油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用

王素麗,廖德云

(中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457001)

隨著油田生產(chǎn)開發(fā)的不斷深入，為準確分析和判斷采油井和注水井生產(chǎn)狀況與措施、生產(chǎn)工藝參數(shù)的相關(guān)性，對地質(zhì)研究、油井生產(chǎn)提供準確的指導，技術(shù)人員常需要將油水井生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)生成趨勢圖和報表進行分析。傳統(tǒng)做法可采用Excel表格從生產(chǎn)日報中復(fù)制粘貼數(shù)據(jù)，利用插入圖表的方法生成曲線。

油田區(qū)塊經(jīng)過近20年的開發(fā)，采油井和注水井日報表數(shù)據(jù)量高達400多萬條，僅Excel日報文件大小就有110 MiB，技術(shù)人員每次統(tǒng)計分析和整理數(shù)據(jù)都異常復(fù)雜，生成一口井的圖表常需要0.5 h以上，效率很低。急需開發(fā)一套油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，便于地質(zhì)開發(fā)技術(shù)人員獲得所需要的趨勢圖和報表。

1 功能需求和技術(shù)路線

1.1 功能需求

油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)功能主要包括： 實現(xiàn)單位油水井基礎(chǔ)資料維護、按照油水井的井號和日期范圍查詢出數(shù)據(jù)，為用戶輸出表格和趨勢圖。趨勢圖為多條曲線共用x軸，并可靈活選擇顯示1個或多個參數(shù)的曲線。該系統(tǒng)按照數(shù)據(jù)處理流程可分為輸入、存儲、處理和輸出等環(huán)節(jié)。

1.2 技術(shù)路線

1.2.1 WebServer接口數(shù)據(jù)獲取

該系統(tǒng)需要獲取每日油水井的日報數(shù)據(jù)，為了不額外增加分析人員數(shù)據(jù)收集和錄取數(shù)據(jù)的工作量，同時保證數(shù)據(jù)的準確性、統(tǒng)一性，充分利用生產(chǎn)一線錄入在勘探開發(fā)業(yè)務(wù)協(xié)同平臺(EPBP)上的油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)表，開發(fā)專用的WebServer接口，將日報數(shù)據(jù)下載并存入該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

1.2.2 MySQL數(shù)據(jù)庫

該系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的選擇需要考慮的內(nèi)容包括： 油水井的日報表涉及的數(shù)據(jù)量較大，對存儲和查詢性能有一定的要求；數(shù)據(jù)庫小巧，安裝方便、快捷，便于維護；不增加額外的資金投入。綜合以上因素，數(shù)據(jù)庫選用了開源數(shù)據(jù)庫MySQL。

1.2.3 應(yīng)用程序開發(fā)

為了分析人員使用的便利，數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序采用B/S架構(gòu)的Web應(yīng)用程序，部署在局域網(wǎng)的服務(wù)器上，只需要連入局域網(wǎng)的電腦都能使用，維護時只需要維護服務(wù)器端即可，該方案是目前應(yīng)用系統(tǒng)常用的開發(fā)思路。該數(shù)據(jù)分析應(yīng)用程序包括以下幾方面：

1)Web服務(wù)器應(yīng)用程序。Web服務(wù)器應(yīng)用程序用于響應(yīng)前端頁面的請求命令，根據(jù)命令調(diào)用數(shù)據(jù)處理函數(shù)和方法，主要完成數(shù)據(jù)下載、儲存，根據(jù)油水井號、日期范圍等參數(shù)查詢出數(shù)據(jù)，并處理成JSON數(shù)據(jù)格式輸出到前端頁面。

2)JavaScript前端頁面程序。JavaScript前端頁面主要完成人機交互，將用戶選擇的油水井號和日期范圍等參數(shù)，連同請求命令傳遞到Web服務(wù)器應(yīng)用程序，同時接收Web服務(wù)器應(yīng)用程序返回的數(shù)據(jù)，并在前端頁面上呈現(xiàn)用戶需要的表格和趨勢圖。

1.2.4 HighCharts圖表

HighCharts 是一個用JavaScript 編寫的一個開源圖表庫，Web 應(yīng)用程序能夠簡單便捷地添加有交互性的圖表，支持的圖表類型有直線圖、柱狀圖、餅狀圖等多達 20 種。該系統(tǒng)只使用了HighCharts中的直線圖組件。

