基于服務器端的鉆井工程計算的研究與運用

宋巖

摘 要：文章基于Oracle數(shù)據(jù)庫平臺而建立的一個鉆井數(shù)據(jù)庫，完善升級后的數(shù)據(jù)庫，將顯著減少現(xiàn)場人員的統(tǒng)計工作，實現(xiàn)同一區(qū)塊內的資源共享，降低鉆井風險和降本增效。

關鍵詞：鉆井工程；Oracle數(shù)據(jù)庫；鉆井數(shù)據(jù)庫

中圖分類號：TE21 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）26-0146-02

1 概述

鉆井數(shù)據(jù)庫的作用主要有：

（1）作為指導生產(chǎn)，施工決策的依據(jù)。

（2）實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享。以固井作業(yè)為例，為保證安全鉆井、油氣測試與開采的順利進行。

（3）節(jié)約增效，提高企業(yè)的競爭力。

1.1 國內鉆井數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀

我國石油企業(yè)自20世紀末開始了以鉆井數(shù)據(jù)庫應用為代表的鉆井信息化建設。目前國內的油氣服務公司都建立了鉆井數(shù)據(jù)庫，研發(fā)或配套部分應用軟件。

1.2 國外鉆井數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀

國外鉆井數(shù)據(jù)庫普遍存在以下特點[2]：

（1）數(shù)據(jù)庫信息量大，信息覆蓋面廣。

（2）網(wǎng)絡健全，數(shù)據(jù)庫應用系統(tǒng)豐富。

（3）數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)充分利用鉆井行業(yè)的最新技術成果。

（4）數(shù)據(jù)庫與生產(chǎn)實際結合緊密。

（5）鉆井數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)基于一體化的解決方案。

2 鉆井業(yè)務流程及數(shù)據(jù)采集

（1）鉆井業(yè)務流程

在石油鉆井中，無論是在陸上還是在海上，目前都是使用旋轉方法鉆井，這包括轉盤旋轉、鉆井下動力旋轉鉆及頂部驅動旋轉鉆。一口井的建井過程，按其順序均可分為三個階段，即鉆前準備、鉆進和完井與固井，而每個階段又包括許多具體工藝作業(yè)。

（2）鉆井數(shù)據(jù)采集

a. 自動采集數(shù)據(jù)。鉆井過程中自動采集的數(shù)據(jù)一類是鉆井、地質、錄井、鉆井液等工程地質數(shù)據(jù)和井場數(shù)據(jù)。實時數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)接口程序等自動錄入到數(shù)據(jù)庫中，再利用軟件工具實現(xiàn)網(wǎng)絡環(huán)境下的鉆井實時數(shù)據(jù)的瀏覽、數(shù)據(jù)回放、查詢、統(tǒng)計報表、實時鉆井監(jiān)控等功能。鉆井參數(shù)儀和綜合錄井儀實時采集的信息資料可大致分為兩大類，一是地質資料，通過綜合解釋，可獲得油氣層參數(shù)等信息；二是工程資料，通過綜合分析，可以獲得鉆井工況、事故、時效等信息，為安全、優(yōu)質、快速鉆井服務。另一類自動采集的數(shù)據(jù)是鉆井數(shù)據(jù)庫將收集到的數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)庫的過程中調用函數(shù)、存儲過程而產(chǎn)生的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。b. 人工采集數(shù)據(jù)。人工采集的數(shù)據(jù)主要包括兩大類：一是作業(yè)記錄；二是工程數(shù)據(jù)。

3 鉆井數(shù)據(jù)庫設計

3.1 數(shù)據(jù)設計原則

（1）數(shù)據(jù)的完整性

數(shù)據(jù)的完整性是指數(shù)據(jù)的正確性和相容性。在數(shù)據(jù)庫的設計過程中將實際業(yè)務中的實體（包括業(yè)務單據(jù)，設備等承載信息的事物）映射到數(shù)據(jù)庫中，在數(shù)據(jù)庫中用數(shù)據(jù)庫的對象“表”來存儲實體的信息。需要設計表間關聯(lián)來保證數(shù)據(jù)完整性，通過關聯(lián)來降低冗余。

