钻井数据传输方式研究

2024-09-12

钻井数据传输方式研究（精选5篇）

钻井数据传输方式研究篇1

RS-485是单主从结构, 是一个总线上只能有一个主机, 通信由主机发起, 主机不发命令, 下面的节点不能发送, 且需要发完即答, 收到回复后主机才向下一个节点询问, 这样是为了防止多个节点向总线发送数据, 而造成数据错乱。

随着计算机科学、信息科学和网络通信技术的飞速发展, 让数字化钻井技术不断提升。在国外, 特别是北美, 有集工程设计、数据采集、数据传输、数据库、施工监测与生产指挥为一体的钻井信息系统[1]。这种系统会自动采集钻井过程中的参数, 并传输到作业现场的计算机, 再由通信网络将生产信息传输到总部信息中心, 由各学科专家组成的工作小组将对收到的信息进行分析, 并据此作出相应的对策, 再反馈回施工现场, 监督指导生产实践。

而数字化钻井的核心就是一个综合的实施决策系统, 在这个系统框架内可以分为三个层面。第一个层面是钻井工程数据实时采集和远程传输系统;第二个是钻井事故诊断系统;第三个层面是远程协同群体决策支持平台。作为数字化钻井的第一个层面, 如何将现场大量数据以较小的延迟传输到井场端和基地端显得尤为重要。

一、井场局域网

通过传感器自动获取及派生计算的数据主要是钻井工程参数、钻井录井数据、气测资料以及井眼几何参数, 如迟到时间、迟到井深、钻头位置、钻头进尺、大钩负荷、转盘转速、钻时、钻压、扭矩、钻头压降、水力效率、循环密度、岩屑浓度、比水马力、喷嘴喷速、射流冲击力、循环压耗、环空压耗、牙齿磨损、轴承磨损、钻杆残余检查间隔、钻铤残余检查间隔以及井斜、方位、工具面等参数。由于不同传感器所使用的信息编码协议不尽相同, 所以要获取这些数据必须研发对应的接口软件, 将获取的信号进行解码和预处理, 转换成数据库规定的格式[1]。

考虑到所采集的参数比较多, 并且需要实时进行监控, 因此在井场建立小型局域网, 将采集到的数据实时显示在PC机上, 以便进行实时监测和预警。以太网作为当今应用最广的局域网技术, 具有性价比高、灵活性和互操作性强等特点。现场总线多标准, 低速和不易与高层网络进行信息集成的缺点在应用以太网之后将得到彻底的改变。

以太网具有相当高的数据传输速率, 能够提供足够的带宽, 工作可靠, 便于维护和故障恢复, 它和TCP/IP很容易集成到信息领域中去, 除去它的技术优势之外, 以太网的成本较低。由于目前技术无法将以太网应用于工业的底层, 因此将以太网与其他总线相结合是一种趋势[2]。并且使用以太网之后更加方便, 使用其他总线转以太网之后, 可以把其他总线的接口留在现场, 而监控计算机这端只保留一根网线即可。

目前常采用现场总线和以太网相连或者RS485总线和以太网相连。在现场总线中CAN总线相对于其他现场总线, 有明显的优势, 因此现场总线采用CAN总线。下面为CAN总线和RS485各自的特点:

1. CAN总线

CAN是控制器局域网的简称, 是由德国Bosch公司推出的, 是世界上应用最广泛的总线之一。CAN总线属于总线式串行通信网络, 与其他通信总线相比, 它的数据通信具有突出的可靠性、实时性和灵活性[2]。

CAN总线是多主从结构, 每个节点都有控制器, 多个节点发送时, 以当时发送的ID号自动进行仲裁, 这样就能完成总线数据的整齐, 而且一个节点发送完毕, 另一个节点可发现到总线空闲, 马上发送, 省了主机的询问, 提高了总线速率, 增强了快速性。而CAN总线通过CAN收发器接口芯片82C250的两个输出端CANH和CANL与物理总线相连, 而CANH端的状态只能是高电平或悬浮状态, CANL端只能是低电平或悬浮状态, CAN总线有控制器, 可以对总线各个错误进行识别, CAN节点在错误严重的地方下具有自动关闭输出功能, 这样总线上其他节点的工作不受影响, 从而保证不会出现因个别节点出现问题, 使得总线处于瘫痪状态。如果检测到其他节点错误或自身错误, 都会向总线发送错误帧, 来提示其他节点这个数据是错误的。这样CAN总线若一个节点程序跑飞了, 它的控制器自动闭锁保护总线。所以对安全性要求高的网络, CAN是很强的[3]。CAN具有的完善的通信协议可由CAN控制器芯片及其接口芯片来实现, 从而大大降低系统开发难度, 缩短开发周期。

