（油气田开发工程专业论文）基于网络的钻井信息管理及协同支持系统开发.pdf

英文摘要 s u b j e c t ：d e v e l o p m e n t 0 1 1w e b - b a s e d d r i l l i n g i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n t a n d c o o p e l a t i v es u p p o r ts y s t e m s p e c i a l i t y ： 0 i 】& g a sf i e l dd e v e l o p m e n t n a m e ： y a n gy a c o n g ( s i g n a t u r e ) 弛ji ! 鲥 i n s t r u c t o r ：l iq i ( s i g n a t u r e ) 盛应 a b s t r a c i w i t ht h ed e v e l o p m e n to fc o m p u t e rt e c h n o l o g y ，m a t u r i t yo fn e t w o r kt e c h u i q u ea n d c o m i n gf o r t ho ft h en e wd r i l l i n gt e c h n o l o g ya n dm e t h o d ，t h ed r i l l i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n t s o f t w a r ci sd e v e l o p i n gt o w a r di n t e l l i g e n c e ，i n t e g r a t i o n ，n e t w o r k ，c o o p e r a t i o n ，s ot r a d i t i o n a l s i n g l ec o m p u t e rd r i l l i n gi n f o r m a t i o ns y s t e mh a s n ta d a p t e dt h ec u r r a n td e v e l o p m e n to ft h e n e t w o r k i no r d e rt os a r i s f yt h er e q u i r e m e n tt h a tt e r r a i n sa r es e p a r a t e ，u s e r sa r ee x c e s s i v ea n d t h ew o r ke m p h a s i z e sr e a lt i m e ，i t se s s e n t i a lt od e v e l o pad r i l l i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n d a p p l i c a t i o ns y s t e mo nc o o p e r a t i v ew o r kf o rm u l t i u s e rb a s e do nn e t w o r k f i r s t l y , b a s e do nt h e f u n d a m e n t a lp r i n c i p l eo fi n f o r m a t i o ns y s t e mc o m b i n i n gw i t ht h es p e c i a lf l o wp a t ho ft r e a t i n g p r o c e s sw i t hd r i l l i n gi n f o r m a t i o n ，d r i l l i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e mi sd e s i g n e df r o m t h ea n g l eo f c o o p e r a t i v ew o r kw i t hn e t w o r k s e c o n d l y , a i m i n ga td i f f e r e n td r i l l i n gi n f o n n a t i o n ， t h es y s t e mo fd r i l l i n gd a t ac o l l e c t i o na n dt r a n s m i s s i o ni ss t u d i e da n dt h er e m o t et r a n s m i s s i o n o fl a r g eq u a n t i t yo fd a t ai sw e l ls o l v e db yd a t ap a c k t h i r d l y , t h ei d e at h a ts o f t w a r es y s t e mo n d r i l l i n gi n f o m a a t i o nm a n a g e