1.2.5 jQuery EasyUI前端網(wǎng)頁框架

jQuery EasyUI是建立在流行的jQuery核心和HTML5之上的前端框架，為Web應(yīng)用程序開發(fā)人員提供了完整的組件集合，包括強大的數(shù)據(jù)表格(DataGrid)、樹(Tree)、頁面布局(layout)等，技術(shù)成熟，使用簡單便捷，能大幅減少開發(fā)工作量。

2 系統(tǒng)開發(fā)

該系統(tǒng)采用B/S網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，包括客戶端(瀏覽器端)和服務(wù)器端，客戶端采用的開發(fā)語言有HTML，CSS，JavaScript腳本等，服務(wù)器端Web應(yīng)用程序采用Visual Studio C#語言開發(fā)。

2.1 開發(fā)環(huán)境搭建

2.1.1 建立數(shù)據(jù)庫環(huán)境

在MySQL官方網(wǎng)站下載MySQL 8.0.12版本的ZIP文件解壓，再解壓根目錄，按照說明配置文件。以管理員用戶運行Windows命令提示符，完成MySQL的安裝。

2.1.2 創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及數(shù)據(jù)庫表

MySQL服務(wù)啟動成功后，創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫“MyData”，并根據(jù)功能需求創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫表，該系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求創(chuàng)建了4張數(shù)據(jù)庫表，結(jié)構(gòu)和功能見表1所列。

表1 數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)和功能

2.1.3 后端開發(fā)環(huán)境

采用Visual Studio 2013 開發(fā)平臺，新建Web應(yīng)用程序的名稱命名為MyWebApp。Visual Studio 2013的程序運行依賴.NET FrameWork框架，版本選為“v4.0.30319”。在MySQL官方網(wǎng)站下載Connector/NET并安裝，在開發(fā)IDE界面中將MySQL數(shù)據(jù)庫引擎MySQL.data.dll引用至項目中。在web.config文件中加入數(shù)據(jù)庫連接配置定義。

2.1.4 前端開發(fā)環(huán)境

前端頁面的開發(fā)需要用到EasyUI，HighCharts等開源組件，如EasyUI組件引入，從EasyUI官網(wǎng)下載開發(fā)js包，解壓到項目根目錄中，在前端頁面文件的塊中引入相應(yīng)的css和js文件。

需要顯示圖標的頁面中引入HighCharts組件，從官網(wǎng)上下載相應(yīng)的js包，解壓到項目的根目錄，在前端頁面文件的塊中引入相應(yīng)的js文件。

2.2 程序開發(fā)

2.2.1 Web服務(wù)器應(yīng)用程序開發(fā)(后端)

在解決方案資源管理器中，新建文件夾ASHX用于放置WebServer服務(wù)類文件，也就是響應(yīng)前端請求的程序在ASHX文件夾中添加一般處理程序(*.ashx)，依次命名為login.ashx，initialLeftTree.ashx，qureyData.ashx，ExportExcel.ashx和EPBPDataDownload.ashx，一般處理程序是通過“context.Request.QueryString[″命令名″]”獲取前端網(wǎng)頁發(fā)起的請求，根據(jù)“命令名”的請求查詢和處理數(shù)據(jù)，并將結(jié)果轉(zhuǎn)換拼接成符合前端組件所需要的JSON數(shù)據(jù)格式的字符串。分別完成“用戶注冊登錄”，“初始化樹形菜單”、“數(shù)據(jù)查詢”、生成趨勢圖和“導出Excel”，“EPBP數(shù)據(jù)下載”等功能。

2.2.2 前端頁面程序開發(fā)

在開發(fā)IDE界面中，新建“page”文件夾，在該文件夾中新建“default.aspx，login.aspx，queryData.aspx，drawLine.aspx,downLoadData.aspx”等前端頁面，分別是網(wǎng)站主頁面框架，登錄頁面，數(shù)據(jù)查詢報表展示頁面、趨勢圖生成頁面、數(shù)據(jù)下載頁面等，頁面文件分別放置EasyUI的表單控件(input輸入框、Date組件、button組件、dataGrid組件)，建立人機交互界面，通過javascript語言編寫事件代碼，完成各項功能。