2. RS-485总线

RS-485是单主从结构, 是一个总线上只能有一个主机, 通信由主机发起, 主机不发命令, 下面的节点不能发送, 且需要发完即答, 收到回复后主机才向下一个节点询问, 这样是为了防止多个节点向总线发送数据, 而造成数据错乱。RS-485只规定了物理层, 没有数据链路层, 对错误无法识别, 除非一些短路等物理错误。这样容易造成一个节点破坏, 一直向总线发数据, 造成总线网络瘫痪。所以RS-485一旦坏一个节点, 这个总线网络就会瘫痪。利用RS-485只能构成主从式结构系统, 通信方式也只能以主站轮询的方式进行, 系统的实时性、可靠性较差[3]。

二、远程数据传输

及时准确地将收集到的数据实时地传输到网上共享, 领导专家能及时看到井上的生产情况和技术参数的实时变化, 及时有效地与现场沟通, 预防和减少很多井下事故的发生, 也根据实时传输采集现场的地层、岩性、钻井参数等数据, 及时科学地对该地区进行研究和探讨, 为以后该地区的施工提供了强有力的技术支持。

不仅如此, 随着油田数字化进程的加快, 对现场技术人员的要求也越来越高, 需要技术人员提供的基础数据也越来越复杂, 无形中对技术人员要求也越来越高, 也给技术人员增加了很多工作量, 钻井数据采集传输系统的使用, 不仅解决了现场技术人员手机资料的复杂性, 也实现了现场技术人员在办公室指挥生产, 大大减少了现场技术人员的工作量, 及时监督司钻对技术参数的执行情况。

由于井场多数处于边远山区, 不适合进行有线传输, 一般采用无线传输, 常用的无线远程传输方式有:

(1) 无线超短波。无线超短波是指数据通过超短波或微波的方式进行空间传输的一种无线通信方式。其通信距离很远通常可达几十千米, 并可以通过中继站进一步传输, 布网非常方便, 传输频带较宽。此方式可用于提供标准接口, 点对点或点对多点的数据传输, 可直接与计算机、RTU、PLC等硬件设备直接进行连接, 实现数据透明传输, 接收灵敏度较高, 技术相对成熟。超短波受电台数量的限制, 适合小规模应用, 微波通讯需要建立大量数据中继站, 建设站点和维护成本都很高, 同时受电磁和环境干扰的影响较大。

(2) CDMA/GPRS。CDMA/GPRS通信速率可以达到171.2kbps, 其通信网络覆盖面积广、系统容量高、所需基站少, 同时具有对较强抗风险能力, 而且组网方便、投资和运行费用低、数据传输准确、安全可靠, 时效性和带宽完全可以满足井场数据的传输要求, 并且其传输速率还在不断提升中。

(3) 卫星通信。具有覆盖面广泛, 不受地域限制, 采用数字传输技术, 提高了传输效率。利用卫星进行数据传输的数据量大, 距离远, 可以说覆盖了全球每个角落。缺点是两站间的通信经过中继卫星, 传输时延大。另外由于建设卫星地面主站费用过高, 且卫星的租用费用惊人, 一般企业承受不起, 目前还不适合在我国油田广泛应用。通过对比, 适合井场远程传输的有CDMA/GPRS和卫星通信, 而卫星费用较高, 因此一般采用CDMA/GPRS进行传输, 在超远距离或不适合CDMA/GPRS方式传输时采用卫星传输。

在钻井现场常采用的远程数据传输方式为CDMA/GPRS和卫星通信, 它们传输速率高, 准确稳定, 无线超短波只适合小规模通信。由井场端发送到基地端或通过卫星通信是在移动通信网络基础上发展的数据传输技术, 能够提供端到端和广域无线IP的连接, 通过网络控制器可以直接接入Internet, 是无线终端设备网络化的绝佳方式。当前来说, 由于井场地处偏远或者沙漠戈壁地区, 无线远程数据通信为其最好的选择。

