基于組態(tài)軟件的油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)構(gòu)建

計曉琳

摘要：提出基于組態(tài)軟件的油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)構(gòu)建方法，首先根據(jù)組態(tài)軟件對油田開發(fā)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，并對數(shù)據(jù)流的特征進(jìn)行分析，以此確保油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性，其次在數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)上完善油田開發(fā)信息的完整性，根據(jù)以上分析結(jié)果以及信息管理原則構(gòu)建油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)共分為五大模塊，分別是石油開發(fā)工程管理模塊、動態(tài)信息管理模塊、監(jiān)理資料管理模塊、管理控制模塊以及系統(tǒng)管理模塊，分別闡述每種模塊的作用以及其中的子模塊，最終實現(xiàn)油田開發(fā)信息管理。實驗結(jié)果表明，所提方法的信息完整度高且管理所需時間短。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件；油田開發(fā)；信息管理；系統(tǒng)設(shè)計；模塊化

一、前言

自從我國加入世貿(mào)組織后，國內(nèi)能源市場的競爭變得十分激烈，國內(nèi)大多企業(yè)需要盡可能適應(yīng)目前市場的變化，并對變化做出相應(yīng)措施[1]。油田企業(yè)不僅僅要提升自身的原油產(chǎn)量，還需要加強(qiáng)生產(chǎn)管理自動化能力，以此加強(qiáng)競爭力的手段，隨著油田規(guī)模的不斷加大，原始的信息管理方法已經(jīng)不足以滿足經(jīng)營規(guī)模的擴(kuò)張，工作人員在工作過程中無法及時獲取所需油田開發(fā)信息，因此無法對業(yè)務(wù)擴(kuò)張進(jìn)行及時調(diào)整，為了進(jìn)一步加強(qiáng)油田開發(fā)信息管理能力，應(yīng)規(guī)范油田開發(fā)信息管理，在降低項目管理成本的同時增強(qiáng)企業(yè)競爭力。

二、基于組態(tài)軟件的油田開發(fā)信息管理數(shù)據(jù)挖掘

組態(tài)軟件的主要作用就是對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集以及對數(shù)據(jù)采集進(jìn)行控制，利用計算機(jī)對石油開發(fā)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集以及生產(chǎn)控制等，因組態(tài)軟件功能廣泛且強(qiáng)大，該軟件的主要功能如圖1所示。

根據(jù)上述軟件利用通過數(shù)據(jù)挖掘方法對油田開發(fā)信息數(shù)據(jù)流的特征進(jìn)行分析，可以更好地構(gòu)建出信息管理系統(tǒng)，保證信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性[2]，首先對油田開發(fā)的資源分布進(jìn)行詳細(xì)分析[3]。

根據(jù)數(shù)據(jù)資源分布構(gòu)建油田開發(fā)信息查詢資源分布屬性集合i，則油田開發(fā)信息管理中各個屬性的關(guān)聯(lián)映射之間的聯(lián)系要求為：

（1）

式中，代表關(guān)聯(lián)映射參數(shù)，Q代表油田開發(fā)信息資源，n代表樣本數(shù)據(jù)數(shù)量。

基于各個油田開發(fā)中每種資源屬性之間的差異，需要對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行種類劃分[4]，若油田開發(fā)的全部資源共有n個樣本，則樣本的自相關(guān)統(tǒng)計量s（t）表達(dá)式為：

（2）

式中，amn代表各個油田開發(fā)信息資源查詢的分布樣本集，gmn（t）代表各個油田開發(fā)全部數(shù)據(jù)的平均值，n（t） 代表各個油田開發(fā)信息管理特征的影響因素。

假設(shè)油田開發(fā)信息數(shù)據(jù)檢索的關(guān)聯(lián)映射有Φ：M→R2d+1，則各個油田開發(fā)信息種類集合的最優(yōu)特征量要求為：

