gòu)建巖心資料管理系統(tǒng)，給出了應(yīng)用系統(tǒng)的體系架構(gòu)，并從三個(gè)角度介紹了系統(tǒng)的安全策略。本系統(tǒng)為油氣田勘探開(kāi)發(fā)工作提供了高效穩(wěn)定的數(shù)據(jù)源，有效提高科研人員的工作效率。

[關(guān)鍵詞] 數(shù)據(jù)庫(kù)；巖心圖像；模型設(shè)計(jì)；系統(tǒng)建設(shè)

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 076

[中圖分類(lèi)號(hào)] TP392 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673 - 0194（2019）09- 0169- 02

1 引 言

巖心作為認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)地下地質(zhì)和礦產(chǎn)資源的第一手實(shí)物資料，從初期的油氣勘探到中后期的油氣開(kāi)發(fā)過(guò)程中都發(fā)揮著重要的作用[1]。然而，巖心實(shí)物資料在存放過(guò)程中易于風(fēng)化、氧化變質(zhì)，取樣觀(guān)察時(shí)對(duì)巖心造成的人為破壞磨損，實(shí)地查看巖心已不再能滿(mǎn)足科研人員的研究需要。另外，實(shí)物資料的不便觀(guān)察，巖心相關(guān)資料的綜合研究分析困難，又為巖心資料的管理應(yīng)用提出了新的挑戰(zhàn)。因此，建立巖心圖像數(shù)據(jù)資料管理系統(tǒng)，將有助于巖心圖像資料的永久保存與高效共享，為遼河油田的油氣勘探開(kāi)發(fā)工作提供技術(shù)保障。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

由于巖心圖像數(shù)據(jù)資料管理系統(tǒng)依托于底層數(shù)據(jù)庫(kù)，因此必須對(duì)巖心資料收集、質(zhì)檢、上傳、應(yīng)用的業(yè)務(wù)流程進(jìn)行分析，并對(duì)數(shù)據(jù)項(xiàng)進(jìn)行歸類(lèi)，從而實(shí)現(xiàn)巖心圖像數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。

2.1 邏輯模型設(shè)計(jì)

針對(duì)油田勘探開(kāi)發(fā)工作的業(yè)務(wù)流程，抽象并獨(dú)立出巖心圖像數(shù)據(jù)在科研生產(chǎn)中的流動(dòng)情況，通過(guò)分析并參考數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表及表間關(guān)系的設(shè)計(jì)[2]。在邏輯模型設(shè)計(jì)方面，以井筒為基礎(chǔ)管理單元，以深度為圖件組織方式，抽取并定義井號(hào)、桶次、巖心編號(hào)等概念，由此確定所有數(shù)據(jù)項(xiàng)的內(nèi)容和概念內(nèi)涵，使之唯一，并用二維表進(jìn)行表述，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)所有業(yè)務(wù)對(duì)象的抽象。在此基礎(chǔ)上，利用第三范式技術(shù)對(duì)編號(hào)、深度、巖心圖件、巖屑圖像等數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)格式、字段的約束關(guān)系、表結(jié)構(gòu)進(jìn)行定義和規(guī)范化處理，實(shí)現(xiàn)邏輯模型的設(shè)計(jì)，最終以數(shù)據(jù)字典的形式進(jìn)行表達(dá)。本系統(tǒng)共定義了36張表，500余個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)，表名稱(chēng)、代碼、數(shù)據(jù)類(lèi)型、取值范圍、計(jì)量單位、索引約束、觸發(fā)器等均在數(shù)據(jù)字典中進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。

2.2 物理模型設(shè)計(jì)

在物理模型設(shè)計(jì)方面，采用Oracle 11g作為數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，基于此，必須先創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)表空間、臨時(shí)表空間、用戶(hù)表空間、指定數(shù)據(jù)文件大小、定義重做日志文件等，并指定相關(guān)數(shù)據(jù)文件的存放位置。利用PL/SQL Developer工具，將數(shù)據(jù)字典定義的所有表創(chuàng)建至Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)中，并指定數(shù)據(jù)表主外鍵、定義各字段的單位、約束條件及設(shè)置索引等。此外，通過(guò)數(shù)據(jù)塊、共享池、PGA、SGA等重要初始化參數(shù)的配置，進(jìn)一步提高系統(tǒng)性能。通過(guò)以上方式將邏輯模型映射到Oracle 11g數(shù)據(jù)庫(kù)中，從而實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)物理模型設(shè)計(jì)。

3 應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)