随着通信技术的发展, 移动3G和卫星通信将不断应用于石油行业, 这样在全球范围内都能监测现场情况, 调用现场数据。对于自动化越来越高的钻井现场, 数字化井场一定会一步一步实现。

三、结语

(1) 结合现场实际情况及现场总线的优缺点, 提出了一套更好的数据传输方式, 采用CAN总线+以太网方式, 不但数据传输速度快而且可以应对更多的钻井参数并且易建立局域网。

(2) 结合数字化井场的发展趋势, 提出了适合井场传输的系统, 使得井场采集的数据可以更快地传输到基地端。这样可以更快地进行事故诊断和远程协同决策, 更好地解决井场问题。

参考文献

[1]刘国强, 朱清祥.录井方法与原理[M].北京:石油工业出版社, 2011:79—163.

[2]薄芳芳.钻井工程数据实时采集与远程传输系统设计与实现[D].上海:上海交通大学, 2011:1—6.

[3]郭永锋.CAN总线与RS-485总线的技术优势对比[J].中国新通信, 2012 (15) .

钻井数据传输方式研究篇2

截至5月11日，由中海油服钻井事业部开发的海洋钻井行业法规及规范应用数据库系统已先后为印度尼西亚、墨西哥和澳大利亚的多处海外项目提供了良好的信息服务。“这些年，我们越来越多的钻井队伍走出国门，但各作业国法规及规范的差异性，对我们的人员、设备和管理提出了不同要求，因为没有成熟的行业法规及规范应用系统可供使用，所以法规及规范的差异性便成为我们走出去的障碍。因此，在进军海外高端市场时，研究当地的法规及规范至关重要。”中海油服钻井事业部某涉外项目经理略显沉重地说道。在这种背景下，海洋钻井行业法规及规范应用数据库系统应运而生。科研人员通过对各国法规及规范的搜集整理，建成了海洋钻井行业法规及规范资料库，并利用信息技术搭建成具备快速查询和分类查询能力、能够迅速为海外钻井项目提供巨大信息支持的信息系统。一年来，工程师们加班加点地研究国外法规及规范、搜集整理标准、搭建信息系统平台，一共完成60部标准规范的收集整理、26部规范的翻译、60部规范的拆分编译，成功开发出海洋钻井行业法规及规范应用数据库，并完成了信息系统的搭建。中海油服的海外钻井工作者们表示，科研的力量，让他们在异国他乡作业时更有底气。（通讯员纪蕊笑)

超远距离海陆微波通信推动“数字海油”建设

一部高清电影5分钟可以“穿越”海陆117公里？这一海上高速、超远距离的通讯梦想，已经成为现实。4月27日，记者了解到，经过一个多月的试用，海油发展下属的中海油信息科技有限公司（下称海油信科）深圳分公司掌握的超远距离海陆微波通信各项测试指标良好，将正式投入使用，实现与卫星通信网络的切换，代替现有的卫星通信。该项技术成果弥补了海上平台卫星通信网络带宽较窄的不足，突破了海陆微波通信距离较短的局限。若该技术顺利推广，将使南海东部超过半数的平台步入高速信息化时代。

目前，南海东部海域海上油田的外部通信全部依赖卫星通信。随着业务的不断拓展，油田生产对通讯的依赖也不断增强。但卫星通信存在传输速率低、干扰相对较多等问题，这些问题一定程度上影响了油田的开发效率。建立海上与陆地之间的高速无线通信系统，提升海陆之间的数据传输速率，是打破目前数字油田建设瓶颈的有效手段。而其中的方式之一，就是实现海陆超远距离微波通信。实现海陆超远距离微波通信并非易事。为了突破技术局限，今年2月，海油信科深圳分公司专门聘请相关专家进行可行性论证。经过专家和公司技术人员的多次理论计算与方案研讨，终于攻克了超远距离带来的信号衰减、传输延时等技术难题，并开始了实地试验。

试验地点选在惠州油田和珠海北尖岛，两地相隔117公里。试验采用两地点对点的通信方式，分别在惠州油田与珠海北尖岛各架设一套微波天线及配套设施。经过反复试验，117公里的微波通信链路成功开通，最大带宽30M，数据传输速率达3.2MB/S。这意味着，117公里的空间距离，5分钟至少能传输1.1GB流量的数据，相当于传送了一部高清电影。据悉，除了超远距离海陆微波通信外，海油信科还将推进3G/4G移动通信、远距离无线中继等通讯新技术在海上油田的应用，努力以先进的信息技术手段推动“数字海油”建设，为海上生产提供全方位的信息技术保障。（记者李若冰通讯员杨阳）