（3）

式中，F(xiàn)j代表最優(yōu)特征量，Xij代表樣本數(shù)據(jù)集。

建立油田開發(fā)信息管理的數(shù)據(jù)特征信息流過程中可以使用邊緣融合以及特征分解的方式進(jìn)行特征向量的構(gòu)建，則重構(gòu)后的特征量迭代xi（k+1） 表達(dá)式為：

（4）

式中，ω代表特征向量的權(quán)重，ani代表信息資源數(shù)據(jù)流。

基于油田開發(fā)用戶所查找信息的不同，得出油田開發(fā)信息管理的離散度矩陣，其表達(dá)式為：

（5）

式中，Sb代表油田開發(fā)信息管理的離散度矩陣，m→=∑c（i=1）pi →m代表信息資源的整體均值。

對檢測詞語語義進(jìn)行匹配，從而完成油田開發(fā)信息的分布式挖掘。

在數(shù)據(jù)融合以及信息特征聚類的方式下對油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，首先生成油田開發(fā)信息管理的語義特征集合，其表達(dá)式為：

（6）

式中，J（X→j ）代表各個油田開發(fā)信息語義特征，λj代表語義特征匹配的相關(guān)參數(shù)，yj代表各個油田開發(fā)信息分布區(qū)域簇中心的間距。

根據(jù)間距yj生成油田開發(fā)信息的數(shù)據(jù)資源分布向量，其表達(dá)式為：

W=[y1，y2，…，yd ] （7）

式中，W代表數(shù)據(jù)資源分布向量，yd代表向量的子集，d代表特征向量的維度。

在邊緣融合與特征分解的幫助下對挖掘出的數(shù)據(jù)進(jìn)行降維處理，完成降維處理后的特征向量模型表達(dá)式為：

maxF （X）=（F1（X），F(xiàn)2（X），…，F(xiàn)n（X）

s.t? gj （X）≤0 （8）

hk （X）=0

并通過短時Fourier變換法對上式進(jìn)行聚焦，完成油田開發(fā)信息管理所需的數(shù)據(jù)挖掘，基于以上計算結(jié)果，以時間開銷等為條件構(gòu)建約束函數(shù)，進(jìn)而加強(qiáng)油田開發(fā)信息管理能力，則每種約束條件的表達(dá)式為：

（9）

式中，Racall（X，Y）代表數(shù)據(jù)挖掘的查準(zhǔn)率，Cverload（X，Y）代表數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果的召回率，Time（X，Y）代表數(shù)據(jù)挖掘所需的時間，P（X）和P（Y）均代表數(shù)據(jù)挖掘結(jié)果特征聚類的融合概率密度，P（X∩Y）代表油田開發(fā)信息融合的較差分布概念集合，（X，Y）代表各個信息管理的特征向量集合。

三、油田開發(fā)信息管理設(shè)計

根據(jù)油田開發(fā)的需求和實地考查將油田開發(fā)信息管理分為五大模塊，分別是石油開發(fā)工程管理模塊、動態(tài)信息管理模塊、監(jiān)理資料管理模塊、管理控制模塊以及系統(tǒng)管理模塊，并詳細(xì)對各個模塊的功能進(jìn)行介紹[5]。

（一）石油開發(fā)工程管理模塊

該模塊的主要作用是對石油工程的名稱等基礎(chǔ)信息實施統(tǒng)一的管理以及維護(hù)，同時對石油開發(fā)相關(guān)信息進(jìn)行實時記錄以及上傳等，此模塊一共包含六個模塊，分別是工程項目信息錄入模塊、工程項目信息查詢模塊、單位工程信息維護(hù)模塊、工程項目信息統(tǒng)計分析模塊、項目組織模塊、項目監(jiān)理任務(wù)模塊。

