基于工业实时数据库的石油井场实时数据存储管理方法

摘要

本发明公开了一种基于工业实时数据库的石油井场实时数据存储管理方法，包括工业级实时数据库产品、石油井场实时数据库模型、石油井场实时数据写库服务程序和石油井场实时数据发布接口程序，其中，石油井场实时数据库模型创建在工业级实时数据库产品上，所述石油井场实时数据写库服务程序将从消息中间件传输接收的数据进行分离，然后写入到实时数据库中，最后利用石油井场实时数据发布接口程序将实时数据库中的数据发布出去，供其他应用系统使用。本发明将实时数据库与石油井场实时数据存储管理领域有机结合，满足了基地端用户对石油井场实时数据的存储管理需要，可为井场实时数据提供海量数据的存储能力，超高速的采集、存储和检索功能。

说明书

技术领域

本发明涉及石油井场数据的存储及应用技术领域，确切地说是一种基于工业实时数据库，将海量石油井场实时数据进行实时高效存储管理的方法。

背景技术

石油钻井过程中，综合录井仪实时采集钻井的各种工程参数和地质参数，现场人员根据这些宝贵的井场实时数据开展石油钻井的地质预报和工程预报工作。如果将井场实时数据实时远程传输到基地中心进行存储管理，那么基地端的各类专家和高性能的设备等优越条件将能开展石油录井的二次预警预报、故障分析、历史数据追踪、多井对比、区域研究等工作，因此井场实时数据在基地端的实时高效存储管理非常重要。

石油井场实时数据的采集周期为1秒/次，每口井采集参数100个左右，若有300口井，那么每天将产生25GB左右的海量实时数据，因此数据库应具有测点数量多、存储量大、时效性强的特性才可胜任石油井场实时数据的存储管理工作。目前，石油井场实时数据在基地端的存储采用关系数据库系统实现，系统运行初期，数据量小，存储间隔较长，基本能够满足用户需求；但随着数据量增大，用户要求提高，特别是考虑到石油井场实时数据现在存储的极高要求，关系数据库几乎无法胜任，原因在于关系数据库插入速度慢，维护困难，不能满足实时应用的需求。

在传统应用领域上，关系型数据库以严格的数学基础，简单清楚的概念，便于理解和使用的操作获得了巨大的成功，然而在现代工程(尤其是在工业控制领域)和时间关键型的应用领域面前，却显得束手无策。为了获得对写入、更新与查询极快的响应，满足实时应用的需要，将数据库和实时系统两者的概念、技术、方法和机制的无缝结合，产生了实时数据库RTDB(Real Time Database)。与传统的关系数据库相比，实时数据库系统除了在重视数据一致性之外，还突出地强调了整个系统的实时性。实时数据库的特性：具有海量数据的存储能力，超高速的采集、存储和检索功能，高效的数据压缩比，高度灵活的可扩展性，强大的容错机制，可靠的稳定性。

在现有技术中，作者为“王克庭、黄嘉珀”，文献来源为“中国石油化工集团公司石家庄炼油化工股份有限公司、国家电力公司电力自动化研究院”，出版日期为“1999年5月”的中国期刊公开了一篇题名为“石油化工生产实时信息系统与实时数据库”的期刊文件，该期刊文件的摘要公开了“对用于国内石化企业的实时数据库及石油化工生产实时信息系统作了比较系统的讨论与研究，提出了一种符合中国国情的系统模式、结构与实现方案。该方案在中国石油化工集团公司石家庄炼油化工厂投运以来，平衡了全厂的生产，提高了全厂生产运行水平，在实践中得到运用与验证”，但上述期刊文件没有解决如何将实时数据库应用到石油井场实时数据存储管理领域中的相关技术，并且实时数据库应用到石油井场实时存储管理中还存在许多困难，例如如何进行石油井场实时数据的写库服务、如何进行石油井场实时数据的发布等，而仅靠目前采用的关系数据库，在系统运行初期，数据量小，存储间隔较长，还能基本满足用户需求；但随着数据量增大，用户要求提高，特别是考虑到石油井场实时数据现在存储的极高要求，关系数据库几乎无法胜任，原因在于关系数据库插入速度慢，维护困难，不能满足实时应用的需求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种基于工业实时数据库的石油井场实时数据存储管理方法，本发明针对石油井场实时数据具有测点数量多、存储量大、时效性强等高要求的特点，将实时数据库与石油井场实时数据存储管理领域有机结合，满足了基地端用户对石油井场实时数据的存储管理需要，可为井场实时数据提供海量数据的存储能力，超高速的采集、存储和检索功能，高效的数据压缩比，高度灵活的可扩展性，强大的容错机制，可靠的稳定性，并可将实时数据库中的录井数据超高速地读取发布，保障基地端对井场实时数据的多方位需求。

本发明是通过采用下述技术方案实现的：

一种基于工业实时数据库的石油井场实时数据存储管理方法，其特征在于：包括工业级实时数据库产品、石油井场实时数据库模型、石油井场实时数据写库服务程序和石油井场实时数据发布接口程序，其中，石油井场实时数据库模型创建在工业级实时数据库产品上，所述石油井场实时数据写库服务程序将从消息中间件传输接收的数据进行分离，然后写入到实时数据库中，最后利用石油井场实时数据发布接口程序将实时数据库中的数据发布出去，供其他应用系统使用。