中国海油启动物资标准化项目

4月16日，总公司采办部组织召开中国海油物资标准化启动会。总公司采办部总经理林国海说，提高中国海油物资标准化应用管理水平是进一步促进专业化采购、供应商按类别管理、库存优化共享的基础工

作，物资标准化体系做好了，采办管理的水平才能进一步提高，才能为管理决策提供可靠、准确的依据。项目组要充分认识到物资标准化工作的艰巨性和所肩负的使命和责任，要坚持以业务需求为原则，充分吸收、融合各单位、部门的业务需求。各二级单位要提高认识，积极参与，为派出物资专家、协调人创造条件并提供保障。

会上，项目组介绍了物资标准化工作的具体思路，对项目的前期成果和下一步的工作安排进行了汇报。特邀专家在会上对国内外一流能源企业的标准化工作进行了介绍，并对中国海油的相关工作提出建设性意见。启动会后，项目组组织物资专家，对物资标准分层、大类整合、中类工作方式等内容进行了研讨，形成了《中国海油物资标准化体系分类层级规则》、《中国海油物资标准体系大类目录（初稿）》等成果。（通讯员周瑞瑞杜健）

勘探开发共享数据 “数字海油”渐成型

5月23日，A2项目在试点单位有限公司湛江分公司取得阶段性成果——业务调研成果分析得到确认，这标志着项目的业务调研与分析阶段圆满结束。A2项目全称为“勘探开发一体化数据整合及数据中心建设项目”，是有限公司“十二五”信息化规划中的重点项目，项目的主要目标是统一勘探开发一体化的数据标准，建立勘探开发一体化数据主库和一体化数据服务平台，实现数据集成管理与跨专业共享，为推动勘探开发一体化提供数据基础。

有限公司信息化部副总经理林平描绘了“数字海油”的架构：两个基础（海上通讯、数据管理）、三个应用支持系统（地理信息系统、知识管理系统、决策支持系统）和四个生产作业中心（钻井中心、生产中心、油藏中心、应急指挥中心）。如果说“数字海油”是一座大厦，那么A2项目就是它的地基。

早在A2项目立项前，有限公司信息化部就组织有限公司各分公司及研究总院相关人员走访了大庆油田、新疆油田、胜利油田，学习他们建设“数字油田”的先进经验。借鉴兄弟单位的做法，A2项目选择了有限公司湛江分公司作为试点。为了便于系统的推广应用，有限公司各分公司和研究总院大力支持该项目的建设，不仅IT主管领导加入领导小组，协调资源和决策重大事项，而且所有单位均派出得力干将，与有限公司湛江分公司的项目成员共同工作。

经过详细的考察、认真的研究，A2项目的构架逐渐清晰地展现出来：标准与数据模型设计、数据资源管理系统建设、源头数据采集系统建设就是三个“主干”；针对数据服务、数据存储、数据采集三大体系构建出的一体化数据服务平台、数据中心建设、地震数据库优化完善、测井数据库优化完善、录井数据库优化完善、开发生产数据库优化完善就是六条纵横交错的“枝干”。九个子项目以数据资产化管理为核心，组成了勘探开发一体化数据服务平台，实现数据集成管理与跨专业的便捷共享。

钻井数据传输方式研究篇3

1 钻井泥浆泵的作用简介

海洋石油钻井泥浆泵是用来输送介质 (水、泥浆等冲洗液) 的钻井配套设备, 其作用是将泥浆随钻头钻进注入井下, 起着冷却钻头, 清洗钻具、固着井壁、驱动钻进, 并将打钻后岩屑带回地面的作用。常用的泥浆泵是活塞式或柱塞式的, 由动力机带动泵的曲轴回转, 曲轴通过十字头再带动活塞或柱塞在泵缸中做往复运动, 在吸入和排出阀的交替作用下, 实现压送与循环冲洗液的目的。

2 泥浆泵动力传输方式优缺点对比

目前海洋石油钻井平台常用泥浆泵动力传输方式为链条传动和皮带传动, 其中链条传动因对环境条件适应性高、传动比准确、传动功率大的优点, 在海洋石油钻井泥浆泵中得到了广泛使用。随着技术的改革创新, 近两年来一种直驱式传动方式也得到了应用。以下就这几种方式做一个简单的对比:

2.1 链条传动方式特点

2.1.1 链条传动的优点

1) 相对于齿轮传动而言, 它可以在两轴中心相距较远的情况下传递运动和动力;

2) 对作业环境的适应性高, 能在低速、重载和高温条件下工作;

3) 和皮带传动方式相比较, 它的传递功率较大, 能保证一般平均传动比的准确性, 传递功率较大, 且作用在轴和轴承上的力较小。

2.1.2 链条传动的缺点

1) 在实际使用过程中, 链条的铰链磨损后, 使得节距变大易造成脱落, 存在损伤链轮及堵塞油管路的风险;

2) 其安装和维修精度要求较高, 在维修过程中, 重新安装后必须进行链传动的校正, 检查链轮的共面度和平行度。

2.2 皮带传动方式特点

2.2.1 皮带传动的优点

1) 适用于两轴中心距较大的场合, 结构相对简单;

2) 传动平稳无噪声, 能自动缓冲、吸振;

3) 过载时带将会在带轮上打滑, 能有效防止薄弱零部件损坏等。

2.2.2 皮带传动的缺点

1) 由于皮带存在滑动现象, 因此无法保证精确的传动比;

2) 相对于链条等钢铁构件而言, 皮带的使用寿命较短;

3) 由于带的摩擦起电不易用于易燃、易爆的工作场合等。

2.3 直驱式电传动特点

直驱式电传动方式的优点:转矩大、体积小、质量轻、高效率、高可靠性, 能有效降低人工强度。缺点是:安装工艺复杂, 精度要求较高。

3 新型直驱式电传动安装要点简析

该直驱式电机型号为HTB12, 作为3NB-1000F泥浆泵组研制的配套三相鼠笼式变频调速异步电动机, 作为动力直接驱动泥浆泵小齿轮轴。整体安装示意图如图1所示:

由于此种方式采取直接驱动泥浆泵小齿轮轴传动, 因此实际安装过程中对于直驱式电机的安装至关重要, 以下就实际安装过程中的几个关键技术要点做简要分析:

1) 直驱电机后端盖的安装:需要注意密封安装方向, 先将电机后端盖套到传动轴上, 轻推至耐磨套倒角台阶, 当达到背面螺栓长度时, 通过拧紧螺栓固定小轴承端盖与电机后端盖。该连接螺栓大小为32mm, 扭矩值为400N.M—450N.M。安装要求端盖与传动轴轴面保持共面, 电机后端盖与传动轴密封压盖完全贴合、无缝隙。

2) 电机转子的固定安装:需要利用膨胀套将转子线圈与小齿轮轴固定。要求转子线圈与小齿轮轴同心度一致。转子线圈安装要点:先将底套安装至传动轴上, 然后将膨胀圈放置进去, 注意膨胀套锥面方向, 注意观察膨胀套与传动轴间隙。基本就位后, 打紧上、下、左、右四颗螺栓, 手动盘车, 选取转子线圈外圆6~8个测量点用百分表检查转子线圈与传动轴同心度。达到安装精度后, 逐步上紧其余螺栓。

3) 直驱式电机定子线圈安装时, 需调节底座支撑垫片, 以达到该电机定子线圈与转子线圈间的间隙量满足其正常运行要求。

4 结语

该直驱式新型钻井泥浆泵动力传输方式, 彻底免除了工人因原有泥浆泵皮带疲劳、松弛而需要经常性调节的工作量, 大大降低了工人的劳动强度, 同时也提高了设备的使用效率, 在原海洋石油PL19-3平台得到了很好的应用和推广。

摘要：介绍了钻井泥浆泵常见链条传动、皮带传动的动力传输优缺点。重点阐述了一种新型直驱式传动方式的优缺点及该直驱式电传动实际安装过程中的关键技术要点及注意事项。实际应用表明, 该直驱式传动方式有效降低了人力劳动强度, 节省了空间的同时也增强了设备运行的可靠性。

关键词：海洋石油,钻井设备,泥浆泵,动力传输方式,直驱式传动,安装要点

参考文献

[1]李程辉.链传动与带传动相关问题讨论[J].科技致富向导, 2013 (26) .

[2]汤宏兵.对钻井泥浆泵带泵传动方式的对比和探讨[J].科技传播, 2011 (2) .

