（信号与信息处理专业论文）钻井井场智能数据接口技术的研究与开发.pdf

摘要 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”。 为满足数字化油田建设的需求，实现井场信息共享，本文对钻井井场智能数据接口技术 进行了研究和设计。主要内容有： 结合井场数据的特点，分析了钻井井场不同数据源的数据格式，确定了智能数据接 口的实现方法，并提出了钻井井场智能数据接口的设计方案。 在j a v a 环境下，采用x m l 中间件技术实现钻井井场智能数据接口的模块化设计。 利用j d b c 完成了j a v a 对井场数据库的连接，采用基于索引技术的查询方法实现了对 井场数据源数据的高效查询，提高数据转换和迁移的效率。建立数据库与x m l 文档之 间的映射，完成了井场不同数据源之间的数据转换和迁移。 在实现智能数据接口的基础上，构建一个标准化数据融合平台，扩展了智能数据接 口的应用范围，实现用户对井场数据源访问的透明性，更好地满足了钻井井场的需求。 采用定时批量转换的方法，完成对实时数据的处理，实现实时数据的转换，一定程 度上满足了钻井现场应用的要求。 经现场试验应用表明，本文设计的智能数据接口较好地解决了井场多种信息源之间 的兼容问题，实现了钻井井场信息的资源共享和综合应用。 关键词：钻井井场信息源，数据共享，智能数据接口，数据融合平台 d e v e l o p m e n to fi n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c eo ft h ee q u i p m e n t i nd r i l l i n gw e l ls i t e z h a n gs h u y i n g ( s i g n a la n di n f o r m a t i o np r o c e s s i n g ) d i r e c t e db yp r o f d a iy o n g s h o u l e c t u r e rl il i g a n g a b s t r a c t a tp r e s e n t ，i n f o r m a t i o ns o u r c e si nd r i l l i n gs i t e sa r ec o m p l e xa n dv a r i o u s t h ef o r m a t si n d i f f e r e n td a t as y s t e m sa r en o ts t a n d a r da n du n i f i e d t h i sw e a k n e s sm a k e st h ed r i l l i n g i n f o r m a t i o nl a c ke x t e n s i b i l i t ya n do p e n i n gc a p a b i l i t y , s ot h ei n f o r m a t i o nc a l l tb eu s e di nt h e o t h e rd a t as y s t e m s t h ed a t as y s t e mi nt h ed r i l l i n gs i t e sb e c o m e s “i s o l a t e di s l a n d ”i no r d e rt o r e a l i z et h ed r i l l i n gi n f o r m a t i o ns h a r i n g ，e s p e c i a l l yf o rt h en e e d so ft h ed i g i t a lc o n s t r u c t i o no f t h eo i l f i e l d ，a ni n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c eo ft h ed r i l l i n gs i t e si sd e s i g n e d m a i nw o r k sa r ea s f o l l o w s ： a c c o r d i n gt ot h ef e a t u r eo ft h ed r i l l i n gd a t a ，t h ed a t af o r m a t so ft h ed i f f e r e n td a t as o u r c e s i nt h ed r i l l i n gs i t e sa r ea n a l y z e d am e t h o di sd e t e r m i n e dt or e a l i z et h ei n t e l l i g e n td a t a i n t e r f a c eo ft h ed r i l l i n gw e l ls i t e a n dt h es c h e m et od e s i g nt h ei n t e r f a c ei sp r o p o s e d i nj a v ap l a t f o r m ，t h em o d u l ed e s i g no ft h ei