m e n ti sb a s e do nw e bi sb r o u g h tf o r w a r d ，l n a n a g e m e n tm a d a p p l i c a t i o no fd r i l l i n gi n f o r m a t i o ni sr e a l i z e do nw e bw i t ht h em o d e lo fb r o w s e r s e r v e r ( b s ) f o u r t h l y , c o o p e r a t i v ew o r ki sb r o u g h tf o r w a r d ，t h em o d e lo fd e s c r i p t i o n ，c o o p e r a t i v ew o r ka n d s h a r i n gc o o p e r a t i v ei n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e ma r er e s e a r c h e di nt h en e t w o r kp l a t f o r m f i f t h l y , n e td e v e l o p m e n tp l a t f o r mi si m p o r t e dt od e v e l o ps o f t w a r et h ed r i l l i n gf o ri n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ta n dc o o p e r a t i v es u p p o r ts y s t e mw i t hc # a n dr e a l i z et h ed r i l l i n gd a t am a n a g e m e n t i n q u i r i n g ，r e p o r tf o m a s ，s t a t i s t i c a la n a l y s i sa n dc o o p e r a t i v ed e c i s i o no nn e t w o r k p a r to f s y s t e mh a sc a r r i e do nt h es i t et e s t i n g t h ed r i l l i n gi n f o n n a t i o nm a n a g e m e n ta n dc o o p e r a t i v ed e c i s i o ns y s t e me s t a b l i s h e db a s e d o nn e t w o r kt h a tc a nl i n kw i t hw o r k e r so fw e l ls i t e b a s ea n dg e n e r a lc o m p a n yb yn e t w o r ka n d f i n i s h e st h ew e bm a n a g e m e n td r i l l i n gi n f o r m a t i o nc o o p e r a t i v ea n a l y s i sa n dd e c i s i o no ft h e d r i l l i n gi n f o r m a t i o ne n h a n c e st h ee f f i c i e n c yo ft h ed r i l l i n gm a n a g e m e n t ，q u a l i t yo ft h ew o r k a n dh a v ea c t i v ee f f e c to ns c i e n t i f i cd r i l l i n ge n g i n e e r i n gs y s t e m k e yw o r d s ：d r i l l i n gi n f o r m a t i o n ；d a t aa c q u i s i t i o n ；d a t at r a n s m i s s i o n n e t , s o r ks y s t e m ；c o o p e r a t i 、，e ，o r k t h e s i s ：a p p l i c a t i o ns t u d y 学位论文创新性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位 或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做 了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。 论文作者签名：翅垂整 日期：2 o o ，j 5 学位论文使用授权的说明 本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读 学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、 公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接 相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。 