钻井数据传输方式研究篇4

目前国内钻井井场信息源复杂多样, 数据规范化程度不高, 数据信息标准不统一, 导致井场信息缺乏扩展性和开放性, 难以实现井场信息的共享, 成为井场“信息孤岛”, 在一定程度上影响了录井行业的发展。因此, 消除钻井井场不同专业多信息源孤岛现象, 满足“数字化油田”建设的需求, 连接各个独立的“信息孤岛”, 为每个系统提供动态信息, 实现信息系统的一体化建设, 并为其提供信息资源是实现井场信息共享的前提

目前国内在井场信息化方面进行的相关研究很多, 但对信息的源头———钻井井场实时数据标准化的研究没有实质性的进展。为了解决这一问题, 现设计了一个数据转换接口, 构建了一个数据融合平台, 实现钻井井场不同信息源之间的数据转换, 进而实现录井信息共享。

1数据融合平台的整体设计

目前井场常用的数据库有MSSQLServer、Oracle、Access、Sybase、FoxPro等。要实现录井信息的标准化, 就必须解决这些不同数据库系统之间的数据转换 (见图1) 。

从图中可以看出, 要实现数据融合平台, 数据转换接口的设计是关键。

本文要研究的钻井井场数据接口就是要完成不同信息源的融合处理, 实现井场信息共享;并将不同信息源中的信息集中转换到中心数据库ORACLE, 为钻井井场信息的应用提供一个公共的标准的信息源。

1.1 数据转换标准的选择

国际上早就开始了在信息标准化方面的研究, 井场信息传输规范WITS (Well site Information Transfer Specification) 标准就是针对钻井井场的信息化而提出的。WITS作为一个行业标准形式, 多年来一直用于共享信息和远程控制, 在井场数据标准化探索中, 逐渐形成了WITSML (Well site Information Transfer Standard Markup Language, 井场信息传输标准整合语言) , 目的是努力做到数据共享, 而不需要数据交换和更改程序。WITSML是基于网络的, 面向对象的, 并使用W3C标准的, 它使用XML技术定义数据格式并应用SOAP协议进行数据交换。

1990年以BP Exploration、Chevron、EIF、Mobil、Texac五大石油公司为首, 发起成立了POSC (Petrotechnical Open Software Corporation, 石油技术开放软件组织) 。POSC是一个非盈利的石油勘探开发数据标准化组织, 主要任务是为石油勘探开发提供一套公共的计算技术标准, 从而解决应用程序的互操作和数据交换问题[2]。POSC标准是一个很现实的行业标准, 几乎涵盖了石油行业的所有领域, 相当程度上反映了石油行业和计算机软件的发展趋势, 几乎成为石油行业计算标准已成不争的事实[2]。

1.2 基于JAVA和XML的数据转换接口设计

目前井场常用的数据库有SQL Server、Oracle、Access、Sybase、FoxPro等。要解决不同录井仪之间的信息转换, 也就是要解决这些异构数据库系统之间的数据转换。

为了有效地解决新旧系统、不同应用系统之间或者不同数据源之间的数据共享与交互问题, 数据转换必须具有可扩展性、结构性和平台独立性。结合现场的要求以及油田数据库的特点, 设计了基于中间件JAVA和XML的数据转换接口 (见图2) 。

中间件技术就是各个录井仪将自己的数据按照一定的通用格式输出, 实现透明的数据交互。这种方式可以较好地保留各个分布场地的自治权, 同时也可以保证一定的实时性。

XML是由万维网协会 (W3C) 设计, 特别是为Web应用服务的SGML (Standard General Markup Language) 的一个重要分支[3]。随着XML及其相关技术和应用的发展, XML逐渐地成为了一种交换数据的标准[4]。尤其是在POSC组织发布了基于POSC标准的XML, XML在石油技术方面的应用范围越来越广。尤其是它的开放性、可扩展性、平台独立性, 使它可以很好地满足设计的要求。

JAVA语言与XML结合的完美性, 使JAVA在数据转换过程中的应用越来越广泛。鉴于面向的对象是各综合录井仪中的异构数据库系统, 可以将JAVA作为实现数据转换接口的开发语言。

1.3 数据融合平台的设计

图3是数据融合平台的功能框图, 由图可知, 平台可以分为三个模块分别设计:用户管理模块, 数据转换模块, 数据查询保存模块。 (见图3)

用户管理模块的主要功能是对用户进行管理;数据转换模块负责各异构数据库之间的数据转换;数据查询保存模块使用户可以进行数据的查询, 然后选择合适的数据进行保存等功能。