n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c ei sa c h i e v e db yt h e x m lm i d d l e w a r e t h ec o n n e c t i o nb e t w e e nj a v a p r o g r a ma n d t h et a b l eo ft h ew e l ls i t e si s c o m p l e t e du s i n gj d b c t h eh i g h l ye f f e c t i v ed a t ai n q u i r yi sc o m p l e t e du s i n gi n d e x ，w i t hi l i g l l e f f i c i e n c yo f d a t at r a n s f o r m a t i o na n dd a t am i g r a t i o n m o r e ，t h em a p p i n gb e t w e e nt h ed a t a b a s e a n dt h ex m ld o c u m e n t si se s t a b l i s h e d a tl a s t ，t h ei n t e r f a c er e a l i z e dd a t at r a n s f o r m a t i o na n d d a t am i g r a t i o nb e t w e e nd i f f e r e n td a t as o u r c e si nw e l ls i t e s b a s e do nt h ei n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c e ，as t a n d a r dd a t af u s i o nf l a ti sd e s i g n e da n d d e v e l o p e d t h er a n g eo ft h ei n t e r f a c ei se x t e n d e d t h et r a n s p a r e n ta c c e s st ot h ed a t a b a s ei s r e a l i z e d t h ef l a tc a nm e e tt h en e e d so ft h ed r i l l i n gw e l ls i t e s t h er e a lt i m ed a t at r e a t m e n ta n dc o n v e r s i o ni sa c h i e v e db yt h em e t h o do ft i m e t r a n s f o r m a t i o n t oac e r t a i ne x t e n t ，i tm e e t st h en e e d so ft h ea p p l i c a t i o ni nt h ed r i l l i n gs i t e t h er e s u l t so ft h es i m u l a t i o ns h o w st h a tt h i si n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c ec a nr e a l i z et h e c o m p a t i b i l i t yo ft h ed i f f e r e n td a t as o u r c e si nt h ew e l ls i t e s t os o m ee x t e n t ，t h ei n t e r f a c e a c c o m p l i s h e sr e s o u r c es h a r i n ga n dc o m p r e h e n s i v ea p p l i c a t i o no ft h ed r i l l i n gi n f o r m a t i o n k e yw o r d s ：d a t as o u r c eo ft h ed r i l l i n gw e l ls i t e ，d a t as h a r i n g ，i n t e l l i g e n td a t ai n t e r f a c e ， d a t af u s i o nf l a t i i i 关于学位论文的独创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的 成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外， 本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得中国石油 大学( 华东) 或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 学位论文作者签名： 丛盘篮 学位论文使用授权书 同期：刀哆年万月膨日 本人完全同意中国石油大学( 华东) 有权使用本学位论文( 包括但不限于其印 刷版和电子版) ，使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门( 机 构) 送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、 借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、 缩印或其他复制手段保存学位论文。 