论文作者签名：拯垂焦 导师签名： 尘旌 日期：型丁- 塬 日期：趔笸! 主! 丛 第一章绪论 第一章绪论 随着科学技术的迅猛发展，世界已进入信息时代，世界各国正在加紧推进各行各业 的信息化建设，石油钻井行业当然也不例外。信息化、智能化、集成化是信息科学最本 质的内涵，信息技术将继续对钻井工业产生巨大影响，钻井软件与油藏软件的结合，将 使钻井过程控制和优化钻井技术达到新水平。改进集成软件和增加通讯带宽，将使井场 人员同办公室人员实时联系，利用网络技术，钻井队之间将像公司办公室局域网那样连 接起来。钻井信息管理和应用将向着基于网络的多用户协同工作的决策支持系统的方向 发展。 1 - 1 本文研究的国内外现状 1 1 1 国外现状 钻井信息技术的利用早在2 0 世纪8 0 年代就得到世界各大石油公司的重视】。随着 石油钻井工业的发展和勘探开发技术的进步，特别是三维地震勘探的普遍使用，采集到 的勘探开发数据量几乎呈指数上升，这就给数据的存储、管理和应用带来了很多问题。 8 0 年代初期，美国a m o c o 【2 】、m o b i l 、t e n n e c o 【3 、s u p e r i o r 4 1 等各大石油公司为了保 证边远、海上及环境恶劣地区钻井工程的成功率，发展运用了基于计算机系统和卫星通 讯技术的钻井分析和指挥中心，可以通过现场数据采集、实时数据传输、中心计算机系 统处理和分析来指导钻井工程作业。8 0 年代中期，在钻井工程上应用了以主控台计算机 为核心的局部网络系统，可利用微波或卫星进行远程数据通讯口 。各大石油公司都建设 了自己的大型钻井数据库和钻井实时分析中心，存储了大量的钻井工程信息，甚至不同 公司间的数据库也建立了接口，可以共享对方的数据资源。目前，大多利用先进的卫星 和微波通讯系统实现数据的实时采集、实时入库及实时使用，使宝贵的钻井信息资源得 到充分的利用，为钻井工程的规划、分析、设计、协调及控制等管理工作提供了有力的 工具，产生了巨大的社会经济效益。 随着信息技术的普遍应用和发展，世界各大石油公司都在建立各自的信息系统： l a n d m a r k h a l l i b u r t o n 公司建立了全面电子化办公室系统； b p 公司为了有效地利用人们头脑中的知识资源，开发了“虚拟工作组系统”，使 相距遥远的技术人员能直接讨论和研究问题，已成功应用于北海a n d r e w 平台； 斯伦贝谢集团的s i n e t 网上世纪8 0 年代初就初具规模，现在连接着5 5 个国家 和地区的1 9 0 0 0 个用户，并通过卫星通讯v s a t 到达世界各油气开发现场【6 j ； 1 9 9 8 年1 月3 1 日美国副总统戈尔在加利福尼亚科学中心发表了题为“数字地球” 的讲演，数字地球就是对真实地球及其相关现象的统一性进行数字化重现与认识，用数 字化手段统一性地处理地球问题，自此，兴起了用于资源调查、能源勘探开采等的数字 海洋、数字油田、数字矿山和数字煤田等。 西安石油大学硕士学位论文 钻井工业属于石油勘探行业的一个重要领域，其信息系统的建设也在同步进行： b a k e rh u g h e si n t e q 的“d f i l l b ) t e ”系统n 是个已成为商业化产品的井场地面 钻井信息系统： s c h l u m b e r g e r 的“i d e a l w i s ”( i n t e g r a t e dd r i l l i n ge v a l u a t i o na n dl o g g i n g - w e l l s i t e i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 系统，是一个以地质导向功能为主，含钻头磨损分析、卡钻和井涌 预测、随钻测井等功能的综合信息系统。 面对石油钻井行业的全球化发展，运用现代计算机科学与网络通信的最新技术，国 际钻井信息技术向着信息化、网络化、协同化的方向发展。令人高兴的是，2 0 0 4 年1 1 月1 9 日斯伦贝谢公司( s l b ) 与m dt o t c o 合作自剑桥s l b 研究中心( s c r ) 在网上发送 变泵排量的遥传指令，经8 0 0 0 k m 远程遥控横跨大西洋的德州c a m e r o n 试验中心的钻机 成功地执行了命令，第一次实现了远程自动化钻井作业( 图1 1 ) ，这是在钻井信息工业 上的重大创新。 图1 1 横跨大西；羊的远程遥控钻井作业 1 1 2 国内现状 中国石油天然气股份公司的信息化建设已经启动，到2 0 0 0 年以前已基本建成中国石 油信息网，其信息系统工程共分五项子系统工程：( 1 ) 石油计算机网络工程；( 2 ) 石油 专业数据库及其应用系统工程；( 3 ) 石油综合信息服务系统工程；( 4 ) 机关办公自动化 工程；( 5 ) 国家宏观经济信息系统石油分系统工程。其中前三项子系统工程中较多涉及 钻井工程信息化建设。