數據橋系統在油氣田數據管理中的應用

劉 歆 馮陶然 王天琦 劉瑞晶

1北京科技大學計算機與通信工程學院2中國地質大學（北京）能源學院3大慶油田采油一廠4北京林業大學工學院

數據橋系統在油氣田數據管理中的應用

劉 歆1馮陶然2王天琦3劉瑞晶4

1北京科技大學計算機與通信工程學院2中國地質大學（北京）能源學院3大慶油田采油一廠4北京林業大學工學院

數據橋系統是一套針對油氣田勘探開發等業務的數據管理系統。系統基于B/S架構，實現了數據自動采集、查詢和修改等功能。該軟件針對大港油田、吉林油田和大慶油田開發了專有的數據橋，并通過用戶管理功能實現了軟件的權限控制，保證各個油田的數據隔離。通過在油田的實際應用表明，系統可有效地解決各油田數據信息孤島的問題。數據橋系統在華北和冀東油田現場試用軟件，對356口井進行優化和診斷，其中對95口井進行有桿泵優化，系統效率由21.3%提高到26.9%；對50口井進行螺桿泵優化，系統效率由30.2%提高到36.7%。

數據橋系統；數據分類；系統架構；數據異構

1 系統架構

數據橋系統是一套針對油氣田勘探開發等業務的數據管理系統。系統基于B/S架構，實現了數據自動采集、查詢和修改等功能。該軟件針對大港油田、吉林油田和大慶油田開發了專有的數據橋，并通過用戶管理功能實現了軟件的權限控制，保證各個油田的數據隔離。通過在油田的實際應用表明，系統可有效地解決各油田數據信息孤島的問題。油田數據橋系統架構見圖1。

圖1 油田數據橋系統架構

油田圍繞油氣井對象進行優化設計與診斷，需要大量的功能實現模塊協同來完成。而每個功能實現模塊又包括大量的科學計算與圖形展示，每一項科學計算對應廣泛的輸入參數數據和輸出參數數據，包括油氣井設備數據、生產數據、單元區塊油氣藏數據、物性參數數據、井身結構數據和其他用戶設置的特性數據等，不同科學計算之間存在共享數據的關系。針對這種數據類型廣泛的問題，需要設計并建立一個數據處理、數據集成和數據查詢的可擴展性強的總體數據平臺。

2 本地數據庫

系統的本地數據庫采用混合策略，根據需求自頂向下分類整理歸納，得到系統中所涉及到的實體，然后根據系統的數據邏輯和數據字典中的數據項為各實體添加屬性及關系，采用自底向上策略進行各實體的總體集成。從系統中抽象出的部分實體如表1所示。

表1 系統實體描述字典

通過對各實體進行分析，參考PDPMIS標準中相關表的定義，并根據本系統中的需要，確定各實體屬性對各模塊的具體E—R圖并進行局部優化和整合，系統初步設計的總體E—R圖，擴充時對系統各實體再進行細化。

3 數據橋

數據橋的設計思路：①調研上層應用設計的數據項，進行數據分類；②調研數據源具體分布，考察現場數據與當前數據模型的映射關系；③根據映射關系，設計存儲池及規則庫；④結合數據日志，建立支持數據集成的底層數據庫結構。

3.1 定義實體類

實體類包括映射規則類、數據日志類、適配器類、存儲池類、數據項字典類。映射規則包括采集規則、處理規則、傳輸規則，它們又被劃分為大港規則、華北規則、冀東規則；數據日志包括適配記錄、采集日志、處理日志、傳輸日志等，同樣按照油田公司劃分；存儲池分為采集、處理、傳輸三種存儲池，每種存儲池都有基于數據項字典的專屬存儲池，即存放井號信息、管柱結構、井斜數據等。定義實體間的關系適配器、映射規則、數據日志、存儲池以“所屬單位”屬性和“數據表項”屬性為外鍵關系相聯系。

3.2 數據表設計

根據數據庫設計規范，定義數據表主鍵、外鍵，新建數據庫用戶、數據表空間、數據橋涉及數據表、關鍵字、索引等。

3.3 數據加載

加載適配信息至適配器相關表；根據數據模型和數據源數據對應關系，設計映射規則，加載規則至映射規則相關表；數據橋運行過程中將生成數據日志填充數據日志表，將采集的原始數據存放在存儲池中，并在對應存儲池中進行各種處理。

4 數據異構

油氣田數據存在嚴重的結構異構問題。如抽油桿結構數據，1口井有1組抽油桿數據；每根抽油桿包含桿長、桿徑、桿類型等信息。各油田數據庫的數據格式都有所不同，比如可能把3級桿長存成一個字段，也有可能是分3行記錄或者是1行中的3個字段來表示。針對不同的結構異構，有三種解決方式，分別是字段轉換、字段拆分、字段組合。

4.1 字段轉換

由數據源字段通過映射關系直接轉換為統一格式。以華北油田的數據為例，數據源的結構如表2所示，經過數據橋轉換為統一格式，如表3所示。

表2 華北油田數據源結構

表3 數據橋轉換統一格式

4.2 字段拆分

將一個字段拆分成多個字段，轉化為統一格式。以冀東油田的數據為例，數據源的結構如表4所示，經過數據橋轉換為統一格式，如表5所示。

表4 冀東油田數據源結構

表5 數據橋轉換統一格式

4.3 字段組合

通過字段計算和組合，轉化為新的字段。以冀東油田的數據為例，數據源結構如表6所示，經過數據橋計算轉化為油層中深和層厚，如表7所示。

表6 冀東油田數據源結構

表7 數據橋計算轉化

5 結論

數據橋系統已經在大慶、吉林、冀東、大港、華北等油田推廣應用，在華北和冀東油田現場試用軟件，對356口井進行優化和診斷，其中對95口井進行有桿泵優化，系統效率由21.3%提高到26.9%，平均提高5.6%；對50口井進行螺桿泵優化，系統效率由30.2%提高到36.7%，平均提高6.5%。

應用數據橋系統可實現一鍵式數據更新。這套系統具有平滑的升級能力，可以遠程下載更新軟件包，自動升級最新版本。該系統可推廣應用到油氣田的各個業務系統，包括勘探開發、煉油化工、銷售、管道儲運、工程技術等。

（欄目主持樊韶華）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.031