前端頁面和后端頁面的交互采用JQuery的AJAX技術(shù)，在Button組件點擊事件綁定AJAX請求，請求的url與一般應(yīng)用程序路徑一致。AJAX請求傳遞“井號名稱”和“時間范圍”等參數(shù)需采用encodeURL()命令進行編碼，防止出現(xiàn)亂碼，在后端處理過程中C#通過System.Web.HttpUtility.UrlDecode()進行反編碼。

其中，EasyUI Tree組件、DataGrid組件和HighCharts圖表組件的使用按照開源開發(fā)文檔給出的API屬性、事件和方法進行相應(yīng)的配置和處理，該系統(tǒng)即可完成所需的人機交互。

在drawLine.aspx頁面中，通過checkbox完成對HighCharts圖表中的曲線的顯示或隱藏控制。特別需要提示的是，由于趨勢圖多條曲線是同一x軸數(shù)據(jù)，為保證圖表的美觀，通過對HighCharts最下面的x軸設(shè)置為顯示，其余曲線的x軸設(shè)置為不顯示。

2.3 項目編譯發(fā)布

該系統(tǒng)開發(fā)完成后，通過測試，沒有出現(xiàn)錯誤后，點擊開發(fā)IDE界面中的[生成][發(fā)布]命令，將Web項目編譯，以“文件系統(tǒng)”方法發(fā)布，經(jīng)過編譯生成的網(wǎng)站程序到指定的磁盤文件夾。

2.4 配置IIS并運行

在Windows服務(wù)器[控制面板][IIS管理器]中新建網(wǎng)站，取名“MyWeb”，并將發(fā)布生成的文件夾配置到網(wǎng)站應(yīng)用程序的物理路徑，應(yīng)用程序池中的.NET FrameWork版本與新建項目時選擇的一致，在應(yīng)用程序池的高級設(shè)置需要將[啟用32位應(yīng)用程序]設(shè)置為“true”。指定服務(wù)器的IP和空閑端口號(默認80)。鼠標右鍵點擊配置完成的網(wǎng)站“MyWeb”，選擇[啟動]，網(wǎng)站便啟動完成，就可以開始油水井的數(shù)據(jù)分析和圖表的生成。

3 系統(tǒng)應(yīng)用

3.1 單井生產(chǎn)動態(tài)分析

通過該系統(tǒng)可以查詢出油井和注水井的基礎(chǔ)資料信息，還可以查詢分析一段時間的歷史數(shù)據(jù)，通過趨勢圖能夠直觀顯示油水井生產(chǎn)參數(shù)的突變和漸變趨勢，指導開發(fā)人員及時找出變化原因，采取必要的調(diào)整措施，穩(wěn)定生產(chǎn)。

3.1.1 油井分析

該系統(tǒng)可以快速查詢出油井機型、泵徑、液面、壓力、投產(chǎn)以來的油水比例和目前生產(chǎn)情況，報表中還呈現(xiàn)出該井歷史上或者一階段內(nèi)調(diào)整生產(chǎn)的參數(shù)和方法及其效果，分析各項生產(chǎn)指標，總結(jié)提煉科學的生產(chǎn)組織方式，并分析了解生產(chǎn)潛力，制定開發(fā)生產(chǎn)潛力的措施。

3.1.2 注水井分析

該系統(tǒng)可以快速查詢出注水井注水層位、分層注水、注水壓力、層段配注和實注水量等數(shù)據(jù)，分析注水壓力、注水量和分層吸水量的變化趨勢，實現(xiàn)科學注水，提高注水效率，降低能耗。

3.2 井組生產(chǎn)動態(tài)分析

該系統(tǒng)除了完成單井分析外，還可以同時查詢對比油井和注水井的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在一個趨勢圖上展示出來，便于分析注水井及對應(yīng)油井的生產(chǎn)能力、注水能力、注采比、壓力變化、油水井連通狀況和注水效果，找出變化原因制定調(diào)整開發(fā)生產(chǎn)潛力的措施。

MySQL，EasyUI和HighCharts等開源框架和技術(shù)開發(fā)的油水井生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，較大限度地減輕了傳統(tǒng)Excel進行大量數(shù)據(jù)圖表生成所需要的繁瑣操作，只需要操作鼠標就可以完成，耗時由原來的0.5 h縮短至5 min；B/S架構(gòu)的Web網(wǎng)頁交互的互操作性更強，維護和使用更容易，其數(shù)據(jù)訪問和處理都變得簡單方便。