巖心資料管理系統(tǒng)功能包括瀏覽查詢(xún)、資料加載及質(zhì)檢審核三大部分，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)資料的應(yīng)用方式、數(shù)據(jù)對(duì)象的綜合分析，系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務(wù)器）模式，將相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用劃分為數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層、客戶(hù)層三層體系架構(gòu)。如圖1所示，數(shù)據(jù)層采用Oracle 11g作為數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，負(fù)責(zé)巖心數(shù)據(jù)的存放與管理；應(yīng)用層包含Web服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器兩部分，采用Resin服務(wù)器進(jìn)行管理；客戶(hù)層則利用HTTP協(xié)議與Web服務(wù)器交互，為用戶(hù)提供具體的操作界面。用戶(hù)在客戶(hù)端提出的數(shù)據(jù)瀏覽、數(shù)據(jù)加載或?qū)徍苏?qǐng)求，經(jīng)Web服務(wù)器接收后，通過(guò)JSP或Servlet頁(yè)面[3]調(diào)用應(yīng)用服務(wù)器中的Java Bean，應(yīng)用服務(wù)器則采用JDBC方式與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行交互，利用對(duì)應(yīng)的Java Bean從數(shù)據(jù)庫(kù)中求取數(shù)據(jù)或?qū)⒖蛻?hù)端提交的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，并返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理結(jié)果。

3.1 瀏覽查詢(xún)系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)將巖心圖像數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息展現(xiàn)給用戶(hù)，使用戶(hù)能夠方便快捷地查詢(xún)到所關(guān)心的數(shù)據(jù)。在界面左上方輸入井名稱(chēng)，點(diǎn)擊“刷新”按鈕，下方會(huì)給出以該名稱(chēng)開(kāi)頭的所有井，用戶(hù)從井列表中選中目標(biāo)井，在右側(cè)的界面中就會(huì)立即給出該口井的所有巖心圖像數(shù)據(jù)資料信息。查詢(xún)結(jié)果共分為巖心外觀(guān)照相、巖心普光外表面、巖心普光剖切面、巖心熒光外表面、巖心熒光剖切面、巖屑圖像、井壁取心七類(lèi)，用戶(hù)想要查詢(xún)哪一類(lèi)數(shù)據(jù)，則通過(guò)單擊查詢(xún)結(jié)果上方對(duì)應(yīng)的頁(yè)面選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)。此外，還可在查詢(xún)結(jié)果的任意位置通過(guò)鼠標(biāo)右鍵菜單，調(diào)出系統(tǒng)內(nèi)置巖心相冊(cè)查看巖心圖件，或調(diào)出巖心綜合柱狀圖。

3.2 加載系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)巖心外觀(guān)照相、巖心普光外表面、巖心普光剖切面、巖心熒光外表面、巖心熒光剖切面、巖屑圖像、井壁取心共七種圖像及數(shù)據(jù)信息的添加、刪除、保存的功能。用戶(hù)先通過(guò)井號(hào)查詢(xún)及界面上方的選項(xiàng)定位到某口井的某類(lèi)巖心數(shù)據(jù)，然后手動(dòng)錄入或通過(guò)EXCEL文件批量上傳如“巖心盒號(hào)”“筒次”“頂深”等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，才可上傳圖件文件。系統(tǒng)同樣支持圖像文件的批量上傳。在圖件上傳過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)從后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)中查找與文件名稱(chēng)相符的數(shù)據(jù)記錄，如果匹配，就將文件名稱(chēng)填寫(xiě)到對(duì)應(yīng)的字段，因此減少了信息錄入出錯(cuò)的可能。當(dāng)所有文件全部上傳完畢，系統(tǒng)會(huì)給出本次操作的統(tǒng)計(jì)信息，包括上傳的文件名稱(chēng)及具體數(shù)量，沒(méi)有找到對(duì)應(yīng)匹配項(xiàng)的文件名稱(chēng)列表等，便于之后加載工作的進(jìn)行。用戶(hù)可通過(guò)點(diǎn)擊某一數(shù)據(jù)條目，進(jìn)入編輯模式進(jìn)行數(shù)據(jù)修改；通過(guò)選取數(shù)據(jù)行配合“刪除”按鈕實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)信息的刪除；通過(guò)“保存”按鈕實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加載結(jié)果的保存。

3.3 質(zhì)檢審核系統(tǒng)

本系統(tǒng)主要提供上述七類(lèi)巖心圖像資料信息的審核功能。用戶(hù)通過(guò)本系統(tǒng)，首先查詢(xún)到某口井某一類(lèi)的巖心圖像資料信息，在審查后，僅能對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的“質(zhì)檢結(jié)論”字段進(jìn)行逐條或批量修改，而不能對(duì)其他數(shù)據(jù)信息進(jìn)行修改，有效保證了數(shù)據(jù)安全。此外，在本系統(tǒng)中，未檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)被示以黃色，不合格數(shù)據(jù)、正在檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)被示以紅色，以鼠標(biāo)選中的數(shù)據(jù)被示以藍(lán)色，令用戶(hù)一目了然，便于直觀(guān)的檢查巖心圖像資料的正確性。