大庆、长庆、克拉玛依等几大油田分别利用美国l a n d m a r k 公司 的钻井信息管理软件进行本地区的钻井信息管理，取得了良好的应用效果。 中国海洋石油总公司也进行了类似的钻井信息网络化建设工作，利用先进的卫星通 信技术传递海上平台的钻井工程信息数据，并通过地区公司下达来自总公司的指令。渤 海石油公司还引进了美国l a n d m a l k 公司的钻井信息管理软件进行了海上钻井工程信息 的科学化管理，收效显著。 紧跟国际发展形势，国内各大油气团也都在投巨资建设各自的信息系统，石油天然 第一章绪论 气股份公司组织编写了石油勘探开发数据库的总体规划，塔里木等油田已开始立项建立 数字化油田，并成立了专业的数字化油田建设委员会。在钻井信息领域，各油田和研究 院所院所都开展了大量的研究工作，比较有代表性的是： 胜利油田钻井院开发的“钻井资料管理系统”已在中石化系统开始应用； 西安石油大学油气井工程研究所开发的“钻井信息管理与工程服务系统”在中石 油几大油田开始应用； 西安石油大学、胜利油田合作承担了中油长城公司海外钻井“钻修井信息系统开 发”项目； 湖北荆鹏软件开发有限公司研究了录井信息的远程传输和综合应用，并在辽河等 油田推广； 辽河油田录井公司在录井信息的远程传输和网络综合应用上具有国内领先水平。 从目前国内外的技术现状来看，使用计算机辅助设计已经成为钻井信息管理的主要 形式，软件应用己经渗透到工程设计的每一个环节。但另一方面，尽管国外的软件能够 很好的完成工程设计，但它的本地化工作却不尽完善，生成的报表往往不能符合国内的 工程要求，操作也具有一定难度。而国内的软件多数又不能满足设计一体化的要求，很 少有集成的工程设计系统。最重要的是，这些软件基本还都停留在单人单机的设计理念 上，为单用户设计，没有考虑在网络环境下钻井信息管理的设计和多用户协同工作。 1 2 面临的问题 现今油田，在钻井信息管理领域的技术研究及应用中，主要存在着四个方面问题： ( i ) 信息处理方式滞后 随着钻井技术的发展及各种与之配套的软硬件新技术的引入，在各油田的钻井系统 中从采集、处理、集成到交换所面对的数据和信息量也急剧增加。用于现场录取的各类 钻井生产报表较多，而现在钻井信息管理主要依靠人工报表逐级汇总上报，各地区石油 局又设专人在现场各类报表的基础上整理出各种钻井日报、周报及月报等，公司总部再 在各地区石油局报表的基础上整理出全公司的周报、月报、季报及年报。整个过程存在 数据量大、数据重复录入等问题，信息在传递过程中常出现各种误差，信息的利用率很 低，并且耗费大量人力物力。因此，如何利用现有的信息技术、计算机技术，提高钻井 信息化程度，并在此基础上建立完善和高效的钻井信息管理系统已成为迫切需要解决的 问题。 ( 2 ) 研究范围的局限 进一步，在各油田的钻井系统中，对信息的管理基本上局限于钻井领域内部。然而 钻井领域作为油田开发过程中的一个应用领域，本身又不是一个封闭的系统，大量的钻 井数据和信息被广泛的应用在油田其他领域中，同时大量的钻井信息又是在与油田其他 领域的信息交互过程中形成的。因此，仅局限于在钻井领域去研究钻井信息就具有很大 西安石油大学硕士学位论文 的局限性。钻井信息的研究应从油田的整体角度去考虑，实现信息共享。现在西安石油 大学为辽河油田开发的“井筒信息综合管理与应用系统建设”研究项目，它将录井、钻井、 钻井监督、测井、试油等各部门联系起来，彻底改变各部门“信息孤岛”、数据分割的现 状，集中人力、物力、财力重点做了一些关键性的技术攻关，使各部门有效的资源得以 充分共享。 ( 3 ) 信息技术应用的无规划 近年来，钻井领域乃至整个油田对信息化建设的大量投入，为钻井领域信息化建设 提供了良好的信息共享技术基础。但是，由于油田分布地域广阔、各种管理方式并存、 多种技术层次并存、多种信息标准和异构数据库并存，钻井领域各级部门根据不同的需 求及自身特点，相继开发了各类信息系统，建立各种信息共享的方案，而对i n t e m e t 、 w e b 、x m l 等信息新技术的应用大多着眼于如何实现某种功能，缺乏从如何有效地、整 体地利用它们这一更高层面去研究如何应用这些技术。因此，有效地管理、利用现有的 钻井软件、信息资源，打破信息障碍，延伸现有信息的应用范围，使钻井信息资源能跨 越领域边界，实现信息资源在整个油田范围内共享是钻井领域实现信息化、智能化的技 术关键。 ( 4 ) 实时监控、实时决策 随着计算机技术和网络技术的发展，目前正在研究计算机支持的协同工作( c s c w ) 的、网上群体决策的网络化钻井信息管理智能化应用系统【8 】。实现网上多方协同工作， 实时指导钻井作业和形成技术网络化。钻井信息管理和应用将向着基于网络的多用户协 同工作的决策支持系统的方向发展，但目前还没有一套能使油田基地的工程设计人员和 钻井井场的工程作业人员协同工作的协同决策支持系统，使钻井信息能实现实时监控、 实时决策。 1 3 本文研究的目的与意义 随着计算机软硬件技术的发展，网络技术的成熟及钻井新技术、新方法的涌现，钻 井信息管理软件有了进一步的发展。钻井软件的发展方向将以智能化、集成化、网络化、 协同化为特点。为适应当前钻井软件的发展形势，满足新的规范设计的要求。