保密学位论文在解密后的使用授权同上。 学位论文作者 指导教师签名 日期：纠年岁月渺日 日期：矽歹年厂月彳日 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 1 1 课题背景及研究意义 第1 章绪论 录井技术是在油气勘探开发过程中逐步形成与发展起来的- - f 7 综合型应用技术【1 1 。 通过不断引进现代科学技术的发展成果，如计算机技术、通讯技术、信息技术等，录井 项目日益丰富，服务水平明显提高。过去的常规地质录井技术已经发展成为集地质、气 测、工程、地化为一体的综合服务技术。而地质录井资料已经成为油气勘探开发不可缺 少的进行分析决策的依据，并将为今后的勘探开发做出必要的支持和帮助。 目前在石油钻探领域中，作为油气勘探的“眼睛”，综合录井技术已成为钻井现场 及时发现和评价油气层、保护油气层、实现安全钻进、优质、高速钻进的重要手段，为 油田的勘探开发获取了大量宝贵资料，解决了生产、科研上的重大疑难问题【2 1 。它集钻 井工程、泥浆采集等井场多种数据采集、显示、处理和解释为一体，是进行钻井监控和 地层描述与评价的综合性技术。综合录井仪作为一种随钻设备在这方面起到了不可替代 的作用【3 1 。 综合录井仪是监测钻井过程，进行录井信息评价、科学分析和科学决策的重要工具。 综合录井仪在实时状态下采集钻井工程参数及泥浆中气体特性参数，实现钻井过程监 控、井下异常预报、地层压力监测预报等，从而可以在钻井过程中发现油气层、保护油 气层，减少井下事故，提高综合勘探效益。另外，在钻井过程中配备综合录井仪还可以 避免工程风险和漏失油气显示。综合录井仪是进行连续随钻录井和钻井过程监控的一种 新型石油勘探仪器【4 】。它采用计算机系统进行综合性数据采集、处理、存储和通讯，为 录井工作人员提供实时的、高可靠性的现场数据资料，这些宝贵的资料是石油工业的财 富，亦是探查油气储量的重要基础信息，同时也是油田信息化建设的基础。 但是综合录井仪有一个突出的特点就是由各自独立的数据库系统来存储所采集和 处理的数据。由于综合录井仪有很多种类型，而且每个厂家生产出的设备及软件也各具 特色，所使用的开发平台、开发语言、硬件配置、采集方式、信息处理方式以及数据的 输出格式均不相同，使录井仪器提供的原始数据和资料变得越来越繁杂，不仅数据格式 不统一，资料处理难以规范，就连少数地质术语也有不同的定义，给录井工作员带来了 极大的不便，严重地影响了录井信息的资源共享和综合应用，在一定程度上阻碍了录井 行业的快速发展【5 j 。 第1 章绪论 近年来“数字油田” 6 1 、“数字井场”的理念已经形成，“数字井场 的建设是“数 字油田 的基础。在“数字井场 的建设中，将钻井井场数据中心信息平台技术与现代 信息技术紧密结合，为油气勘探开发提供全方位的信息服务，是井场数据中心信息平台 技术发展的需要。随着石油勘探技术和现代信息技术的发展，以及勘探项目管理体制的 变化，井场数据中心信息平台技术内涵有了延伸，井场数据库的信息量逐步扩充，增加 了对井场综合信息需求的广度和深度，凸现出建立一套完善的钻井井场数据信息平台的 重要性。 因此，为了体现现场采集数据的价值，解决录井信息的共享问题，满足“数字油田 的需求，研究一种智能数据接口方法，设计一种标准化的井场信息融合平台，为来源离 散、格式多样的数据提供一个标准的格式，并将标准数据存储到井场信息平台的标准数 据库中，为各井场系统提供一种公共的信息源是非常有必要的【7 】【8 1 。 1 2 课题的研究现状 1 2 1 综合录井技术研究现状 综合录井技术在国外应用较早，技术也处于领先。随着石油工业的复兴和计算机技 术的应用普及，综合录井技术有了快速发展，先后出现了多种综合录井系统。 例如：美国国际录井公司( i n t e m a t i o n a ll o g g i n gc o m p a n y ) 的d l s 综合录井仪，美国 贝克休斯英特公司( b a k e rh u g h e si n t e q ) 研发的a d v a n t a g e 综合录井仪和d r i l l b y t e 综合录 井系统，加拿大d a t a l o g 公司生产的d a t a l o g 综合录井系统，美国h a l l i b u r t o n 公司生产 的s d l 9 0 0 0 综合录井仪、英国g e a r h e a r t 公司生产的d r i u b y t e 综合录井仪等。这些设备 虽然更先进，配置和软件功能更成熟，但是他们的应用环境以及数据输出的标准不一样。 d l s 综合录井仪【9 1 采用网络t c p i p 协议和a c t i v ex 技术，o f f i c ea c c e s s 数据库很大 程度上方便了各类参数的自由组合及计算。