2 关键技术

本文首次将JAVA和XML应用到综合录井技术中, 实现了ACCESS、SQL SERVER以及EXCEL数据库到ORACLE数据库的转换 (见图4) 。下面将以ACCESS数据库和ORACLE数据库为例, 说明整个系统具体实现过程中的关键技术。

2.1 数据库的连接

要利用JAVA语言对数据库进行操作, 首先应该先连接数据库。本文连接数据库采用的是基于JDBC驱动程序的连接方式。

使用这个方法, 所有存取数据库的操作都由JDBC驱动程序来直接完成, 连接数据库的效率最高, 也不会增加额外的开销, 并且是由纯JAVA语言开发而成, 拥有最佳的兼容性。

2.2 数据的查询

为了提高数据转换系统的整体性能, 提高数据转换的整体效率, 采用基于索引技术的数据查询方法。 (见图5) 是创建索引之后进行数据查询的过程。

这里应注意, 由于索引需占用磁盘空间, 创建过多的索引会增加系统开销, 影响平台的整体性能, 因此使用索引完毕后, 应及时删除索引。

考虑到在实际应用中, 录井数据来源多且杂, 有时可能要关联表, 因此在设计过程中实现了三种查询方式:单表查询, 连接查询和集合查询。

在ACCESS数据库中有两个表:Lujing表和20071112表, 分别有50 000条数据。用这两个表分别进行连接查询和集合查询, 并对创建索引前后所用查询时间进行比较 (如表1所示) 。

由表1可知, 索引可以在很大程度上提高数据查询的速度, 从而提高了平台转换数据的效率。因此, 索引在查询优化过程中发挥着重要的作用, 根据实际情况创建合适的索引对查询速度起着决定性作用。

2.3 数据库结构的映射

XML文档与关系数据库的转换的核心与实质就是用户编写的转换规则和转换规则的执行解释方法。从图2可以看出, 为了在数据库和XML文档之间进行转换, 高效地传递数据, 必须在XML文档结构和数据库结构之间建立映射。XML与数据库之间的映射主要有两种方法:模板驱动和模型驱动[5]。

基于模板驱动的映射需要在一个模板中嵌入带参数的SQL命令, 并用数据传输诸如中间件等实体软件进行处理。基于模板驱动的映射是一种浅层映射, 比较灵活, 以XML内嵌的SQL执行的数据结果集为依据, 不涉及数据库赖以存在的关系模式或对象模式。

基于模型驱动的映射模式的原理就是利用XML文档中的数据模型的结构显性或隐性地将其映射成数据库的结构, 反之亦然。

2.3.1 源数据库与XML文档之间的映射

由源数据库转换到XML文档过程中, 采用的是基于模板驱动的映射方式。利用内嵌的SQL命令将用户所需的数据通过JAVA对象和XML转换器转化为XML文档。

以ACCESS数据库中表20071112为例, 单表转换过程如下:

① 利用JDBC连接ACCESS数据库;

② 建立JAVA对象, 嵌入SELECT语句;

String sql = "SELECT * FROM 20071112;";

③ 执行SELECT查询语句, 并将查询的结果返回到ResultSet对象中;

Statement stmt = conn.createStatement () ;

ResultSet rs = stmt.executeQuery (sql) ;

④ 利用XML转换器, 将ResultSet对象中的内容转化为XML文档格式。转换完毕。

2.3.2 XML文档与目的数据库ORACLE之间的映射

本文设计的接口面向的对象是大量的录井数据, 是通过对整个XML文档的存取来实现数据转换, 因此XML文档到目的数据库ORACLE的存储过程中采用了基于DOM模型驱动的映射 (见图6) 。

XML文档转换到ORACLE数据库中的整个过程如下:

① 将XML文档送到XML语法分析处理器中, 分析XML文档的结构;

② 将分析结果送到DOM解析器, 对文档进行解析, 将文档内容转换成为JAVA对象;

③ 连接ORACLE数据库, 利用INSERT语句将JAVA对象的内容插入到ORACLE中。转换完毕。

3 结束语

介绍了在钻井井场数据融合平台的设计和实现过程中用到的关键技术, 完成了基于JDBC的数据库连接, 实现了基于索引技术的数据查询, 建立数据库与XML文档之间的映射。实践证明, 本文所构建的标准化信息平台有效地解决了综合录井仪各异构数据系统之间的数据转换问题, 在一定程度上实现了录井信息的资源共享。在一定程度上实现了用户对数据库访问的透明性, 方便了现场用户的使用。

