油水井生產數據分析系統的開發與應用

王素麗,廖德云

(中國石化中原油田分公司，河南 濮陽 457001)

隨著油田生產開發的不斷深入，為準確分析和判斷采油井和注水井生產狀況與措施、生產工藝參數的相關性，對地質研究、油井生產提供準確的指導，技術人員常需要將油水井生產歷史數據生成趨勢圖和報表進行分析。傳統做法可采用Excel表格從生產日報中復制粘貼數據，利用插入圖表的方法生成曲線。

油田區塊經過近20年的開發，采油井和注水井日報表數據量高達400多萬條，僅Excel日報文件大小就有110 MiB，技術人員每次統計分析和整理數據都異常復雜，生成一口井的圖表常需要0.5 h以上，效率很低。急需開發一套油水井生產數據分析系統，便于地質開發技術人員獲得所需要的趨勢圖和報表。

1 功能需求和技術路線

1.1 功能需求

油水井生產數據分析系統功能主要包括： 實現單位油水井基礎資料維護、按照油水井的井號和日期范圍查詢出數據，為用戶輸出表格和趨勢圖。趨勢圖為多條曲線共用x軸，并可靈活選擇顯示1個或多個參數的曲線。該系統按照數據處理流程可分為輸入、存儲、處理和輸出等環節。

1.2 技術路線

1.2.1 WebServer接口數據獲取

該系統需要獲取每日油水井的日報數據，為了不額外增加分析人員數據收集和錄取數據的工作量，同時保證數據的準確性、統一性，充分利用生產一線錄入在勘探開發業務協同平臺(EPBP)上的油水井生產數據表，開發專用的WebServer接口，將日報數據下載并存入該系統的數據庫。

1.2.2 MySQL數據庫

該系統數據庫的選擇需要考慮的內容包括： 油水井的日報表涉及的數據量較大，對存儲和查詢性能有一定的要求；數據庫小巧，安裝方便、快捷，便于維護；不增加額外的資金投入。綜合以上因素，數據庫選用了開源數據庫MySQL。

1.2.3 應用程序開發

為了分析人員使用的便利，數據分析應用程序采用B/S架構的Web應用程序，部署在局域網的服務器上，只需要連入局域網的電腦都能使用，維護時只需要維護服務器端即可，該方案是目前應用系統常用的開發思路。該數據分析應用程序包括以下幾方面：

1)Web服務器應用程序。Web服務器應用程序用于響應前端頁面的請求命令，根據命令調用數據處理函數和方法，主要完成數據下載、儲存，根據油水井號、日期范圍等參數查詢出數據，并處理成JSON數據格式輸出到前端頁面。

2)JavaScript前端頁面程序。JavaScript前端頁面主要完成人機交互，將用戶選擇的油水井號和日期范圍等參數，連同請求命令傳遞到Web服務器應用程序，同時接收Web服務器應用程序返回的數據，并在前端頁面上呈現用戶需要的表格和趨勢圖。

1.2.4 HighCharts圖表

HighCharts 是一個用JavaScript 編寫的一個開源圖表庫，Web 應用程序能夠簡單便捷地添加有交互性的圖表，支持的圖表類型有直線圖、柱狀圖、餅狀圖等多達 20 種。該系統只使用了HighCharts中的直線圖組件。

1.2.5 jQuery EasyUI前端網頁框架

jQuery EasyUI是建立在流行的jQuery核心和HTML5之上的前端框架，為Web應用程序開發人員提供了完整的組件集合，包括強大的數據表格(DataGrid)、樹(Tree)、頁面布局(layout)等，技術成熟，使用簡單便捷，能大幅減少開發工作量。

2 系統開發

該系統采用B/S網絡架構，包括客戶端(瀏覽器端)和服務器端，客戶端采用的開發語言有HTML，CSS，JavaScript腳本等，服務器端Web應用程序采用Visual Studio C#語言開發。

2.1 開發環境搭建

2.1.1 建立數據庫環境

在MySQL官方網站下載MySQL 8.0.12版本的ZIP文件解壓，再解壓根目錄，按照說明配置文件。以管理員用戶運行Windows命令提示符，完成MySQL的安裝。

2.1.2 創建數據庫及數據庫表

MySQL服務啟動成功后，創建數據庫“MyData”，并根據功能需求創建數據庫表，該系統根據業務需求創建了4張數據庫表，結構和功能見表1所列。

表1 數據庫表結構和功能

2.1.3 后端開發環境

采用Visual Studio 2013 開發平臺，新建Web應用程序的名稱命名為MyWebApp。Visual Studio 2013的程序運行依賴.NET FrameWork框架，版本選為“v4.0.30319”。在MySQL官方網站下載Connector/NET并安裝，在開發IDE界面中將MySQL數據庫引擎MySQL.data.dll引用至項目中。在web.config文件中加入數據庫連接配置定義。

2.1.4 前端開發環境

前端頁面的開發需要用到EasyUI，HighCharts等開源組件，如EasyUI組件引入，從EasyUI官網下載開發js包，解壓到項目根目錄中，在前端頁面文件的塊中引入相應的css和js文件。

