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      基于服務器端的鉆井工程計算的研究與運用

      2017-09-12 06:26:07宋巖
      科技創(chuàng)新與應用 2017年26期
      關鍵詞:Oracle數(shù)據(jù)庫鉆井工程

      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

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