数据库内的数据可以通过d l s 的d l s m a n 软件编辑，生成数据报告及a s c i i 文件，也可以先通过d l s 的q c l o g 软件以曲线方 式回放和编辑。 a d v a n t a g e 综合录井仪【1 0 】采用s q l7 0 数据库系统。该数据库的数据可以以w o r d 、 e x c e l 、a s c i i 等格式进行输出，满足不同用户的需要。 d r i l l b y t e 综合录井仪i l l 】是目前世界上唯一采用先进的工业化o d b m s 的录井软件 系统，由于可涵盖综合录井、m w d l w d 的信息采集处理而成为全面综合性的井场信息 管理系统。 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 d a t a l o g 综合录井系统【1 2 填数据库分为时间库和深度库，分别按用户所设定的时间 间隔和深度间隔存储数据，并可由用户进行编辑。数据输出以r s c 叫l 方式出，数据转 换与国际接轨，数据库数据可以通过命令转换成l a s 格式和w i t s 格式，这两种格式 均为国际流行的录井数据格式。 自2 0 世纪8 0 年代末期，在引进消化吸收国外先进技术的基础上，由开始的仿制直 到今天开始研制开发具有自主知识产权的录井设备和技术，国内录井设备已经有了很大 的发展【1 3 1 。主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 设备研制方面。分别与法国g e o s e r v i c e s 公司、美国贝克休斯公司联合研制了 防爆型s l a l s 2 综合录井仪、防爆型s l a d v a n t a g e 综合录井仪；具有自己知识产权的 防爆型s r p 2 0 0 0 综合录井仪，至今又研制出具有领先技术水平的防爆型s l e x p l o n n e r ( z h ) 综合录井仪、s l e x p l o n n e r ( q c ) 气测录井仪，以及适用于开发井用的小型录井设备， 即s l x l y 小型录井仪。此外，还研制出密度、温度、泵冲、绞车脱气器等传感器，并形 成生产规模。 ( 2 ) 软件研制方面。由研发人员自行设计和开发或联合开发的软件也已转化为生 产力，软件数量和技术水平在逐年提高，各种功能的软件系统相继推出。 ( 3 ) 技术研发方面。强化了录井技术基础理论研究工作，为录并技术的长期发展 奠定了基础。 ( 4 ) 掌握核心技术方面。已掌握的核心技术有油气识别技术、非烃识别技术、油 气评价技术、实时钻井监控技术、安全防爆技术、数据库的应用技术、数据处理技术、 数据远程传输技术等。 ( 5 ) 技术创新方面。精心研制了在隔离空气条件下的气体分离装置、取样装置、 数据采集系统、装置逻辑控制系统等；为解决隐蔽性油气层的识别，水平井的地质导向、 深井油气的识别等问题，研制出了灵敏度高、分析周期短、性能指标稳定、具国内领先 技术水平的快速色谱分析仪，解决了勘探中的一大难题；为了适应在海洋钻井平台上的 录井施工作业，满足具有高压异常井的施工的安全要求，研制出具有较高水平的防爆型 录井设备，并获取了国际权威机构挪威船级社颁发的d n v a o 及防爆证书： 但是国内录井技术与国外还是有很多的差距，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 新技术推广方面。国外在多年前就已应用一些更先进的录井设备，例如：快 速色谱定量分析、钻具振动系统、井涌监测系统等技术，新技术已逐步走向成熟，l w d 、 f e w d 已更多地应用于勘探中，大幅度地提高了勘探效益，而国内尚有一定差距。 3 第1 章绪论 ( 2 ) 技术研发方面。国外录井新技术研发能力很强，我们的设备开发研制水平较 低，主导技术不突出，核心技术上不去，具有独立知识产权的技术少，先进设备推广使 用程度低，新技术开发研究人才短缺。 ( 3 ) 录井信息的应用方面。这方面技术与国外差距更大。一是国外的石油公司在 现场以综合录井仪为核心建立了信息平台，使现场所有施工作业方的数据能进行交流和 数据共享，为甲方提供及时和综合的解释评价成果；二是现场的录井、定向井、测井、 测试以及钻井施工现场的数据、图形和图像视频信息同步传回基地，经基地各方面的专 家系统处理分析后，实施双向通信交流与决策。 ( 4 ) 基础理论研究方面。国外具有较好的研发环境条件，原发性技术方法创新较 为突出。对于其他领域的高新技术能很快引入到录井技术领域之中，很快地形成生产力。 除此之外，随着大型综合录井系统在钻井现场的推广应用，我国综合录井技术的发 展逐渐暴露出了一些问题： ( 1 ) 综合录井资料开发应用不够； ( 2 ) 录井行业标准化程度差； ( 3 ) 专业缺乏应有的超级资料平台。 伴随钻井技术的发展，录井信息量也在迅猛增长，因此，形成适应中国录井特点的 实时评价软件平台成为必然。 1 2 2 课题研究现状 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w i t s 1 4 ( w e l ls i t e i n f o r m a t i o nt r a n s f e rs p e c i f i c a t i o n ) 标准就是针对钻井井场的信息化而提出的。