论文在西 安石油大学油气井工程研究所开发的单机版“钻井信息管理与工程服务系统”的基础上， 以辽河油田和中油长城公司的项目为依托，开发了基于w e b 的钻井信息管理及协同支持 系统( w e b b a s e dd r i l l i n gi n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dc o o p e r a t i v es u p p o r ts y s l e m ，简称 w d i m c s s ) ，提高了信息的共享程度，提高了钻井工业的技术水平。 1 3 1 研究的目的 由于钻井信息管理在研究应用过程中存在的以上问题，针对目前钻井信息技术的发 展现状，为提高信息利用率，我们提出开发在网络环境下各个部门能协同决策支持的钻 井信息管理系统。目的在于： 第一章绪论 ( 1 ) 使分散的计算机系统通过通信设施互连，实现钻井信息采集、存储及资源共享 等。 ( 2 ) 进行钻井数据的远程实时传输，并对传输的数据进行网上管理。利用钻井信息 将各节点的数据，主要是中层节点和高层节点( 总部) 数据库的数据抽取成为统一的钻 井信息层，实现各节点异种数据库数据之间的传输与存储。 ( 3 ) 改变在单机上开发大而全的综合软件和封闭式使用计算机的传统观念，把现有 的单机版的“钻井信息管理与工程服务系统”升级为网络版。进行网上应用与系统分析， 使钻井井场、基地和总部所面对的是统一的钻井信息。 ( 4 ) 建立由计算机支持的多方协同决策支持环境，通过网络通信来实现动态钻井信 息的多方传输，可使远在不同地点的多方专家同时参与，针对现场作业过程实时协同分 析、指导与决策等，从而实现钻井的网络化、协同化，最终使钻井工程作业达到高效、 优质、安全、低成本的目标。 1 3 2 研究的意义 钻井信息是石油勘探开发重要的、直接的信息源。因此，加强对钻井信息的管理和 应用，具有十分重要的意义。钻井信息采集、传输、分析应用及协同工作平台的建立， 能充分利用现代化信息技术成果完成钻井信息的合理化管理，符合石油公司的要求。在 石油天然气集团总公司“十五”规划中，信息工程一项就包括了建立石油工业综合统计数 据库、建立工程技术现场数据采集传输系统、开发利用石油勘探开发数据库、开发数据 仓库系统、建立决策支持系统等内容【9 】。指出“信息是企业重要的战略资源，信息资源建 设是信息化的关键”。在“十一五”期间，“以信息化带动工业化、工业化促进信息化”将成 为社会进步的一种趋势。随着计算机技术的发展，计算机在石油钻井工程领域的应用有 了长足的进步，而且呈现了新的发展趋势，钻井软科学的研究和应用也越来越受到人们 的重视。现在，随着钻井规模的不断扩大，钻井工作量越来越大，钻井信息量也越来越 大，如何更有效地利用信息资源，为钻井生产技术管理服务、为领导决策提供依据，对 钻井信息管理网络化的实现提出迫切的要求。同时，传统的采用单机的钻井信息管理系 统已经不能适应当前网络发展需求。所以利用计算机网络在协同环境下进行钻井信息的 管理在实际生产中具有重大的实用价值。 1 4 本文的研究内容和创新点 本文通过对有关文献的全面分析，深入油田进行现场调研，根据钻井现场的实际情 况，结合信息技术的发展趋势，充分借鉴前人的研究思路和处理方法，提出建立基于w e b 的钻井信息管理及协同支持系统( w d i m c s s ) 。并依据软件工程学的要求，充分利用现 代软件的编写方法对w d i m c s s 进行软件实现。 全文共分为七章，各章的内容概述如下： 第一章：绪论。本章介绍了论文研究的背景，从钻井领域信息化建设的国内外现状 西安石油大学硕士学位论文 分析入手，说明钻井领域信息化建设过程中所面临的问题；基于对这些问题进行研究的 必要性，提出本论文的研究目的及意义，同时对论文的研究内容进行概括性的介绍。 第二章：w d i m c s s 总体设计。本章利用信息系统的基本原理，分析钻井信息在整 个钻井工程过程中所表现的特性及状态，进行了钻井数据信息流描述，提出了系统开发 的技术要求，分析了系统设计的基本构架，同时对系统的功能进行了设计。 第三章：钻井数据采集与远程传输系统。针对辽河油田的现场情况研究了w d i m c s s 系统中钻井数据采集与远程传输系统。 第四章：基于网络的钻井信息管理系统设计。本章研究系统实现的网络技术环境， 建立了b s 模式下基于钻井信息管理网络解决方案，给出了方案图，提取出钻井信息管 理网络实体关系结构图，进一步抽象为节点关系图，再基于网络软件技术将抽象节点关 系图展开为基于网络的钻井信息管理拓扑图，最后提出了合理的系统软件结构。 第五章：w d i m c s s 协同模型研究。本章首先介绍计算机支持的协同( c s c w ) 技 术，接着通过对网络协同环境的描述，提出w d i m c s s 的协同描述模型、群体协作模型、 信息共享模型及其体系结构。 第六章：w d i m c s s 应用软件的设计与实现。在统一的网络平台上，利用i n t e r a c t 、 w e b 、x m l 等信息技术方法，采用c # 语言开发了基于w e b 的钻井信息管理及协同支持 系统软件，实现了网上钻井数据管理、数据查询、报表、统计分析和协同决策等工作。 第七章：结论与展望。对本论文的研究内容进行一个总结，并为进一步研究做出了 展望。 