（2）數(shù)據(jù)的規(guī)范化

數(shù)據(jù)的規(guī)范化有利于消除數(shù)據(jù)庫冗余。為了保證數(shù)據(jù)查詢的效率，特別是在對綜合性月報，季報和年報進行查詢的時候，能夠快速查詢出結果來，就需要允許一定的數(shù)據(jù)冗余，來保證效率。

（3）數(shù)據(jù)的標準化

數(shù)據(jù)的標準化是對數(shù)據(jù)的名稱、類型、值域等內容進行的標準化?！皼]有數(shù)據(jù)的標準化，就沒有信息化”，因此，數(shù)據(jù)的標準化是保證數(shù)據(jù)質量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享的前提。

（4）數(shù)據(jù)的編碼化

由于在鉆井業(yè)務中，涉及到大量的物資，就需要在數(shù)據(jù)庫的設計過程中考慮物資編碼問題。同樣，其它的數(shù)據(jù)也可能涉及到編碼的問題。在數(shù)據(jù)庫的設計階段就必須確定數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則。將需要編碼的數(shù)據(jù)的編碼規(guī)則確定下來，對提高數(shù)據(jù)庫的性能具有很大的影響。

（5）命名的分類化

將數(shù)據(jù)庫對象（表、索引、視圖等）按照業(yè)務類型進行分類命名，即在對象名稱中將代表業(yè)務的編碼作為對象名稱的前綴或者后綴。這樣，對數(shù)據(jù)庫操作的時候，一個業(yè)務的所有業(yè)務對象將集中到一起，便于操作，提高工作效率。所有數(shù)據(jù)庫操作和開發(fā)人員都按照統(tǒng)一規(guī)范對數(shù)據(jù)庫進行操作。

3.2 鉆井數(shù)據(jù)庫的分析

（1）需求分析

需求分析是所有工作的基礎。需求分析工作的好壞直接影響到數(shù)據(jù)庫范圍的確定和業(yè)務數(shù)據(jù)是否完整。根據(jù)鉆井的業(yè)務過程，對鉆井業(yè)務進行分段處理，即將業(yè)務過程分為鉆井設計前期階段、設計階段、鉆井階段、完井階段。然后，再在每一個階段中，從初始的業(yè)務開始逐步分解業(yè)務過程，并對每一個業(yè)務過程用數(shù)據(jù)流圖和數(shù)據(jù)字典進行描述。數(shù)據(jù)流圖描述業(yè)務中涉及到的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)的處理，數(shù)據(jù)字典則是各類數(shù)據(jù)描述的集合。它包括了數(shù)據(jù)名稱，數(shù)據(jù)項含義，別名，長度，類型精度等信息。

（2）概念結構設計

通過對需求分析階段產(chǎn)生的結果進行綜合、歸納和抽象，形成一個獨立于任何數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的概念模型。在抽象和提取實體的過程中，業(yè)務人員和設計人員仍然可以對結果進行討論和補充遺漏的信息。

（3）邏輯結構設計

邏輯結構設計階段就是將概念結構設計的結果轉換為某個數(shù)據(jù)模型上，如關系模型。這里計劃將概念結構設計結果轉換到關系數(shù)據(jù)庫模型上，這樣就可以將鉆井數(shù)據(jù)庫建立到Oracle數(shù)據(jù)庫上。這里將通過工具如ERWIN等將概念模型轉換到數(shù)據(jù)庫上即生成表。生成表后，根據(jù)第三范式標準，對表的關系進行分析，以減少數(shù)據(jù)的冗余，同時對有限制條件的表列和表記錄，在數(shù)據(jù)庫中增加限制。

（4）數(shù)據(jù)庫物理設計

這部分主要是為邏輯模型選取一個最適合應用環(huán)境的物理結構（包括存儲結構和存取方法），根據(jù)處理要求，進行存儲安排。本階段對數(shù)據(jù)庫進行的物理設置將對以后數(shù)據(jù)庫性能的提高產(chǎn)生很大的影響。endprint