所述工业级实时数据库产品，是石油井场实时数据的存储管理的载体软件，属于现有技术。

所述石油井场实时数据库模型，其数据格式采用标签的方式记录数据，在实时数据建模中，通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系，对实时数据的操作模拟成表的操作，共涉及两张模拟表：

表一：iHTags存储了所用标签的数据字典，包含标签名、标签描述、标签类型和标签精度信息，通过该标签查询出某井场的实时参数，取得相应的中文描述；

表二：iHRawData存储了所用标签的值，包含标签名、标签值、以及时间戳信息，通过该表的信息，取得实时数据某个时刻的值。

所述石油井场实时数据写库服务程序是：采用ole db或SDK方式进行访问石油井场实时数据库模型，然后将消息中间件接收到的实时数据进行分离，然后将分离后的数据写入到石油井场实时数据库模型的表二中，重复实时数据分离和写入的操作，直到结束。

所述石油井场实时数据发布接口程序是，接收到用户端检索条件后，将实时数据库中相应的井场实时数据发布出去，供其他应用软件使用。

所述石油井场实时数据发布接口程序包括单井参数查询服务接口、单井实时数据查询服务接口、单井历史数据查询服务接口、单井历史告警服务接口和多井告警服务接口，利用相应接口和查询条件，从实时数据库中读出相应录井数据。

所述单井参数查询服务接口根据井场编号，查询某井场提供哪些实时参数。

所述单井实时数据查询服务接口根据井场编号及需要查看的实时数据参数集合，输出该井单井当前实时数据的值。

所述单井历史数据查询服务接口根据井场编号和时间范围，以及需要查看的实时数据参数集合，输出该井单井大于该起始时间的参数集的历史数据。

所述单井历史告警服务接口根据井场编号，和时间范围，输出该大于起始时间的报警信息。

所述多井告警服务接口输出所有井场当前报警信息状态。

所述的消息中间件，属现有技术，主要功能是在应用程序之间提供可靠的消息传送，这些消息可以在不同的网络协议、不同的计算机系统和不同的应用软件之间传递。

本发明的有益效果表现在：

1、本发明与现有技术相比，针对石油井场实时数据测点数量多、存储量大、时效性强等高要求的特点，本发明采用“石油井场实时数据库模型创建在工业级实时数据库产品上，石油井场实时数据写库服务程序将从消息中间件传输接收的数据进行分离，然后写入到实时数据库中，最后利用石油井场实时数据发布接口程序将实时数据库中的数据发布出去，供其他应用系统使用”的技术方案，实现了将实时数据库与石油井场实时数据存储管理领域有机结合，满足了基地端用户对石油井场实时数据的存储管理需要，可为井场实时数据提供海量数据的存储能力，超高速的采集、存储和检索功能，高效的数据压缩比，高度灵活的可扩展性，强大的容错机制，可靠的稳定性，并可将实时数据库中的录井数据超高速地读取发布，保障基地端对井场实时数据的多方位需求。通过系统的运行分析，系统较成熟，可在石油及以外的行业推广运用，成为新的经济增长点。

2、本发明中，石油井场实时数据库模型采用标签的方式记录数据，并且在实时数据建模中，通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系，对实时数据的操作模拟成表的操作，共涉及两张模拟表，表一取得了相应的中文描述，表二取得了实时数据某个时刻的值，采用这样的方式后，即使随着数据量的增大，用户要求的提高，本发明也能完全胜任，标签命名规则来建立该标签与井场的关联关系，速度快，维护简单，能随时满足实时应用的需求。

3、本发明中，石油井场实时数据写库服务程序，采用ole db或SDK方式进行访问石油井场实时数据库模型，然后将消息中间件接收到的实时数据进行分离，然后将分离后的数据写入到石油井场实时数据库模型的表二中，重复实时数据分离和写入的操作，直到结束，这样的方式，与现有技术相比，写库方式更为简单，存储的速度更为快捷，能随时满足实时应用的需求。

4、本发明中，石油井场实时数据发布接口程序，接收到用户端检索条件后，将实时数据库中相应的井场实时数据发布出去，供其他应用软件使用，包括单井参数查询服务接口、单井实时数据查询服务接口、单井历史数据查询服务接口、单井历史告警服务接口和多井告警服务接口，这样的方式，与现有技术相比，数据的发布更为快速，且针对用户端不同的检索条件，利用不同的子接口，能及时将实时数据库中相应的井场实时数据发布出去，供其他应用软件使用。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，其中：

图1为本发明的系统逻辑构成图

图2为石油井场实时数据写库服务程序系统流程图

图3为本发明的石油井场实时数据写库服务程序系统流程图

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本发明涉及一种基于工业实时数据库的石油井场实时数据存储管理方法，包括工业级实时数据库产品、石油井场实时数据库模型、石油井场实时数据写库服务程序和石油井场实时数据发布接口程序，其中，石油井场实时数据库模型创建在工业级实时数据库产品上，所述石油井场实时数据写库服务程序将从消息中间件传输接收的数据进行分离，然后写入到实时数据库中，最后利用石油井场实时数据发布接口程序将实时数据库中的数据发布出去，供其他应用系统使用。