需要顯示圖標的頁面中引入HighCharts組件，從官網上下載相應的js包，解壓到項目的根目錄，在前端頁面文件的塊中引入相應的js文件。

2.2 程序開發

2.2.1 Web服務器應用程序開發(后端)

在解決方案資源管理器中，新建文件夾ASHX用于放置WebServer服務類文件，也就是響應前端請求的程序在ASHX文件夾中添加一般處理程序(*.ashx)，依次命名為login.ashx，initialLeftTree.ashx，qureyData.ashx，ExportExcel.ashx和EPBPDataDownload.ashx，一般處理程序是通過“context.Request.QueryString[″命令名″]”獲取前端網頁發起的請求，根據“命令名”的請求查詢和處理數據，并將結果轉換拼接成符合前端組件所需要的JSON數據格式的字符串。分別完成“用戶注冊登錄”，“初始化樹形菜單”、“數據查詢”、生成趨勢圖和“導出Excel”，“EPBP數據下載”等功能。

2.2.2 前端頁面程序開發

在開發IDE界面中，新建“page”文件夾，在該文件夾中新建“default.aspx，login.aspx，queryData.aspx，drawLine.aspx,downLoadData.aspx”等前端頁面，分別是網站主頁面框架，登錄頁面，數據查詢報表展示頁面、趨勢圖生成頁面、數據下載頁面等，頁面文件分別放置EasyUI的表單控件(input輸入框、Date組件、button組件、dataGrid組件)，建立人機交互界面，通過javascript語言編寫事件代碼，完成各項功能。

前端頁面和后端頁面的交互采用JQuery的AJAX技術，在Button組件點擊事件綁定AJAX請求，請求的url與一般應用程序路徑一致。AJAX請求傳遞“井號名稱”和“時間范圍”等參數需采用encodeURL()命令進行編碼，防止出現亂碼，在后端處理過程中C#通過System.Web.HttpUtility.UrlDecode()進行反編碼。

其中，EasyUI Tree組件、DataGrid組件和HighCharts圖表組件的使用按照開源開發文檔給出的API屬性、事件和方法進行相應的配置和處理，該系統即可完成所需的人機交互。

在drawLine.aspx頁面中，通過checkbox完成對HighCharts圖表中的曲線的顯示或隱藏控制。特別需要提示的是，由于趨勢圖多條曲線是同一x軸數據，為保證圖表的美觀，通過對HighCharts最下面的x軸設置為顯示，其余曲線的x軸設置為不顯示。

2.3 項目編譯發布

該系統開發完成后，通過測試，沒有出現錯誤后，點擊開發IDE界面中的[生成][發布]命令，將Web項目編譯，以“文件系統”方法發布，經過編譯生成的網站程序到指定的磁盤文件夾。

2.4 配置IIS并運行

在Windows服務器[控制面板][IIS管理器]中新建網站，取名“MyWeb”，并將發布生成的文件夾配置到網站應用程序的物理路徑，應用程序池中的.NET FrameWork版本與新建項目時選擇的一致，在應用程序池的高級設置需要將[啟用32位應用程序]設置為“true”。指定服務器的IP和空閑端口號(默認80)。鼠標右鍵點擊配置完成的網站“MyWeb”，選擇[啟動]，網站便啟動完成，就可以開始油水井的數據分析和圖表的生成。

3 系統應用

3.1 單井生產動態分析

通過該系統可以查詢出油井和注水井的基礎資料信息，還可以查詢分析一段時間的歷史數據，通過趨勢圖能夠直觀顯示油水井生產參數的突變和漸變趨勢，指導開發人員及時找出變化原因，采取必要的調整措施，穩定生產。

3.1.1 油井分析

該系統可以快速查詢出油井機型、泵徑、液面、壓力、投產以來的油水比例和目前生產情況，報表中還呈現出該井歷史上或者一階段內調整生產的參數和方法及其效果，分析各項生產指標，總結提煉科學的生產組織方式，并分析了解生產潛力，制定開發生產潛力的措施。

3.1.2 注水井分析

該系統可以快速查詢出注水井注水層位、分層注水、注水壓力、層段配注和實注水量等數據，分析注水壓力、注水量和分層吸水量的變化趨勢，實現科學注水，提高注水效率，降低能耗。

3.2 井組生產動態分析

該系統除了完成單井分析外，還可以同時查詢對比油井和注水井的生產數據，在一個趨勢圖上展示出來，便于分析注水井及對應油井的生產能力、注水能力、注采比、壓力變化、油水井連通狀況和注水效果，找出變化原因制定調整開發生產潛力的措施。

MySQL，EasyUI和HighCharts等開源框架和技術開發的油水井生產數據分析系統，較大限度地減輕了傳統Excel進行大量數據圖表生成所需要的繁瑣操作，只需要操作鼠標就可以完成，耗時由原來的0.5 h縮短至5 min；B/S架構的Web網頁交互的互操作性更強，維護和使用更容易，其數據訪問和處理都變得簡單方便。