淺析井場數據遠程傳輸系統的設計與實現

趙恩普 劉曉晨

[摘 要]隨著科技的不斷進步和人們生活水平的提高，智能手機逐漸普及，WiFi/4G等無線網絡服務技術也得到了快速發展，從而也出現了很多手機APP。手機APP以其移動性、靈活性的特點被各個領域而廣泛應用，如移動繳費、移動辦公、移動監控等應用方便工作人員隨時隨地開展工作，而不是僅僅局限于特定的環境，極大地提高了工作效率。本文介紹了1個井場信息服務手機應用系統，可實現井場信息在手機上實時查詢及監控預警，是提高鉆井作業施工現場管理水平的重要技術手段。

[關鍵詞]井場；手機；APP；數據傳輸

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.031

[中圖分類號]TP277.2 [文獻標識碼]A [文章編號]1673-0194（2018）18-00-02

0 引 言

由于鉆井井場環境的特殊性，油田勘探開發了各種信息管理系統，尤其是油田勘探開發鉆井現場信息管理，需要實施遠程、實時、移動式的掌控。井場信息遠傳系統，實現了通過APP實時訪問和下載鉆井現場的各類信息，包括鉆井參數、錄井參數、定向井參數、隨鉆測井參數和電纜測井參數。雖然可以借助于計算機、筆記本電腦等設備，通過局域網訪問相關數據，但對于二線支持的技術人員和生產專業管理人員或主管領導來說，不可能24小時不間斷坐在終端前瀏覽信息，指揮現場作業。但前線生產是不間斷，因此需要一種方便快捷的方法，讓技術或管理人員隨時了解或掌握現場作業動態，滿足生產管理需求。遠程監控指揮、實時移動式辦公必定會給油田企業的辦公帶來高速、高效、便捷的服務。為此開發了一套井場信息遠程服務手機應用系統，以滿足技術人員、管理人員或技術專家的需求，達到快速指導與管理現場作業的目的。

1 井場數據遠程傳輸系統概述

井場數據遠程傳輸系統是根據油田勘探開發、鉆井現場生產、井控管理的實際需要和管理特點而設計的。系統架構采用嵌入式方式與C/S交互。傳輸方式采用WiFi或4G，只要帶寬大于200 kB/s，即可滿足使用需求。智能手機以無線方式直接從數據庫中同步提取數據，形成直觀的數據曲線、數字顯示等，實現實時移動式瀏覽。井場遠程數據傳輸APP可以分為數據傳輸實現與實時移動瀏覽軟件設計兩部分。

數據傳輸主要是直接從數據庫中同步提取數據外輸到智能手機上，提取的數據主要是井場鉆井參數儀、綜合錄井儀和隨鉆定向/測井儀采集的數據，以供各級人員通過智能手機實時瀏覽相關信息。主要包括以下內容：①基于無線網絡WiFi/4G實現，無論在鉆探開發現場還是其他4G信號或WiFi能夠覆蓋的地域，實時提取接收終端計算機的數據；②優先使用WiFi網絡，在WiFi覆蓋范圍之內利用WiFi傳輸數據，在WiFi覆蓋范圍之外利用4G傳輸數據；③使用加密技術保證數據傳輸的可靠性和安全性。

通過手機瀏覽相關數據，工作人員可以實時瀏覽井場的相關信息。在手機上主要可顯示以下內容：①集合顯示井場上多種自動采集設備的輸出數據；②實時準確監視井場數據（無線信號滿足時）；③具有液晶、曲線、儀表、報警、表格等多種顯示格式；④具有參數報警設置功能，超出報警界限時進行聲音報警提示；⑤具有中英文兩種語言顯示，具有單位轉換功能；⑥用戶可按照自身需要自由定制顯示格式；⑦具有多井分發管理功能。

2 井場數據遠程傳輸系統的總體要求和結構

2.1 系統總體要求

井場信息遠程服務手機應用系統主要面向鉆井現場人員以及各級管理人員，隨時掌握鉆井生產現場的情況，并便于查詢相關歷史信息。系統要滿足以下性能要求：①在不同環境下均能夠為鉆井生產現場提供實時信息；②用戶界面友好、操作方便；③安裝簡單，擴展性強，升級方便；④提供不同顯示模式與多頁面，以滿足使用者的不同要求。功能流程如圖1所示