本文的创新点主要有： ( 1 ) 引入信息流方法，对钻井信息处理结构进整体的描述，建立钻井信息流全局图， 设计了基于网络的钻井信息管理与协同支持系统的四大子系统。 ( 2 ) 利用i n t e m e t 、w e b 、网络协议等信息新技术，建立b s 模式的钻井信息网络 物理解决方案，确定钻井信息管理系统的体系框架。进一步，通过钻井信息管理网络实 体关系结构图，建立钻井信息管理的拓扑图，实现基于w e b 的钻井信息管理系统的软件 结构，描述了系统应具有的功能、处理的具体内容、包含的技术及相互的关系。 ( 3 ) 改变了在单机上开发大而全的综合软件和封闭式使用计算机的传统观念，把已 有的单机版钻井信息管理系统移植到网络上，建立了基于计算机网络、分地域多用户或 专家协同工作的模式和开放式的网络信息平台，使现有的钻井信息管理系统能够方便不 同部门的技术人员在网络环境下进行钻井数据管理、数据查询、统计分析和协同决策等 工作。提高了信息的共享程度及利用率，实现了多种资源的最优配置，为钻井工程的安 全、优质、快速完成提供了保障。 第二章d i m c s s b w 总体规划设计 第二章w d i m c s s 总体设计 2 1 信息系统的基本原理 信息系统是在2 0 世纪中叶由信息科学、计算机科学、管理科学、决策科学、系统科 学等学科相互交叉而发展起来的，经过多年的研究，目前已经形成了比较完整的体系。 信息系统工程是8 0 年代出现的以建立信息系统为目标的新兴学科，它是用系统工程的原 理、方法来指导信息系统建设与管理的一门工程技术学科。事实证明，任何技术的发展 都离不开理论支持，目前信息系统已经在各个领域中得到了广泛的应用，支持其发展的 理论基础也日益引起人们的关注。 现代科学技术的迅速发展，使人类认识和理解客观世界的能力、手段发生了质的变 化。信息技术的出现大大改变了人类的生活和工作方式，这一切都得益于2 0 世纪人们对 信息、信息系统的认识和研究。信息系统就是关于信息的系统，它是在客观世界的真实 系统中的“神经”系统，同时也是信息系统工程研究的对象。 2 1 1 信息系统的概念 信息是当今社会的标志。随着社会的进步，信息在社会生产和人类生活中起到越来 越大的作用，并以其不断扩展的内涵和外延，渗透到科学技术的众多领域，已经成为现 代社会文明和科技进步的重要标志。 信息的存在不以主体( 如人、生物或机器系统) 的存在为转移，即使主体根本不存 在，信息也可以存在，它是客观上反映某一客观事物的现实情况。同时，信息在主观上 可以接受和利用，并指导人们的行动。信息与数据是信息系统中的基本术语，两者的含 义并不相同。数据是指记载下来的事实，是客观实体属性的值，而信息是构成一定含义 的一组数据。由此可知，数据与信息有着不可分割的联系，信息是由处理系统加工过的 数据( 如图2 1 ) 。 图2 1 数据与信思的关系 信息系统的运动与物质和能量的运动不同，有自己的特点。由于信息既具有客观性 又具有主观性，使信息成为客观物质世界和主观精神世界的桥梁，显然信息的运动比物 质和能量的运动要复杂的多。在人类认识和改造客观世界的过程中，形成了众多的学科 和门类，尽管当时人们没有认识到是信息在起作用，但是，这种不自觉的行为已经为人 类带来了巨大的进步。认识信息的运动，不能只考虑信息运动的客观方面，脱离了主观 性，就缺乏对信息的再升华，从而导致对客观世界认识的僵硬，失去创造性。同时，也 不能孤立地只考虑主观方面，脱离了客观性，信息缺乏存在的物质基础，容易蜕变成形 西安石油大学硕士学位论文 而上学的唯心主义。因此，信息运动大致可分为两个方面，即从本体意义上的信息运动 和从认识意义上的信息运动。图2 2 是信息运动的一种模型，它反映了信息从客体进入 主体，经过主体的运动再作用于客体的运动过程。 耳区乎匝乎圈一匝 区 信息传递 信息变换 主体 信息传递 信息检测 信息识别i 一信息感知k 爿对象( 客体) k ： 信息施效l 十一信息处理 图2 - 2 信息的运动模型 信息在运动的过程中会增进系统的有序性。由熵原理可知：一个孤立封闭的系统最 终会走向无序，要改变这种状况，促进系统走向有序，就必须使系统向环境开放，并从 外部环境中输入负熵，进而使整个系统的熵减少，系统才能朝确定的方向演进。信息反 映着系统的确定程度，信息会增进系统的有序发展。因此，我们把信息称为负熵，它增 进有序。 从系统的观点看，信息系统是对信息进行采集、处理、存储、管理、检索和传输， 必要时能向有关人员提供有用信息的系统，如图2 3 所示 图2 - 3 信恩系统的定义 2 1 2 信息系统的基本功能 信息系统的定义概括了它的基本功能。 ( 1 ) 信息的采集：信息的采集即信息的收集。信息系统必须把分布在各部门、各地、 各点的有关信息收集起来，记录其数据，并转化成信息系统所需形式。信息采集有许多 方式和手段，如人工录入数据，网络获取数据、传感器自动采集等。信息采集是信息系 统的一个重要环节，它关系到信息系统中流动和处理的信息的质量好坏，对信息系统的 功能、作用和作用效果有着直接的影响。 ( 2 ) 信息的处理：对进入信息系统的数据进行加工处理，从而获得所需的综合指标。 第二章d i m c s s b w 总体规划设计 信息处理的数学含义是：排序、分类、归并、查询、统计、预测、模拟以及进行各种数 学运算。