数据桥系统在油气田数据管理中的应用

刘 歆 冯陶然 王天琦 刘瑞晶

1北京科技大学计算机与通信工程学院2中国地质大学（北京）能源学院3大庆油田采油一厂4北京林业大学工学院

数据桥系统在油气田数据管理中的应用

刘 歆1冯陶然2王天琦3刘瑞晶4

1北京科技大学计算机与通信工程学院2中国地质大学（北京）能源学院3大庆油田采油一厂4北京林业大学工学院

数据桥系统是一套针对油气田勘探开发等业务的数据管理系统。系统基于B/S架构，实现了数据自动采集、查询和修改等功能。该软件针对大港油田、吉林油田和大庆油田开发了专有的数据桥，并通过用户管理功能实现了软件的权限控制，保证各个油田的数据隔离。通过在油田的实际应用表明，系统可有效地解决各油田数据信息孤岛的问题。数据桥系统在华北和冀东油田现场试用软件，对356口井进行优化和诊断，其中对95口井进行有杆泵优化，系统效率由21.3%提高到26.9%；对50口井进行螺杆泵优化，系统效率由30.2%提高到36.7%。

数据桥系统；数据分类；系统架构；数据异构

1 系统架构

数据桥系统是一套针对油气田勘探开发等业务的数据管理系统。系统基于B/S架构，实现了数据自动采集、查询和修改等功能。该软件针对大港油田、吉林油田和大庆油田开发了专有的数据桥，并通过用户管理功能实现了软件的权限控制，保证各个油田的数据隔离。通过在油田的实际应用表明，系统可有效地解决各油田数据信息孤岛的问题。油田数据桥系统架构见图1。

图1 油田数据桥系统架构

油田围绕油气井对象进行优化设计与诊断，需要大量的功能实现模块协同来完成。而每个功能实现模块又包括大量的科学计算与图形展示，每一项科学计算对应广泛的输入参数数据和输出参数数据，包括油气井设备数据、生产数据、单元区块油气藏数据、物性参数数据、井身结构数据和其他用户设置的特性数据等，不同科学计算之间存在共享数据的关系。针对这种数据类型广泛的问题，需要设计并建立一个数据处理、数据集成和数据查询的可扩展性强的总体数据平台。

2 本地数据库

系统的本地数据库采用混合策略，根据需求自顶向下分类整理归纳，得到系统中所涉及到的实体，然后根据系统的数据逻辑和数据字典中的数据项为各实体添加属性及关系，采用自底向上策略进行各实体的总体集成。从系统中抽象出的部分实体如表1所示。

表1 系统实体描述字典

通过对各实体进行分析，参考PDPMIS标准中相关表的定义，并根据本系统中的需要，确定各实体属性对各模块的具体E—R图并进行局部优化和整合，系统初步设计的总体E—R图，扩充时对系统各实体再进行细化。

3 数据桥

数据桥的设计思路：①调研上层应用设计的数据项，进行数据分类；②调研数据源具体分布，考察现场数据与当前数据模型的映射关系；③根据映射关系，设计存储池及规则库；④结合数据日志，建立支持数据集成的底层数据库结构。

3.1 定义实体类

实体类包括映射规则类、数据日志类、适配器类、存储池类、数据项字典类。映射规则包括采集规则、处理规则、传输规则，它们又被划分为大港规则、华北规则、冀东规则；数据日志包括适配记录、采集日志、处理日志、传输日志等，同样按照油田公司划分；存储池分为采集、处理、传输三种存储池，每种存储池都有基于数据项字典的专属存储池，即存放井号信息、管柱结构、井斜数据等。定义实体间的关系适配器、映射规则、数据日志、存储池以“所属单位”属性和“数据表项”属性为外键关系相联系。

3.2 数据表设计

根据数据库设计规范，定义数据表主键、外键，新建数据库用户、数据表空间、数据桥涉及数据表、关键字、索引等。

3.3 数据加载

加载适配信息至适配器相关表；根据数据模型和数据源数据对应关系，设计映射规则，加载规则至映射规则相关表；数据桥运行过程中将生成数据日志填充数据日志表，将采集的原始数据存放在存储池中，并在对应存储池中进行各种处理。

4 数据异构

油气田数据存在严重的结构异构问题。如抽油杆结构数据，1口井有1组抽油杆数据；每根抽油杆包含杆长、杆径、杆类型等信息。各油田数据库的数据格式都有所不同，比如可能把3级杆长存成一个字段，也有可能是分3行记录或者是1行中的3个字段来表示。针对不同的结构异构，有三种解决方式，分别是字段转换、字段拆分、字段组合。

4.1 字段转换

由数据源字段通过映射关系直接转换为统一格式。以华北油田的数据为例，数据源的结构如表2所示，经过数据桥转换为统一格式，如表3所示。

表2 华北油田数据源结构

表3 数据桥转换统一格式

4.2 字段拆分

将一个字段拆分成多个字段，转化为统一格式。以冀东油田的数据为例，数据源的结构如表4所示，经过数据桥转换为统一格式，如表5所示。

表4 冀东油田数据源结构

表5 数据桥转换统一格式

4.3 字段组合

通过字段计算和组合，转化为新的字段。以冀东油田的数据为例，数据源结构如表6所示，经过数据桥计算转化为油层中深和层厚，如表7所示。

表6 冀东油田数据源结构

表7 数据桥计算转化

5 结论

数据桥系统已经在大庆、吉林、冀东、大港、华北等油田推广应用，在华北和冀东油田现场试用软件，对356口井进行优化和诊断，其中对95口井进行有杆泵优化，系统效率由21.3%提高到26.9%，平均提高5.6%；对50口井进行螺杆泵优化，系统效率由30.2%提高到36.7%，平均提高6.5%。

应用数据桥系统可实现一键式数据更新。这套系统具有平滑的升级能力，可以远程下载更新软件包，自动升级最新版本。该系统可推广应用到油气田的各个业务系统，包括勘探开发、炼油化工、销售、管道储运、工程技术等。

（栏目主持樊韶华）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.4.031