由于井场数据的复杂性和多样性, 平台在测井等方面的应用还有待推广。

参考文献

[1]张进双, 郭学增, 张红玲.井场信息系统建设体系结构.石油钻探技术, 2002;30 (6) :42—44

[2]杨强.基于POSC标准的数据映射与数据存取应用研究.成都理工大学地球探测与信息技术专业硕士学位论文, 2004;1—4, 40

[3]李尊朝, 徐颖强, 饶元, 等.基于XML的异构数据库间信息安全交换.计算机工程与应用, 2005; (13) :163—165

[4] Min Junki, Lee Chunhee, Chung Chunwan.XTRON:an XML datamanagement system using relational databases.Information SoftwareTechnology, 2007;5 (3) :1—18

钻井专业数据标准化管理研究篇5

什么是标准化管理?标准化是制度化的最高形式, 适用于生产、管理等方面, 是一种非常有效的工作方法。数据录入、应用、归档管理都需要标准。没有规矩不成方圆, 数据管理工作的随意性对于专业数据的建设是不利的, 专业数据更需要标准化的管理, 形成一套有效的管理机制。

1 钻井专业数据管理现状

大港油田钻井专业数据管理方面一直缺乏规范的管理制度, 没有形成流程化的管理模式, 管理难度大, 存在问题多, 影响了数据资源建设进程。

分析原因主要是:数据库建设没有统一规划、统一标准;管理过程中, 数据管理人员没有制度可循, 只能凭借个人经验, 管理效率不高;数据管理人员更换, 后人对前人的管理过程不清楚, 事后出现问题没有记录可查;多方面原因致使数据质量不能保证。

针对上面问题, 制定一个标准的、规范化的数据管理制度规范数据的产生、入库、应用以及安全管理等业务流程势在必行。

2 钻井专业数据标准化管理

规范管理钻井专业数据, 要做好需求管理、模型管理、质量管理、过程管理、成果管理、基础资料管理、安全管理等七个方面。做好七个环节管理的目的是规范专业数据管理、提高专业认识水平和专业数据管理水平, 保证专业数据的准确性、完整性和数据安全。

2.1 数据需求管理

一个数据库的建立要经过详细的需求分析, 在了解钻井专业的业务现状、数据现状基础上, 调研科研人员、管理人员对数据的需求, 形成规范的需求分析报告。报告中详细介绍了钻井数据产生业务流程、数据管理现状、数据库建设现状以及数据建设未来的规划。通过规范的需求管理, 使专业数据管理人员掌握钻井专业数据的情况, 为今后的数据建设做好长期规划。

2.2 数据模型管理

数据模型是数据库建设的核心, 数据模型的设计关系到数据存储和使用, 也反映了对需求的理解和对未来变化需求的适应性和扩展性, 数据模型设计的好坏影响数据存取效率和性能, 同时也决定了依托数据开发的应用系统的实现机制和扩展性。

数据模型标准化管理包括两个层面:逻辑模型和物理模型。钻井专业数据模型的设计参考了中国石油行业标准规范, 主要依据实际生产应用的数据表而设计。

(1) 梳理目前钻井工作流程, 对各个环节产生的数据项进行收集, 以此作为基础设计数据模型;

(2) 对现有钻井数据库中表间关系、重要的数据表、数据项进行了说明。

(3) 将钻井专业数据模型与A1系统的PCEDM钻井数据模型和中石油PCDM2002钻井数据模型进行对比, 通过模型对比找出模型间的异同点, 为今后数据集成做好准备。

(4) 对现有数据库模型做了适应性分析, 主要分析数据库是否能够满足应用, 还存在哪些缺点及需要补充哪些内容。

通过以上工作, 基本实现了钻井专业数据库模型的可靠和一致性, 同时具有较好的扩展性。

2.3 数据质量管理

钻井数据质量控制有三个关键点:

数据归档质量控制:通过编写《钻井数据归档管理规范》, 利用管理规范来控制规档数据的质量, 通过数据产生单位、项目建设单位、数据归档单位三级数据审核机制保证数据的正确性。

数据入库质量控制:通过数据库本身的值约束及数据采集系统对入库数据进行严格控制。