现代化的信息系统都是依靠计算机来处理数据，其规模不断扩大，处理能力越 来越强。 ( 3 ) 信息的传输：从采集点采集到的数据要传输到处理中心，经加工处理后的信息 要送到使用者手中，各部门要使用存储在中心的信息等，这时都涉及到信息的传输问题， 系统规模越大，传输问题越复杂。 ( 4 ) 信息的存储：数据被采集进入系统之后，经过加工处理，形成对系统有用的信 息，然后由信息系统负责对这些信息进行存储保管。当组织相当庞大时，需存储的信息 是很多的，就必须依靠先进的存储技术才能实现，这时就会出现物理存储和数据逻辑组 织两个问题。物理存储是指将信息存储在适当的介质上；逻辑组织是按信息的逻辑内在 联系和使用方式，把大批的信息组织成合理的结构，它常依靠数据存储技术i 】。 ( 5 ) 信息的管理：个系统中要处理和存储的数据量很大，如果不管重要与否，有 无用处，盲目地采集和存储，势必会形成数据冗余，因此，对信息要加强管理。信息管 理的主要内容是：规定应采集数据的种类、名称、代码等，规定应存储数据的存储介质、 逻辑组织方式，规定数据的传输方式、保存时间等。 ( 6 ) 信息的检索：存储在各种介质上的庞大数据要让使用者便于查询。这是指查询 方法简便，易于掌握，响应速度满足要求。信息检索一般要用到数据库技术和方法，数 据库的组织方式和检索方法决定了检索速度的快慢。 2 2 钻井数据信息流描述 既然是钻井信息系统的设计，钻井信息的状态就应该是研究的主要对象。无论是录 入、上传、报表浏览、远程控制及决策都可以被抽象的看作是钻井信息在不同人员及不 同部门间的流动，因此引入信息流分析法。 钻井信息流的研究着眼于钻井信息在整个钻井工程过程中所表现的特性及状态，以 钻井信息的活动特征作为研究对象。在涉及复杂系统及项目建模分析中，信息流分析方 法的引入，可以通过忽略具体处理功能的内部实现过程，降低模型的复杂性1 1 “。特别是 在钻井信息处理的研究中，信息流分析方法能够通过把对信息的实际处理功能抽象为信 息流上的功能性节点，忽略钻井系统中的其他系统特征，从一个复杂系统中勾画出一个 钻井信息处理的整体蓝图。 2 2 1 钻井信息流描述的目的 在油田开发的整个生命周期中，信息流就像动脉血管，连接着油田的不同部门和领 域，信息流将不同的应用领域组合成一个完整的石油天然气工业。在钻井领域中，将钻 井信息结构的分析放到整个油田环境中加以研究，钻井信息流表现出一种非环闭的状态。 钻井信息需向油田其他领域提供支持，同时钻井项目和专家组也经常需要油田其他领域 信息和数据的支持，所以一个完整、有效的钻井信息管理结构分析必须以油田的整体信 西安石油大学硕士学位论文 息结构为背景加以研究。 2 。2 。2 钻井信息流全局图 钻井信息流是油田信息流的一部分，油田信息流全局图对油田信息处理进行了一个 整体的描述。由于信息流在油田单个领域的不封闭性，使得油田信息流全局图表现为一 个网状图，如图2 4 所示。一些参加油田信息处理的主要因素也被描述在这油田信息流 全局图中。 图2 - 4 油田信息流全局图 ( 1 ) 油田信息处理涉及的领域 地球物理勘探 地质 油藏物理 油藏工程 钻井工程 油田开发 ( 2 ) 勘探开发生命周期中起作用的各油田部门，根据其在油田管理结构中所发挥的 不同作用被划分为三级，即现场、基地和总部。 第二章d i m c s s b w 总体规划设计 ( 3 ) 油田原始数据主要来源于现场各级部门。它们被归类为地球物理勘探、钻井、 完井、和开采控制四个部门。从图中可以看到这些部门不仅向自己的领域提供原始数据， 而且同时也向其他相关的领域提供数据。 ( 4 ) 这个信息流图根据各个功能在信息流中所起作用的不同，将它们划分为四类抽 象的功能节点，即数据采集、数据处理、数据分析建模和信息应用。 ( 5 ) 根据信息流自身的特点，将信息流分为两类： 静态信息流：这类信息流并不承载实时控制和反馈信息，即不要求信息具有实时 性及交互性。钻井信息中的绝大部分信息表现为静态信息流。 动态信息流：动态信息流具有实时性和交互性，是远程监控、协同的基础，这类 信息流对系统资源的消耗很大，但随着信息领域软硬件技术的发展其应用潜力和需求都 很大。 在钻井信息管理系统中，也可以把钻井信息分成两类：静态信息流和动态信息流。 现有的信息管理系统中的一些钻井数据属于静态数据流，这些数据是系统应该去管理的； 还有一些钻井信息是需( 协同) 支持( 如钻井事故诊断需要的数据及诊断产生的信息) ， 可以划到动态信息流，由此可以看出这些信息是系统应该去提供( 协同) 决策。还有很 多信息同时属于这两类，既需要管理，又是提供( 协同) 决策所需要的，这就合理的扣 到本文“钻井信息管理”和“协同支持”两个主题了，钻井信息流描述才有了实际意义。 2 3w d i m c s s 的总体设计 2 3 1w d i m c s s 的技术要求 w d i m c s s 在设计时，要满足以下技术要求： ( 1 ) 实用性：设计应尽量简单、实用，舍去一些不切合实际的设计，以提高效益和 运行质量，方便使用。 ( 2 ) 可靠性：系统是专为钻井事业单位设计的信息管理系统。各类模型( 钻井信息 管理与协同支持模型) 应该正确、可靠，软件可操作性强，系统满足工业应用要求，具 有一定的实用价值。 ( 3 ) 安全性：良好的安全性控制。工作系统的主要用户是钻井企事业单位，他们对 数据的安全性要求很高，一旦被窃取就有可能造成巨大的经济损失；同时我们的工作系 统是运行在网络上的，极易成为他人的攻击目标，因此要求系统有严格的安全控制。我 们系统的安全控制主要考虑了以下几个方面：用户身份验证、权限控制以及钻井数据库 安全。 ( 4 ) 协同性：系统中各类数据库，现场的资源( 现场钻井工作人员) 与远程的资源 ( 远程钻井专家系统) 等都应能够协同工作。 ( 5 ) 集成性：应具有统一的软件平台和计算机网络环境，充分体现综合集成化的特 点和设计思想。 西安石油大学硕士学位论文 2 3 2w d i m c s s 的体系构架 一 针对钻井信息管理的实际情况，本文提出如图2 5 所示的w d i m c s s 体系构架，它 是在计算机网络环境下建立协同支持工作系统，其基本构架可分为三个层次：应用层、 服务层和数据层。 圈园 应用层 一- ( 气井蠹磊一一一) 、-。( 钻井数据库 ) 南b ， 数掘 层 图2 - 5w d i m c s s 体系构架 ( 1 ) 应用层：钻井信息管理与协同决策支持系统的应用模块。利用现有的各种钻井 专业知识及计算机知识，在网络环境下，构建钻井信息管理模块和协同决策支持模块， 使钻井信息方便不同部门的技术人员高效的利用与管理。 ( 2 ) 服务层：钻井信息管理的各个协同工作模块。针对动态、多变的工作要求，建 立数据浏览、报表、统计分析、数据管理以及协同支持等模块，为参加协同的专家提供 及时、灵活、方便的分布式协作环境。 ( 3 ) 数据层：面向石油钻井工程的钻井信息数据库。石油工程信息的庞大是大家所 共知的，因此，有效的信息管理是决定协同决策能否高效顺利进行的一个关键因素。 2 3 3w d i m c s s 的功能设计 w d i m c s s 包括四大子系统，即钻井数据实时采集系统、远程数据实时传输系统、 网络钻井信息管理系统( 数据浏览与查询、电子报表、统计分析与数据管理) 和协同支 持系统。 ( 1 ) 钻井数据采集系统 钻井数据采集系统是以硬件设备为主，即通过综合录井、随钻测量( m w d ) 、随钻 测井( l w d ) 等仪器设备实时采集现场钻井作业的地质和工程信息等，其中包括钻井工 况、地层岩性特征信息、油气显示信息、井下复杂情况信息及钻井工程参数等。 ( 2 ) 钻井数据远程传输系统 钻井数据远程传输系统是用于钻井现场、油田基地、集团公司之间的双向数据通讯a 它可将现场钻井作业数据( 含实时数据和非实时数据) 传输到油田基地进行数据汇总并 篼二章d 1 m c s s b w 总体规划设计 实时显示现场作业情况，也可以将油田基地的决策方案和指令信息等实时传送到施工现 场，指导现场钻井作业的实施。 ( 3 ) 钻井信息管理系统 本系统在现场采用m i c r o s o f ta c c e s s 数据库，基地数据库采用s q ls e r v e r 数据库， 进行钻井参数、日报、设备、井史等数据的管理。采用c # 编程语言，建立一套适台的网 络平台，使已有的钻井信息系统在网络环境下能进行数据浏览、报表、统计分析、数据 管理等工作。 钻井数据浏览与查询 采用b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器朋务器) 模式发布信息到企业网站，供有权限的 部门对钻井数据库中的静态数据、分班数据、作业数据、完井数据及其他各类数据分类 浏览与查询。 电子报表系统 根据数据库中的数据自动生成符合国际钻井承包商协会要求的钻井工程报表；同时 也能生成国内钻井所要求的各种报表，如钻井工程班报、钻井液班报、钻井监督日志、 钻井地质月报、钻井日志、钻井月志等。还可以根据用户需要进行浏览、打印、自动生 成e x c e l 报表。 统计分析系统 通过网页浏览器登陆钻井信息统计分析系统，查阅、统计、分析需要的成本、时效、 事故、钻头、套管、钻井液、钻具井身结构等数据，并可以依据不同的统计条件选择单 井或多井的资料统计分析，生成各种直方图和饼图。 数据管理系统 数据管理是对数据库的管理，采用s q ls e r v e r 数据库，提供数据的导入、导出功能， 包括数据校核、数据入库和数据库权跟，其中数据校核规定每个用户对数据库进行读取、 增加、删除和修改的不同权限。 ( 4 ) 协同支持系统 提供协同支持过程所需的协作工具，主要有应用程序共享、多媒体交互、电子公告 栏、电子邮件等工具。应用程序共享可使协作成员在各自的机器上共享同一台机器的应 用程序，从而扩展了已有的单机钻井应用软件；利用其它工具可实现协作成员之间实时 的在线讨论和交流。这不仅可以节约以前由于需要到现场详细了解情况所消耗的人力、 物力，直接降低成本，而且由于专家能及时了解、处理问题，从而确保了钻井作业的安 全优质高效运行，大大提高工作效率。 西安石油大学硕士学位论文 第三章钻井数据采集与远程传输系统 钻井现场数据采集和远程传输部分包括录井动态数据、地质观测数据、钻井观测数 据和其他数据的采集、录入，即包括各类计算机自动采集的接口数据和人工录入数据。 各类数据在井场端形成一个实时的动态数据库和数据库管理系统，再从该动态数据库中 提取相关数据生成传输数据包，并