4 安全策略

4.1 授權(quán)訪(fǎng)問(wèn)

用戶(hù)要求訪(fǎng)問(wèn)時(shí)，操作系統(tǒng)首先根據(jù)輸入的用戶(hù)標(biāo)識(shí)進(jìn)行身份及所使用的硬件設(shè)備信息來(lái)鑒定，兩者均合法的用戶(hù)才能或準(zhǔn)進(jìn)入系統(tǒng)。對(duì)已進(jìn)入系統(tǒng)的用戶(hù)，數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)還要進(jìn)行存取權(quán)限控制，只允許用戶(hù)執(zhí)行合法操作。任何數(shù)據(jù)最終均以密碼形式存儲(chǔ)至后臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)，將泄密風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

4.2 物理隔離

在系統(tǒng)部署上，利用防火墻可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)從物理上劃分為內(nèi)網(wǎng)、外網(wǎng)、DMZ區(qū)三部分：將數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器部署在內(nèi)網(wǎng)，用戶(hù)的客戶(hù)端計(jì)算機(jī)處于外網(wǎng)，將Web服務(wù)器部署在DMZ區(qū)。通過(guò)防火墻策略的設(shè)置，只允許Web服務(wù)器訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這樣，對(duì)于外網(wǎng)的用戶(hù)來(lái)說(shuō)，就只能訪(fǎng)問(wèn)DMZ區(qū)的Web服務(wù)器，而不是直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，從而有效控制外網(wǎng)機(jī)器對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)而從物理位置上保證數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的安全性。

4.3 應(yīng)用系統(tǒng)控制

本系統(tǒng)采用了J2EE技術(shù)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，便于開(kāi)發(fā)部署，但系統(tǒng)中的重要模塊和關(guān)鍵算法均采用C語(yǔ)言編寫(xiě)，提高了反編譯難度，增強(qiáng)了應(yīng)用系統(tǒng)安全性。在使用控制上，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)將用戶(hù)分為應(yīng)用用戶(hù)（分配給每個(gè)應(yīng)用人員的賬戶(hù)）和數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)（能直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)的用戶(hù)）。應(yīng)用用戶(hù)只能訪(fǎng)問(wèn)應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)應(yīng)用系統(tǒng)找到對(duì)應(yīng)用戶(hù)組，再關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)，然后，利用這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)用戶(hù)通過(guò)加密機(jī)制訪(fǎng)問(wèn)庫(kù)中數(shù)據(jù)。在軟件系統(tǒng)中根據(jù)用戶(hù)權(quán)限控制用戶(hù)對(duì)數(shù)據(jù)的操作，使錄入人員只能修改或上傳數(shù)據(jù)，不能修改質(zhì)檢結(jié)論，審核人員只能修改質(zhì)檢結(jié)論，不能修改數(shù)據(jù)；并利用軟件記錄錄入、修改及審核過(guò)程信息，以便于落實(shí)責(zé)任。

5 結(jié) 語(yǔ)

巖心圖像數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的建立，為油氣田勘探開(kāi)發(fā)科研人員提供了實(shí)時(shí)的巖心圖像資料瀏覽查詢(xún)與發(fā)布功能。利用瀏覽查詢(xún)系統(tǒng)，用戶(hù)可在3秒內(nèi)查詢(xún)到某口井某一類(lèi)的巖心圖像資料信息，在查詢(xún)結(jié)果界面的任意位置均可在5秒內(nèi)調(diào)出對(duì)應(yīng)的數(shù)字化巖心照片；利用加載審核系統(tǒng)，用戶(hù)可以快速批量上傳巖心圖件及相關(guān)說(shuō)明信息，并在保障數(shù)據(jù)質(zhì)量的前提下，高效完成質(zhì)檢工作。該系統(tǒng)為油田各級(jí)人員提供快捷可靠的數(shù)據(jù)源，大幅提高了研究效率，縮短了生產(chǎn)周期，進(jìn)一步保障了地質(zhì)研究工作的準(zhǔn)確性及科學(xué)性。

主要參考文獻(xiàn)

[1][英]理查德·A·道.現(xiàn)代石油技術(shù)（卷一：上游）[M].第6版.冷鵬華，譯.北京：石油工業(yè)出版社，2016.

[2]錢(qián)進(jìn)， 常玉慧， 葉飛躍. 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[M].北京：科學(xué)出版社，2016.

[3]Marty Hall， Larry Brown， Yaakov Chaikin.Servlet與JSP核心編程（第2卷）[M].第2版.胡書(shū)敏，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2009.