油水井數(shù)據(jù)資源整合系統(tǒng)優(yōu)化設計

摘要：新疆石西油田現(xiàn)有油水井查詢系統(tǒng)難以調(diào)用大數(shù)據(jù)。在日益增長的生產(chǎn)過程中，它不能滿足管理者需求，形成科學的決策依據(jù)。提出了油水井數(shù)據(jù)資源的整合和系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化設計。首先利用可視化技術(shù)編制和繪制數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建油水井數(shù)據(jù)動態(tài)采集層，選擇存儲適配器對資源信息進行分類處理，設計油水井數(shù)據(jù)管理層，交換資源任務，形成統(tǒng)一調(diào)度指令；然后定制油水井數(shù)據(jù)集成與查詢應用層，完成油水井數(shù)據(jù)資源集成與查詢系統(tǒng)架構(gòu)設計。

關(guān)鍵詞：油水井；數(shù)據(jù)資源；整合與查詢；系統(tǒng)架構(gòu)

一、前言

在新疆油田基礎數(shù)據(jù)庫不斷完善的過程中，油田信息化程度越來越高，為了更加科學地分析油藏動態(tài)和油氣水井的生產(chǎn)情況、合理控制單井和區(qū)塊開采、實現(xiàn)油井的良性循環(huán)開發(fā)，必須構(gòu)建一個動態(tài)的數(shù)據(jù)整合與查詢系統(tǒng)[1]。原有的新疆石西油田的油水井系統(tǒng)是在2002年開發(fā)并投入使用的，其月報算法和系統(tǒng)功能，只能滿足日常的記錄功能，不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的整合與分析，很難為管理者提供精準的大數(shù)據(jù)分析和決策建議。已經(jīng)不能滿足當下日益增長的用戶需求。為高效地進行數(shù)據(jù)整合和查詢管理，需要對原有系統(tǒng)進行擴展升級優(yōu)化，因此，本文設計一套綜合查詢應用系統(tǒng)框架，達到優(yōu)化生產(chǎn)管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合與調(diào)用的目的。

對于原有系統(tǒng)升級優(yōu)化，我國學者有一定的研究。比如：黃坤[2]為了提高石油行業(yè)的系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)交付速度，滿足各種信息系統(tǒng)資源整合的需求。設計了基于PaaS架構(gòu)的石油信息管理云計算架構(gòu)。但該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)資源處理上并不能實現(xiàn)整合。張鋒[3]開發(fā)的動態(tài)數(shù)據(jù)綜合分析系統(tǒng)，是基于油田開發(fā)數(shù)據(jù)的生產(chǎn)動態(tài)分析平臺。以源數(shù)據(jù)庫為依托，實現(xiàn)了日常數(shù)據(jù)報表、曲線、產(chǎn)量構(gòu)成、數(shù)據(jù)對比分析、統(tǒng)計分析等功能，輔助華東油氣公司開發(fā)管理人員和技術(shù)人員進行油田生產(chǎn)動態(tài)分析，為地質(zhì)技術(shù)人員進行開發(fā)動態(tài)分析提供高效、規(guī)范、快速、集成的輔助工具，滿足油藏日常動態(tài)分析的需要。但是該系統(tǒng)存在查詢復雜，不夠優(yōu)化等問題。

二、油水井數(shù)據(jù)資源整合系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化

（一）可視化技術(shù)構(gòu)建油水井數(shù)據(jù)動態(tài)采集層

1.數(shù)據(jù)整合與查詢作為最核心的操作技術(shù)，在油田企業(yè)中應該貫穿于生產(chǎn)的各個單元，對于數(shù)據(jù)資源的有效管理，要構(gòu)建一個具有高效能的數(shù)據(jù)采集庫，用于對生產(chǎn)情況進行全程分析[5]。由于油水井采油和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)較多，因此，對于不同的數(shù)據(jù)資源，需要相應的整合與查詢技術(shù)支持。

2.通過設計一個總體的管理架構(gòu)，保證在多個管理模塊中自動切換，實現(xiàn)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢和綜合分析，為基礎的生產(chǎn)與管理部門提供數(shù)據(jù)支持。