w i t s 是一 种通信格式，它应用于从一个计算机系统向另一个计算机系统传输各种各样的井场数据 【1 5 】。其目的在于对通过无线通讯及硬件媒体，对从井场传输到数据中心的数据流，定义 统一的格式和信息内容。在石油工业的勘探和开发领域中，它作为一种推荐格式，使作 业和服务公司，既可以在联机状态下，也可以批传递方式进行数据交换【1 6 1 。 但是w i t s 只是提供了一种数据格式，并没有实现物理层的信息标准化，因而w i t s 标准的信息并没有实现真正的信息融合，虽然目前国内井场信息化方面进行的相关研究 很多，但大部分都侧重于系统框架的建立和三级信息的流程设计，而对钻井井场实时数 据标准化的研究没有实质性的进展。 同时，由于当前的多种仪器设备具有时代背景，设计方法不统一，数据并不能实现 4 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 w i t s 格式的输出。国内由于行业划分和条块分割的局限，在仪器设计和相关软件开发 上，也没有充分考虑相互之间数据共享，其数据源的规范化和数据通道的建设严重不足， 因此目前国内井场多种信息源难以互相兼容。 为解决这个问题，最好的方法是在保留原有的应用系统不便的情况下，利用先进的 信息整合平台，“整合 原有的基础设施、原有的应用系统。这样不仅可以充分利用原 有的各子系统中的数据，能够快速方便的使现有的基础设施和应用系统连接到平台，保 护原有的投资，并可以平滑的实现应用升级和扩充。 井场信息传输标准整合语言w i t s m l t l 7 l ( w e l l s i t ei n f o r m a t i o nt r a n s f e rs t a n d a r d m a r k u pl a n g u a g e ) 经显现为国际上数据交换的标准。它是继石油与天然气工业全球化 之后，共同分享现场模式的关键一步。 w i t s 是w i t s m l 的最初形式。w i t s 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w i t s m l ，目的是努力做到数 据共享，而不需要数据交换和更改程序。w i t s m l 主要的意图是将钻井数据的格式标准 化，参考了a p i 标准，定义了应用程序接口，开发者可开发符合w i t s m l 格式的数据交 换能力。w i t s m l 是基于网上的，面向对象的，并使用w 3 c 标准的，它使用x m l 技术定 义数据格式并应用s o a p 协议进行数据交换。 国际石油技术开放式软件协会p o s c 【1 8 l ( p e t r o t e c h n i c a lo p e ns o f t w a r ec o r p o r a t i o n ) 是 在1 9 9 0 年1 0 月由五家大石油公司创建的，其宗旨就是要制定一套石油勘探开发应用软件 的工业标准一开放系统软件集成平台( s i p ) 。其中包括从基本环境到数据结构，从数据结 构到用户界面等几个方面的标准，从而实现数据不依赖于应户，用户不依赖于应用，应 用不依赖于硬件，进而达到应用的可移植性以及数据共享与交换。 近十余年来p o s c 规范不断的发展，为井场信息的共享与互操作在技术上提供了参 考依据。尤其是在p o s c 组织制订了基于x m l 的井场数据交换标准之后，p o s c 规范在井 场数据交换这一领域的应用越来越广。 从目前国内外研究现状来看，目前国内井场数据源杂乱，井场数据没有统一的数据 标准，格式不统一，形成了一个个的“信息孤岛 ，限制了钻井井场信息的共享，影响 了井场技术的快速发展。 要消除井场多信息源孤岛现象，扭转井场信息的混乱局面，实现物理层的信息标准 化，解决不同综合录井仪间开放性数据共享问题，满足录井技术未来发展的需要，就要 处理异构数据库之间数据转换、迁移、共享等问题。 5 第l 章绪论 1 3 课题研究的主要内容 课题研究的目标就是分析目前各种综合录井仪的信息源，根据井场作业实际需求， 提出一种可行的信息平台构建方案，研究一种智能数据接口方法，实现不同录井系统间 开放性数据共享，为井场信息传输和应用系统的后续开发提供一个易于扩展和操作的标 准化信息平台【1 9 l 。 本文将介绍钻井井场常用的各种信息源，比较现有各种信息源的不同，并根据井场 作业的实际需求，提出钻井井场信息共享的研究方案。为此，本文主要从以下几个方面 展开研究。 ( 1 ) 比较当前存在的几种井场数据的标准，w i t s 标准、w i t s m l 标准和p o s c 规范，根据钻井井场对信息的要求，并与课题相结合，选择合适的标准实现井场信息的 标准化。 ( 2 ) 研究一种智能数据接口方法，解决井场信息源的信息转换，实现钻井井场信 息的资源共享。 接口采用模块化设计，主要分为井场数据源连接模块，数据查询模块，数据转换模 块。分别对这三个功能模块进行功能分析及整体设计，实现井场常用数据源之间的信息 转换，将当前钻井井场历史数据库中的数据转换到标准数据库o r a c l e 中，为井场信 息的应用提供了一个标准的信息源。 ( 3 ) 构建一个标准化的信息平台，封装整个智能数据接口，实现不同系统间开放 性信息数据共享。而且由于井场中存在各种不同的操作系统，本文所设计的信息平台应 该能实现平台无关性。 ( 4 ) 实时数据处理问题。研究一种方法处理实时数据，解决实时数据库中数据的 标准化。 根据上述研究内容，本文章节安排如下： 第l 章，主要讲述课题背景及研究意义，所研究问题的国内外现状以及本文的主要 研究内容、方案。 第2 章，主要介绍钻井井场智能数据转换接口的整体设计。本章分析了数据融合平 台的结构，以及钻井井场智能数据接口的功能，在比较当前几种数据转换、迁移方法的 基础上，采用j a v a 技术和x m l 中间件技术来完成接口的设计。并将整个接口分为三 个功能模块：井场数据源连接模块，数据查询模块，数据转换模块。 6 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 第3 章，主要完成井场数据源连接模块的研究与设计。 第4 章，主要完成基于索引的数据查询技术，实现数据由数据库格式到j a 、，a 格式 的高效转换。 第5 章，主要完成基于j a 、，a 和中间件x m l 的数据转换模块的研究与设计，实现 不同数据源之间的数据转换。 第6 章，主要完成数据融合平台设计与实现，并在平台中实现对实时数据的处理： 此外，将j a v a 源程序打包，实现数据融合平台的跨平台性。 7 第2 章钻井井场智能数据接口技术的研究与总体设计 第2 章钻井井场智能数据接口技术的研究与总体设计 目前国内由于行业划分和条块分割的局限，钻井井场信息来源离散，数据规范化标 准化严重不足，且原有的钻井、录井各类系统由于研制背景和数据存储格式不同，导致 了这些系统获取的信息只为本系统所用，缺乏扩展性和开放性，难以与外部系统进行数 据共享，从而形成了以各应用系统为单位的“信息孤岛”。因此，消除钻井井场不同专 业多信息源孤岛现象，满足数据化油田建设的需求，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。 本章分析了钻井井场数据融合平台的结构，以及钻井井场数据接口应实现的的主要 功能，并在此基础上确定了钻井井场数据接口的总体设计方案。 2 1 钻井井场数据融合平台结构分析 井场信息来源于钻井施工中的“地质资料、钻井参数、测斜数据、测井数据、随钻 录井 等信息【1 6 1 。井场数据从总体上分，包括采集( 含手工输入) 、计算后的实时数据 和非实时数据文件。从数据格式上分为数字、文本、表格、图片、音频、视频等。 井场信息的特点是井场数据具有离散性，表现为： ( 1 ) 数据来源的多元、多渠道； ( 2 ) 连续数据和断续数据的交叉： ( 3 ) 源数据与派生数据的交叉。 目前井场常用的数据库有m ss q ls e r v e r 、o r a c l e 、a c c e s s 、s y b a s e 、f o x p r o 等。下 面简单介绍这几种数据库。 ( 1 ) s q ls e r v e r2 0 0 0 s q l s e r v e r2 0 0 0 是m i c r o s o f t 公司近年推出的新版关系型数据库管理系统，具有较 强的w e b 功能，伸缩性和可靠性高，易于开发和维护，自推出以来获得了广泛的应用。 录井服务信息网站使用m ss q l 作为后台数据库，可以保证多用户同时登录网站时的连 接速度，保证网站运行时的稳定性。如井场数据中心的w i t s 标准数据库就工作在 w i n 2 0 0 0s e r v e r 及s q ls e r v e r 2 0 0 0 环境下。 ( 2 ) o r a c l e 数据库 o r a c l e 数据库是一种大型关系型的数据库，是以高级结构化查询语言( s q l ) 为基础 8 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 的大型关系数据库。通俗地讲，它是用方便逻辑管理的语言操纵大量有规律数据的集合， 是目前最流行的客户服务器( c l i e n t s e r v e r ) 体系结构的数据库之一，是优秀的数据 库管理系统，在大中型井场中应用很广。 o r a c l e 数据库的建设和应用在油田勘探开发的效果评价、效果分析等各个方面具有 重大意义，尤其是数据库的后台处理非常重要。它关系到前台客户对数据库的应用的质 量和速度，特别是以数据库、网络为基础的w e b 应用都需要后台数据库的大力支持。 如大港油田w w w 综合信息网站的系统平台为w i n d o w sn t 4 0 ，后台数据库为 o r a c l e 7 3 4 、s q ls e r v e r7 0 、a c c e s s 等多种数据库支持。岩心实验室开发的r a p i d 系统( 油藏应用地球物理集成数据系统) ，该系统是一个使成员单位能够分享数据的 o r a c l e 数据库应用软件，目前已有3 0 多家油气公司注册使用r a p i d 软件。 ( 3 ) a c c e s s 数据库 a c c e s s 数据库是一种可视化的数据库开发与管理平台，作为计算机应用程序的一部 分，对科研项目进行信息管理，具有人工管理无法比拟的优点。 a c c e s s 数据库能适应油田滚动勘探开发的快节奏需要，而且可以更快捷、准确地为 科研生产提供必要的基础数据，提高试验测试数据的综合应用能力。所以在油田中使用 也很广泛。