2.2 系統結構

系統采用分層的數據模型，包括APP、Web Service、Data Server。在系統的數據模型中，底層為手機APP，面向各級使用人員，可以直用使用手機APP瀏覽相關信息；中間層為Web Service，用于接收手機APP的請求，向后臺數據庫發起查詢請求；后臺是Data Server，負責提供數據傳送至APP中進行處理。

3 井場數據遠程傳輸系統的詳細設計

3.1 APP的設計與實現

3.1.1 APP軟件設計流程

智能手機與服務器之間數據傳輸與接收方式的設計與開發等，主要包括局域網數據傳輸（WiFi技術）、3G/4G傳輸。系統采用WiFi與TCP/IP技術，實現無線網絡連接，具備高速數據傳輸能力并具有一定的斷點續傳功能。系統還具備網絡自動切換功能，有WiFi條件下優化使用WiFi，登錄時具備用戶身份認證與權限分級功能，保證訪問安全。APP軟件設計流程如圖2所示。

3.1.2 功能模塊設計

系統主要用于實時查詢鉆井現場信息，軟件主要包括用戶登錄、井名信息查詢、實時數據瀏覽和歷史數據查詢4個模塊。

（1）用戶登錄。APP通過無線網絡連接后臺Data Server，根據登錄用戶的權限提供不同工作界面。

（2）井名信息查詢。登錄成功后首先以井名與更新時間進行索引，給出當前最新的深度和當前工況信息，讓用戶掌握現場的最新生產狀態，點擊關注的井名即可查詢該單井信息。數據查詢界面包括實時數據、現場模擬、儀表數據、時間數據曲線、深度數據曲線和報表信息等。

（3）實時數據。實時數據主要顯示最新的現場生產數據，變化數據用不同顏色、方式進行強調顯示。

（4）錄井剖面。包括單井的地層、井深、顏色、巖性描述等信息，以柱狀圖形式進行顯示。

3.1.3 移動APP軟件的屏幕

移動APP軟件主要包括以下6個屏幕。

（1）井場結構模擬圖監視屏幕。該屏幕可顯示施工狀態、井名、模擬泵、各泥漿池的體積、立管壓力和套管壓力，還可以顯示模擬地層數據，包括井深、鉆頭位置、大色高度、鉆壓、轉盤轉速及扭矩。每項參數均可設置報警門限，超出時將以深亮顏色閃爍顯示，提示有緊急情況。

（2）實時仿真儀表監視屏幕。在顯示施工狀態、顯示井名、井深的基本信息的基礎上，實時仿真儀表顯示：鉆壓儀表+大鉤負荷儀表、立管壓力儀表、扭矩儀表、套壓儀表。儀表盤內包括刻度、儀表名稱、單位、指針等，每1個表盤背景默認顏色不同并均可進行自定義修改。

（3）實時曲線顯示監視屏幕。在顯示施工狀態、顯示井名、井深的基本信息的基礎上，實時曲線下設6項：鉆井參數、氣測參數、泵參數、液罐體積、鉆井液性能和錄井剖面。每屏能夠同時顯示多條參數曲線，每條曲線特性可自定義顏色、測量范圍、線型。

（4）參數表格顯示監視屏幕。參數表格顯示下設7項：鉆井參數、氣測參數、泵參數、鉆井液性能、巖屑描述和工況；

（5）實時參數顯示監視屏幕。實時參數顯示監視屏幕下設5個屏幕：鉆井參數、氣測參數、泵參數、液罐體積和鉆井液性能。

（6）柱狀圖顯示監視屏幕。實時柱狀圖顯示下設5個屏幕：鉆井參數、氣測參數、泵參數、液罐體積和鉆井液參數。

所有顯示屏幕均可通過翻頁實現多屏展示，每屏可顯示多項參數數據，參數的顯示順序可隨意調整，具有任意添加參數項功能，展示數據均具備按日歷查詢歷史數據的功能。

3.2 Server端的設計與實現

Server端采用Web Service技術，軟件結構主要是C/S結構模式，Server端使用Web Service方式讀取底層數據。Web Service實現以下功能：①連接APP與DataServer；②提供對外服務接口；③保護數據安全，防止數據泄密。

4 結 語

使用井場動態信息跟蹤APP，用戶在登錄界面輸入密碼后，選擇需要跟蹤的井，幾秒后便能看到井場數據，并有導航鍵切換方便瀏覽各種信息，實現實時移動式瀏覽查看相關信息，具有廣闊的應用前景。