3.可視化技術(shù)能夠直觀地展示出油水井數(shù)據(jù)，在采集過程中實時展現(xiàn)出不同礦井的生產(chǎn)情況，在各組人員進行常態(tài)化生產(chǎn)中，能夠?qū)^程的油水井產(chǎn)液量和含油量進行動態(tài)繪制，同時完成礦井內(nèi)含水量和沉沒度的等效采集，為管理人員的的階段性生產(chǎn)提供指導[5]。

4.根據(jù)油水井數(shù)據(jù)的產(chǎn)生形式，將其分為靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)兩種模式，利用可視化技術(shù)構(gòu)建動靜結(jié)合的油水井數(shù)據(jù)采集層。在該層級中分為多個渠道的數(shù)據(jù)采集窗口，在移動前端和移動終端完成數(shù)據(jù)的分類和收集功能，并在權(quán)限設置的前提下，分配給油田生產(chǎn)部門各個管理人員對應的職能，進行礦級用戶才可以檢索的權(quán)限任務。

（二）選擇儲存適配器設計油水井數(shù)據(jù)管理層

1.為保證系統(tǒng)架構(gòu)的完整性，此次設計的整合和查詢系統(tǒng)是B/S三層體系[6]，其中基礎層為油水井數(shù)據(jù)的采集層，通過可視化技術(shù)進行實時數(shù)據(jù)的收集，中間層為數(shù)據(jù)的儲存和管理層，對應多個模塊數(shù)據(jù)分類和整理，以此保證后續(xù)的油水井數(shù)據(jù)交換過程。

2.在數(shù)據(jù)采集層將實時數(shù)據(jù)初步繪制后，需要對數(shù)據(jù)信息進行長久的儲存服務，使管理人員能夠在不同時間內(nèi)，進行多組數(shù)據(jù)的統(tǒng)一調(diào)度。

3.考慮到油水井數(shù)據(jù)的復雜性和特殊性，在進行數(shù)據(jù)儲存時會涉及到多種方式，為簡單化處理油水井數(shù)據(jù)，將儲存管理功能濃縮為一個抽象層級，作為中間架構(gòu)，能夠有效屏蔽基礎層多余數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)的靈活性和擴展性。

（三）交換資源任務定制整合與查詢應用層

1.油水井的采集層主要是對信息資源數(shù)據(jù)進行收集與處理，需要先指定數(shù)據(jù)資源的交換業(yè)務，然后管理員在進行數(shù)據(jù)查詢與整合時，能夠?qū)Σ煌瑯I(yè)務數(shù)據(jù)進行調(diào)取、整合、使用等功能，實現(xiàn)最終的調(diào)取資源整合后存入資源庫。

2.對不同的數(shù)據(jù)來源和指令調(diào)取，在資源整合庫中建立主題目錄，采用交換任務達到對數(shù)據(jù)的有效管理。數(shù)據(jù)交換任務的整合屬于一個整體，需要全面的進行部署和設計。當實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換時，需要保證各節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸通暢，利用節(jié)點運行的過程進行數(shù)據(jù)的交換業(yè)務。在交換的過程中對數(shù)據(jù)進行處理和篩選，實現(xiàn)在存儲器的有效交換。

3.不同業(yè)務的數(shù)據(jù)，會在多個時間節(jié)點中進行傳輸，在發(fā)出交換任務后會存在缺失狀態(tài)，需要在采集層中進行時間的等級劃分，定值交換任務的流轉(zhuǎn)時長，保證在工作人員下發(fā)查詢指令時，能夠同時完成采集和儲存以及轉(zhuǎn)換功能。