如无线传输钻井参数仪的钻井参数无线监控界面就是以w i n d o w s x p 操作 系统作为系统平台，使用a c c e s s 数据库，采用d e l p h l 6 0 编程语言设计而成。 ( 4 ) s y b a s e 数据库 s y b a s e 数据库是基于客户服务器体系结构的数据库，具有开放性，是一种高性能 的数据库。如石油天然气钻井作业监控管理系统的核心装置计算机软件平台，采用国际 流行的i n t e m e t i n t r a n e t 技术和多项动态技术，并采用a s p 、c s s 、j a v a s c r i p t 、j a v a 、v b 、 v c 等多种语言和多种数据库，如s y b a s e 、o r a c l e 、i n f o r m i x 、m ss q ls e r v e r 等。 ( 5 ) f o x p r o 数据库 f o x p r o 数据库是目前国内最流行的数据库系统。f o x p r o 是m i c r o s o f t 公司推出的优 秀小型数据库管理系统。关系数据库f o x p r o 由于结构简单、使用方便，所以在井场中 也得到了广泛的应用。如华北油田的采样现场桌面数据库就是f o x p r o 数据库。 另外，还有e x c e l 、m y s q l 等数据库。这些数据库系统分布在录井现场的不同位 置，数据以各种不相同的方式保存在分布的数据库系统中，每个数据库系统只是整个异 构数据库系统中的一个网络节点，具有各自的自主性。要实现录井信息的资源共享，实 现物理层的信息标准化，解决不同录井仪之间的信息转换，就必须让这些独立自主的数 9 第2 章钻井井场智能数据接口技术的研究与总体设计 据库系统进行有机结合。 因此，基于开放式结构的原则，本文设计了一个信息融合平台。这个平台将屏蔽各 类应用系统在信息结构、运行平台、物理位置等方面的差异，完成异构数据库之间开放 性数据共享，为新的信息系统构架一个具有分布式系统特征、信息资源丰富的信息网络。 图2 1 是钻井井场数据融合平台模型，由图可见在这个系统中，要实现信息的融合， 起主导作用的是数据转换接口，本章的主要内容也就是这个转换接口的整体设计。 钻 源数据库l 卜 井 叫目的数据库1 井 l 源数据库2 卜 场 _ 叫目的数据库2 数 据 转 换 i 源数据库n 卜一啼 接 叫目的数据库n 口 图2 - 1 钻井井场数据融合平台结构模型 f i 9 2 1m o d e lo f t h ed a t at r a n s f o r m a t i o no f t h ed r i l l i n gw e l ls i t e s 2 2 钻井井场智能数据接口的功能分析 由上节分析可知，要实现井场信息共享，构建数据融合平台，钻井井场数据转换接 口的设计与实现是关键。 信息融合是为了某一目的对来自多源的信息进行组合或综合的处理过程，以期得到 比单一信息源更精确、更可靠的估计或推理决策。图2 2 是多传感器数据融合的示意图。 冗余信息 互补信息 信息的获取有依赖关 协同信息 图2 - 2 多传感器融合示意图 f i 9 2 2 s c h e m a t i cd i a g r a mo f t h es e n s o r s i n t e g r a t i o n 在接口进行不同信息源的融合处理时，会遇到下列四个基本问题： 数据的不一致性问题； 继承系统不一致问题； 1 0 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 信息融合算法性能评估标准的问题； 多功能集成问题。 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o r a c l e ，从而为钻井井场信息 的应用提供一个公共的标准的信息源。接口不仅可以解决信息融合的过程中遇到的问 题，也可以实现本课题的应用要求。 信息融合是以从分布式计算机系统中各信息源得到的信息为依据建立具有一定智 能的决策系统。信息融合对从若干个传感器传输来的信息进行分析处理时，要顺序完成 下列工作： 信息采集。按照分析问题所处的领域范围，在分布式网络数据库中广泛搜集、 提取有关的信息项，并进行格式转换。 信息辨识。对提取出的信息进行辨识，去伪存真，并确定可信度。 相关处理。对多个信息源数据的相关性进行定量分析，按照一定的判别原则将 数据分为不同的集合，每个集合中的数据都与同一信息源关联。 融合处理。对每个信息项进行验证、修改和补充，并进行分析判断，生成综合 信息。 建立工作信息库。生成工作信息库，供各领域专家进行模型分析和使用；建立 工作信息库和信息源的链接关系。 2 3 钻井井场智能数据接口的研究与设计 经过前面的分析可知，智能数据接口主要是完成钻井井场异构数据源之间的信息转 换，实现井场信息融合。为了解决多个信息源之间的融合处理问题，也就是实现在异构 环境中的信息交流和共享，人们采用了很多种方法来进行异构环境的集成处理，实现数 据的迁移、数据的转换等1 2 训。数据共享方法有下面几种： ( 1 ) 直接法：该方法运用网桥( b r i d g e ) 、路由器( r o u t e r ) 和网关( g a t e w a y ) 等网络设 备直接实现数据的共享。 ( 2 ) 枚举法：该方法在同一台机器上保存多种协议，根据不同的应用调用相应的 协议驱动模块来转换数据，将数据转换到一个公共的环境下，实现共享。 ( 3 ) 中间件法：这种方法可以看做枚举法的扩展，它通过在应用层和协议层之间 加入中间构件完成数据转换，实现共享。 第2 章钻井井场智能数据接口技术的研究与总体设计 ( 4 ) 不同的d b m s 之间靠各自带有的数据转换接口( 网关，g a t e w a y s ) 实现数据 互访，如s y s b a s eg a t e w a y s 提供了s y b a s e 与其它s q l 类数据库如o r a c l e 、i n g r e s 和i n f o r m i x 等不同数据源集成的途径。 下面主要来研究一下实现数据共享的数据迁移技术和转换技术，并进行比较，选择 合适的方法来进行数据转换接口的设计。 2 3 1数据转换接口设计方法的研究 在实现数据库信息共享的过程中，旧的数据库系统中数据不能废弃，而要迁移到新 系统中继续发挥作用，对资源重利用。即在不同数据库间将源数据库中的数据迁移到目 的数据库中，这就是异构数据库间的数据迁移问题( 数据迁移过程如图2 3 所示) 。 图2 - 3 数据迁移的过程不葸图 f i 9 2 - 3 s c h e m a t i cd i a g r a mo f t h ed a t am i g r a t i o np r o c e s s 目前解决数据迁移问题的办法主要有以下几种： ( 1 ) 利用数据库厂商的专业工具【2 1 1 目前很多数据库厂家都提供专门的数据迁移工具，以o r a c l e 公司为例，它的一个产 品数据d c t ( d a t ac o n v e r s i o nt o o l ，数据转换工具) ，就是一个专门的数据迁移工具， 它包含围绕一种方法学的一系列转换工具，它的基本思想是为数据迁移建立过渡区。 ( 2 ) 利用前台开发语言的动态数据管道工具【2 2 】 p o w e r b u i l d e r 是广泛用于数据库前台开发的软件。它通过对不同数据库采用不同接 口( o d b c 或专用接口) 的形式同时支持多种关系数据库，实现前台开发工具和后台数 据库间的连接。利用p o w e r b u i l d e r 中的数据管道工具( d a t ap i p e l i n e ) 可实现两个相同或不 同d b m s 的数据库间表结构，属性和表中数据的复制，从而完成数据的迁移。 ( 3 ) 利用动态s q l 语句2 3 1 o d b c ( 开放数据库互连) 是m i c r o s o f t 公司提供的标准应用程序接口，利用它可实 现一个应用程序访问不同数据源。o d b c 屏蔽了底层数据库系统的不同，数据库开发者 则可直接利用s q l 语句访问函数调用。 ( 4 ) 利用中间件技术2 4 】 1 2 中国石油大学( 华东) 硕士学位论文 中间件技术就是在源数据库和目的数据库间建立一个抽象层。使用户对每个不同数 据源的操作变为对中间件的操作，而后由中间件进行异构数据迁移处理。 以上几种方法各有利弊。数据库厂商提供的工具具有专业性强、功能完备的特点， 适合于特定数据库间大量数据的迁移，但使用面窄、价格高。对于其它较普遍的关系型 数据库，数据量较小情况下的数据迁移，利用数据管道和动态s q l 语句不失为极佳的 选择。其中数据管道方法简单易行、直观方便，但受系统因素影响，对大量、复杂数据 容易出错。动态s q l 语句方法则灵活多变，适用面广，但实现较复杂，无可视界面。 基于中间件的方法选择合适的中间件比较困难，但是它具有的优势也是显而易见 的。由于中间件封装了各种与平台相关的细节，更换操作系统或者通信协议等底层协议 的配置时只需更新一下驱动模块，无需更改应用程序代码，灵活性较大。因此基于中间 件的方法易于移植和集成，而且对各种数据源只需使用一个统一的访问方法。对用户来 说，实现了访问的透明性，使用简单。图2 4 是基于中间件技术的数据迁移框图。 图2 - 4 基于中间件技术的数据迁移框图 f i 9 2 4d i a g r a mo f t h ed a t am i g r a t i o np r o c e s sb a s e do nm i d d l e w a r e 对于异构数据库系统，要实现数据共享应当达到两点，一是实现数据库转换，二是 实现数据的透明访问。异构数据库间的数据转换即在不同数据库间将源数据库中的数据 转换到目的数据库中。实现异构数据库系统之间的信息共享，从数据转换的角度看，目 前常见的异构数据转换技术可以分为以下几种【2 5 】： ( 1 ) 电子数据交换( e d i ) 方式：通过统一的格式来交换信息，各部门之间通过专用 的数据网络来交换数据。 ( 2 ) 中介层方式：提供一个应用程序负责专用的数据转换，这个程序是特定的、 专用的、复杂的。在这种方式下，参与数据交换的各方必须严格遵循相同的规则，才能 准确地对数据进行封装和解析，缺乏良好的复用性和扩展性。 ( 3 ) 数据仓库方式：中心数据仓库负责提取各个分布场地自治系统的数据，并对 各种数据具有高度的控制权。该方式的缺点是交互性与实时性较差。 ( 4 ) 中间数据方式：各个分布场地将自己的数据按照一定的通用格式提供出来， 1 3 第2 章钻井井场智能数据接口技术的研究与总体设计 实现透