1.工程項目信息錄入模塊

其主要作用是設(shè)定項目的開工日期等，并對后續(xù)進(jìn)行維護(hù)，完成項目后進(jìn)行審批和監(jiān)理任務(wù)分配。

2.工程項目信息查詢模塊

該模塊的主要功能是對項目以及項目匯總進(jìn)行查詢，獲取工作人員所需資料。

3.單位工程信息維護(hù)模塊

此模塊的功能是將工程信息維護(hù)到系統(tǒng)中，降低維護(hù)難度，突出監(jiān)理重點。

4.工程項目信息統(tǒng)計分析模塊

對石油開發(fā)工程的全部數(shù)據(jù)實施統(tǒng)計、分析、處理，依據(jù)分析結(jié)果對可能以及已經(jīng)出現(xiàn)的問題實施預(yù)防和處理。

5.項目組織模塊

其功能是對信息管理人員的分配和分工，并對相關(guān)人員進(jìn)行審核。

6.項目監(jiān)理任務(wù)模塊

將監(jiān)理任務(wù)進(jìn)行劃分和分配，并判定任務(wù)的時間是否需要延長。

（二）動態(tài)信息管理模塊

此模塊的主要功能是對石油開發(fā)信息的基礎(chǔ)信息進(jìn)行管理和維護(hù)、處理，將信息進(jìn)行自動化備份處理，并對基本信息進(jìn)行實時更新，其中包含人員以及車輛的信息管理，下面分別進(jìn)行介紹。

1.人員基礎(chǔ)信息維護(hù)模塊：對信息管理人員的相關(guān)信息進(jìn)行管理，即完善工作人員的證件等信息。

2.交通基礎(chǔ)信息維護(hù)：對油田開發(fā)使用的車輛進(jìn)行監(jiān)管，詳細(xì)記錄使用的起始時間以及使用的時間長短。

（三）監(jiān)理資料管理模塊

此模塊的主要功能是對油田開發(fā)信息的統(tǒng)一管理，可以對油田開發(fā)信息進(jìn)行記錄、上傳、審核以及修改等，此模塊包含石油開發(fā)管理過程資料管理以及石油開發(fā)竣工等其他資料管理，其功能介紹如下。

1.石油開發(fā)管理過程資料管理，可以實現(xiàn)移動端管理及維護(hù)。

2.石油開發(fā)竣工等其他資料管理，主要作用是將項目竣工文件信息錄入，同時查詢竣工文件資料詳情和上傳時間等，并判斷資料是否合規(guī)、監(jiān)理工作是否存在風(fēng)險、資料是否按規(guī)定時間上傳等內(nèi)容。

（四）管理控制模塊

此模塊的主要作用是根據(jù)歷史石油開發(fā)資料模板監(jiān)測工程質(zhì)量，對工程可能存在的問題進(jìn)行整改，并對施工進(jìn)程進(jìn)行實時跟蹤和定位，最終匯總出工程項目監(jiān)理日志。此模塊包含質(zhì)量控制、進(jìn)度控制、投資控制、HSE管理4個功能模塊。

1.質(zhì)量控制模塊

此模塊將平臺和互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合并開展協(xié)同工作，將工程中出現(xiàn)的問題信息以及整改處理情況信息及時報訊，并針對出現(xiàn)的問題召開專題會議等。

2.進(jìn)度控制模塊

將油田開發(fā)的施工進(jìn)度及時利用移動終端上傳文字、照片等資料，并可以實時查詢施工的進(jìn)度。

3.投資控制模塊

該模塊的主要作用是將電子簽名加至電子文件上，并對現(xiàn)場進(jìn)行見證以及審核技術(shù)措施等。

4.HSE管理模塊

該模塊是監(jiān)控油田開發(fā)的安全問題并自動匯總監(jiān)理日志，其主要功能是對方案審核以及現(xiàn)場檢查。

（五）系統(tǒng)管理模塊

系統(tǒng)管理模塊包括工作流配置模塊、參數(shù)配置模塊、日志管理模塊、機(jī)構(gòu)管理模塊、角色管理模塊、用戶管理模塊、用戶權(quán)限模塊、常用菜單模塊。