三、油水井數(shù)據(jù)資源整合系統(tǒng)應用技術(shù)研究

（一）數(shù)據(jù)庫的資源整合分析

油水井數(shù)據(jù)資源數(shù)據(jù)庫主要包含各業(yè)務匯總的數(shù)據(jù)。通過交換集系統(tǒng)實現(xiàn)定制數(shù)據(jù)交換任務，達到數(shù)據(jù)的各種操作。將數(shù)據(jù)集實現(xiàn)數(shù)據(jù)整合后，對數(shù)據(jù)進行目錄的構(gòu)建。數(shù)據(jù)交換業(yè)務的操作，能夠?qū)⒏鱾€數(shù)據(jù)交換節(jié)點進行統(tǒng)一管理，保證數(shù)據(jù)交換的流程管理，實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)傳輸。業(yè)務平臺上運行著數(shù)據(jù)交換節(jié)點，通過數(shù)據(jù)節(jié)點實現(xiàn)數(shù)據(jù)預處理等操作，最終實現(xiàn)節(jié)點數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、導出、交互等功能。通常業(yè)務系統(tǒng)的開發(fā)需要一階段時間，會導致一些數(shù)據(jù)在業(yè)務系統(tǒng)中以多種形式存儲，甚至會出現(xiàn)數(shù)據(jù)庫分析需要的數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)查詢不到的情況，這就需要對各部分的數(shù)據(jù)進行整合計算才能得到。所以，需要對數(shù)據(jù)采用轉(zhuǎn)換工具進行如拆分、合并等操作。

（二）基于GIS的綜合查詢分析系統(tǒng)技術(shù)

油水井行業(yè)各子系統(tǒng)雖然功能類似，但會收集不同的交通信息數(shù)據(jù)，這些信息不僅量大還復雜[7]。通過對不同數(shù)據(jù)源的多種類型信息進行處理，提取深層次，有明顯特征的數(shù)據(jù)是整個系統(tǒng)正常運行的基礎。GIS公共平臺的運用為油水井管理系統(tǒng)解決了這一問題。通過對數(shù)據(jù)采集、處理、合成，最終實現(xiàn)傳遞功能。將油水井信息資源整合數(shù)據(jù)庫作為必須條件下，實現(xiàn)業(yè)務管理及決策分析，最終實現(xiàn)數(shù)據(jù)有效使用。系統(tǒng)根據(jù)不同業(yè)務需求，對數(shù)據(jù)分主題，實現(xiàn)查詢等功能，通過整合油水井數(shù)據(jù)的基礎系統(tǒng)，達到最終要求。

四、實驗測試與結(jié)果分析

以石西油田的油水井為測試對象，在真實運行情況下，運用本文設計的整合與查詢架構(gòu)，形成生產(chǎn)資源的信息數(shù)據(jù)庫，完成近半個月的工作區(qū)動態(tài)作業(yè)監(jiān)測。對油水井作業(yè)區(qū)的工作進行監(jiān)測，設定的采集單位和采集頻率，在初始作業(yè)階段進行數(shù)據(jù)導入，以多個數(shù)據(jù)格式進行收錄，具體步驟如下：

（1）功能描述：對油田的工作進行動態(tài)監(jiān)測，按照每天的采集頻率，在日報崗進行每日數(shù)據(jù)匯總，實現(xiàn)作業(yè)區(qū)數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測錄入。

（2）業(yè)務流程：在運行數(shù)據(jù)導入的過程中，通過可視化模塊直接進行分類，以日報崗工作職能設定，對新增的數(shù)據(jù)進行儲存和管理，繪制成動態(tài)監(jiān)測表。

在數(shù)據(jù)采集過程中，直接對油水井開采過程的各個環(huán)節(jié)進行錄入，包括用電情況、作業(yè)運行以及注水情況等多個功能區(qū)。按照每日的工作總結(jié)進行界面截取，選擇2022年1月15日的采集數(shù)據(jù)，如下表1所示。

根據(jù)表1中內(nèi)容顯示，在日期選擇完畢后，能夠看出當日生產(chǎn)過程中，不同功能分區(qū)的狀況。其中每個功能下的數(shù)據(jù)會自動產(chǎn)生。如：油水井注水情況有3份表格數(shù)據(jù)，鉆井生產(chǎn)有3份表格數(shù)據(jù)等。