（5）數(shù)據(jù)庫運行和維護

數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)經(jīng)過試運行后即可投入到實際的使用中。實際運行過程中需要不斷的對其進行評價、調整和修改。主要包括：a.數(shù)據(jù)庫的備份和恢復。b.數(shù)據(jù)庫的安全性、完整性控制。在數(shù)據(jù)庫的運行過程中，由于應用環(huán)境的變化，對安全性的要求也會發(fā)生變化，比如原來的數(shù)據(jù)對一些操作員是保密的，現(xiàn)在對所有的業(yè)務員都可以查詢了，那就涉及到對原來的安全性進行修改。c.數(shù)據(jù)庫性能的監(jiān)督、分析和改進。在數(shù)據(jù)庫的運行過程中，通過數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的工具，監(jiān)督系統(tǒng)的運行，對檢測的數(shù)據(jù)進行分析，提高系統(tǒng)的執(zhí)行效率。d.數(shù)據(jù)庫的重組織和重構造。在數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，由于對記錄進行增、刪、改、查后數(shù)據(jù)庫的存儲情況會變壞，降低了存儲和查詢的效率。需要對一些數(shù)據(jù)庫對象，進行重構，最典型的例子就是索引，在數(shù)據(jù)庫運行一段時間后，需要將所有的索引重新建立，以提高查詢的效率。

（6）數(shù)據(jù)庫安全性

a. 用戶權限的管理。采取許多安全特色使得可以更好的控制用戶對數(shù)據(jù)的訪問；根據(jù)用戶所屬角色的權限來確定業(yè)務員所能操作的功能和維護的數(shù)據(jù)。b. 數(shù)據(jù)庫的安全機制。充分利用Oracle數(shù)據(jù)庫的安全機制，來對數(shù)據(jù)庫的訪問安全進行保護。數(shù)據(jù)庫管理軟件通過此數(shù)據(jù)庫用戶連接數(shù)據(jù)庫，提高數(shù)據(jù)庫訪問的安全性。

4 鉆井數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)

（1）鉆井數(shù)據(jù)庫表的字段算法。數(shù)據(jù)庫表內的字段可分為兩大類：一類為直接錄入的字段，另一類需要進行一定關系轉換的字段，即統(tǒng)計字段。對于簡單的統(tǒng)計字段由于可以直接在數(shù)據(jù)字典中標定，故可在創(chuàng)建數(shù)據(jù)表時實現(xiàn)其算法。對于復雜的統(tǒng)計字段，由于需要調用其他數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)進行計算，因此需要進行編程處理。

（2）鉆井數(shù)據(jù)庫表的創(chuàng)建。在Oracle數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，表是數(shù)據(jù)庫的基本對象，也是存儲數(shù)據(jù)的主要手段，與桌面數(shù)據(jù)庫中的文件類似，不管應用中的表由多復雜，都可以使用（拆成）一個或多個表來表示，用以存放實體的數(shù)據(jù)。

（3）鉆井數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn)。本文所講的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)主要是指利用PL/SQL編程語言和工具來實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫關系字段的算法，由于某些字段的算法比較復雜，需要使用存儲過程、函數(shù)和視圖等方式來實現(xiàn)。

5 結束語

通過以上研究和分析，可以得出如下結論：

（1）鉆進數(shù)據(jù)庫運用在鉆井工程中可降低鉆進風險，減少鉆井成本，減輕現(xiàn)場作業(yè)人員的負擔。

（2）鉆井數(shù)據(jù)庫基于Oracle開發(fā)的主要優(yōu)點有：

a.用較少的資源就可以支持很多的用戶，最大可支持上千個用戶；b.Oracle提供了基于角色（ROLE）分工的安全保密管理。在數(shù)據(jù)庫管理功能、完整性檢查、安全性、一致性方面都有良好的表現(xiàn)；c.數(shù)據(jù)庫支持大量多媒體數(shù)據(jù)，如二進制圖形、聲音、動畫以及多維數(shù)據(jù)結構等；d.提供了新的分布式數(shù)據(jù)庫能力?？赏ㄟ^網(wǎng)絡較方便地讀寫遠端數(shù)據(jù)庫里的數(shù)據(jù)，并有對稱復制的技術。

參考文獻：

[1]楊傳書.數(shù)字化石油鉆井系統(tǒng)框架研究[J].數(shù)字化工，2004（12）：39-42.

[2]陳庭根，管志川.鉆井工程理論與技術[M].東營：中國石油大學出版社，2000，6：3-4.endprint