1.工作流配置模塊：對石油開發(fā)工程的流程進(jìn)行設(shè)定以及干預(yù)。

2.參數(shù)配置模塊：對石油開發(fā)的常用字典以及文檔類型進(jìn)行配置。

3.日志管理模塊：對系統(tǒng)登錄等信息進(jìn)行統(tǒng)計和導(dǎo)出。

4.機(jī)構(gòu)管理模塊：對石油開發(fā)信息進(jìn)行適當(dāng)增加和刪除處理。

5.角色管理模塊：對工作人員權(quán)限進(jìn)行修改和授權(quán)。

6.用戶管理模塊：對用戶角色進(jìn)行新建、修改以及刪除處理。

7.用戶權(quán)限模塊：管理用戶所擁有的機(jī)構(gòu)權(quán)限。

8.常用菜單模塊：通過超級鏈接方式，將用戶常用網(wǎng)站、菜單添加到首頁。

四、實驗結(jié)果與分析

為了驗證基于組態(tài)軟件的油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)構(gòu)建方法的整體有效性，針對所提方法進(jìn)行一系列相關(guān)測試，根據(jù)實驗結(jié)果詳細(xì)論證所提方法對油田開發(fā)信息的管理能力。

（一）信息完整度

石油是人們生活和經(jīng)濟(jì)賴以生存的基本條件之一，隨著人們生活質(zhì)量的提高，對能源的需求也逐步上漲，因此油田開發(fā)數(shù)據(jù)量也呈指數(shù)級上漲。在海量數(shù)據(jù)前，保證數(shù)據(jù)的完整度是極為不易的，信息量的完整是確保油田安全開發(fā)的重要指標(biāo)，為了驗證所提方法對油田開發(fā)信息管理的實際能力，隨機(jī)選取一組油田開發(fā)區(qū)域，對其五個月內(nèi)的信息完整度進(jìn)行測試，將所提方法下的信息提取完整度與原始信息提取完整度進(jìn)行對比，根據(jù)實驗結(jié)果說明所提方法的信息管理能力，實驗結(jié)果如圖3所示。

實驗結(jié)果表明所提方法下的油田信息完整度較原始情況有很大提升，且多方法下的信息完整度基本在95%以上，其中一部分的信息完整度已經(jīng)到達(dá)100%，數(shù)據(jù)顯示，所提方法的信息管理能力較強(qiáng)。

（二）信息管理所需時間

油田開發(fā)的信息管理不僅僅要保證完整度，在保證管理精度的同時也要確保管理時效，在上述實驗環(huán)境下，隨機(jī)選取10組不同的油田開發(fā)區(qū)域，分別將其設(shè)置為樣本1至樣本10，假設(shè)原始方法和所提方法的信息管理精度以及完整性等均一致，僅僅比較兩種方法對信息管理所需時間，從而進(jìn)一步驗證所提方法的有效性，實驗結(jié)果如表1所示。

根據(jù)實驗結(jié)果可知，在任何樣本下，所提方法對信息管理所需的時間均遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于原始所需時間，且大部分實驗對象對信息管理所需時間均小于3秒，即說明所提方法的信息管理能力較強(qiáng)。

五、結(jié)語

在能源需求擴(kuò)大的背景下，石油開發(fā)信息的信息量劇增，為了有效加強(qiáng)石油開發(fā)信息的信息檢索以及資源共享能力，需要對石油開發(fā)信息進(jìn)行管理，即構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，為此提出基于組態(tài)軟件的油田開發(fā)信息管理系統(tǒng)構(gòu)建方法，通過對石油開發(fā)信息模塊化，有效管理石油開發(fā)信息較為分散的信息，通過實驗驗證所提方法的能力，這種信息管理方式不僅降低人工成本也加強(qiáng)工作效率，但石油開發(fā)信息化管理仍在發(fā)展和實踐階段，會出現(xiàn)部分不可控的問題，需要進(jìn)一步更新和研究信息化管理方法，從而促進(jìn)信息管理平臺更加完善。

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作者單位：大慶油田有限責(zé)任公司第六采油廠工藝研究所

責(zé)任編輯：張津平