通過監(jiān)測界面的顯示結(jié)果，能夠得到該工作區(qū)域內(nèi)的多組數(shù)據(jù)監(jiān)測結(jié)果，將報表數(shù)據(jù)進行詳細的結(jié)果分類。按照從上午9點到13點的工作時長，對錄入的表格數(shù)據(jù)進行節(jié)點查詢，分別了解油水井開采的液壓和流壓情況，以數(shù)據(jù)的交接為顯示窗口，具體如表2、表3所示。

根據(jù)圖中內(nèi)容所示，在數(shù)據(jù)交接界面中，能夠?qū)x定的石油開采區(qū)進行定位追蹤，直接完成石西聯(lián)合油站的作業(yè)數(shù)據(jù)查詢。在數(shù)據(jù)報表展示中可以看到多組數(shù)據(jù)，如原油原油生產(chǎn)情況、原油生產(chǎn)情況單井明細數(shù)據(jù)。通過顯示的數(shù)據(jù)結(jié)果，可以看出在不同編號的開采點中，各組油罐的液位數(shù)據(jù)以及含水量，具有實際應用效果。

五、選擇增壓站址是重要環(huán)節(jié)

（一）選用與水井特點相適應的品種機械設備

因此，在選用增壓裝置時，就首先充分考慮到水井增壓產(chǎn)品的優(yōu)點：由于氣田油水井的逐漸開發(fā)，油水井田所開采的運輸能力一直都存在著一定的減少態(tài)勢，同時由于運輸氣量、用戶用氣量的不同，輸送氣壓力也將出現(xiàn)不同。水井相對散亂，且大部分氣田都沒有安全可靠的給排水系統(tǒng)和電源條件，要選擇可靠的排水系統(tǒng)以及電源條件。油水井中還含有著一定的二氧化碳等特種廢氣，這就對升壓過程中設備的正常使用提出了一定的要求，對于設備的要求也會更高。在增加氣壓的過程中，一定要確保所增壓力機平穩(wěn)且持續(xù)運行，可以更好的保證油水井的穩(wěn)定性發(fā)展。鑒于油水井的供應狀況仍在繼續(xù)改善，對于油水井的特殊性，在其選擇設備上也有著一定的要求，因此，所有的輔助系統(tǒng)裝置，在選擇上，都一定要本著“易撬動”的原則，以適應搬遷的需要。

（二）油水井井口的增壓關(guān)鍵

增壓開采的時候，要依據(jù)氣水井以及氣田氣的質(zhì)量、井內(nèi)氣壓、沿工藝流程的氣壓損失以及輸氣壓力，選用適當?shù)膲簹鈾C型和臺數(shù)，但對油水井增壓購買時還需考慮備用機，以備不時之需，可以進行替換。在壓縮機工作中，隨著油水井輸采氣的改變而不斷調(diào)節(jié)工況，使其逐漸適應?？梢酝ㄟ^調(diào)節(jié)速度、減少缸配氣系閩量、減少氣缸余隙容積來完成，以保證更好的保護好氣田，也有利于氣田的保護，同時對于油水井的穩(wěn)定發(fā)展有著一定的幫助。當油水井的產(chǎn)量變動相當大時，要進行調(diào)整增壓機的數(shù)量，以及型號，來及時配合油水井的生產(chǎn)以及氣田的變化，保證其不會導致油水井還有氣田發(fā)生一定不必要的損失，保證其利益的。

六、結(jié)語

本文利用可視化技術(shù)的優(yōu)勢，重新構(gòu)建了油水井數(shù)據(jù)資源的采集層，并在儲存適配器和轉(zhuǎn)換任務中，完成整合與查詢系統(tǒng)架構(gòu)的設計。實驗結(jié)果表明：本次設計的查詢系統(tǒng)架構(gòu)，能夠完成油田作業(yè)區(qū)的日報整理，針對不同工作量進行動態(tài)監(jiān)測，可以完成油罐的液位和含水量查詢，具有實際應用效果。

但由于本人時間有限，測試環(huán)節(jié)只進行了日報的整理，結(jié)果過于單一，研究仍存在些許不足。后續(xù)研究中會針對不足之處進行改進，為油水井的查詢系統(tǒng)設計提供更科學的理論框架，保證石油開采的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。

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（作者單位：新疆油田公司石西油田作業(yè)區(qū)）