实施例2

如图2所示，石油井场实时数据写库服务程序系统流程图，程序启动，首先采用ole db方式连接实时数据库，接着将消息中间件接收到的实时数据进行分离，然后将分离后的字段数据写入到实时数据库的表二中，最后进行字段分离和写入的操作，直到结束，其他同实施例1。

实施例3

如图3所示，石油井场实时数据发布接口程序流程图，程序启动，首先选择相应子接口，接收查询检索条件，接着选择单井参数查询服务接口、单井实时数据查询服务接口、单井历史数据查询服务接口、单井历史告警服务接口和多井告警服务接口中任一个子接口程序，然后根据查询检索条件，利用选择的子接口程序读出相应的实时数据库中的数据，最后将数据发布到其他应用软件中，于是石油井场实时数据发布接口程序流程结束，其他同实施例2。

实施例4

参照说明书附图1、2和3，作为本发明的最佳方式，本发明包括工业级实时数据库产品、石油井场实时数据库模型、石油井场实时数据写库服务程序、石油井场实时数据发布接口程序。石油井场实时数据库模型创建在工业级实时数据库产品上，利用石油井场实时数据写库服务程序将从消息中间件传输接收的数据进行分离，然后写入到实时数据库中，最后利用石油井场实时数据发布接口程序可将实时数据库中的数据发布出去，供其他应用系统使用。

工业级实时数据库产品，是石油井场实时数据的存储管理的载体软件，国内外品牌众多，用户可根据自己的应用要求选择相应性价比的产品。国内实时数据库品牌比较有代表性的有紫金桥软件公司的RealDB、上海麦杰科技股份有限公司“openPlant实时数据库”、浙江中控软件技术有限公司“ESP-iSYS实时数据库”、北京中科启信软件技术有限公司“Agilor实时数据库”；国外实时数据库如GE Fanuc的iHistorian，美国OSI公司PI产品等等。

石油井场实时数据库模型，由于其访问方式不同于专业数据库，弱化了数据之间关联逻辑关系，其数据格式是采用标签的方式记录数据，一个标签只能记录某类数据项，在实时数据建模中，通过标签的命名规则来建立该标签与井场的关联关系。

对实时数据的操作模拟成表的操作，在本需求中涉及两张模拟表。

表一：iHTags存储了所用标签的数据字典包含标签名、标签描述、标签类型、标签精度等信息。通过该标签查询出某井场的实时参数，取得相应的中文描述等。

表二：iHRawData存储了所用标签的值，包含标签名、标签值、以及时间戳等信息，通过该表的信息，我们将取得实时数据某个时刻的值。

石油井场实时数据库模型中涉及到字段项包括：中文名称，日期，时间，井深，垂直井深，钻井液迟到井深，钻头进尺，大钩负荷，钻时，钻压，地面转盘转速，扭矩，立管压力，套管压力，泵冲数1，泵冲数2，泵冲数3，泵冲数4，入口流量，出口流量，入口密度，出口密度，入口温度，出口温度，入口电导，出口电导，1号池体积，2号池体积，3号池体积，4号池体积，5号池体积，6号池体积，7号池体积，8号池体积，9号池体积，10号池体积，11号池体积，12号池体积，13号池体积，14号池体积，起下钻池体积，总池体积，泥浆溢漏，总烃含量，C1含量，C2含量，C3含量，iC4含量，nC4含量，iC5含量，nC5含量，迟到时间，氢气，二氧化碳，平均二氧化碳，氦气，DC指数，Singma指数，当量密度，H₂S含量1，H₂S含量2，H₂S含量3，H₂S含量4，H₂S含量5，闭合距，井斜，方位角，钻头牙磨指数，钻头轴磨指数，Sigma指数趋势值，大钳扭矩，大钩高度，大钩速度，钻头位置，井眼标识，划眼井深，钻井状态，上米钻时，上米钻速，钻头直径，纯钻时间，微钻时，钻头总转数，瞬时钻速，HS值，PHS值，抽吸压力，激动压力，测斜南北位移，测斜东西位移，测斜垂直井段长，测斜垂直井段增量，测斜狗腿度，测斜增斜率，钻具重量，钻具总长，钻具内容积，水马力，冲击力，D指数，正常D指数趋势值，DC指数地层压力梯度，总泵冲，钻井天数，瞬时成本，轴承系数，井眼体积，钻头成本，DC指数地层孔隙度，Sigma指数地层破裂压力梯度，成本。

石油井场实时数据写库服务程序，是将消息中间件接收到的实时数据进行分离，然后采用ole db或SDK等方式进行访问实时数据库，将分离后的数据写入到实时数据库的表二中。

石油井场实时数据发布接口程序，接收到用户端检索条件后，将实时数据库中相应的井场实时数据发布出去，供其他应用软件使用。石油井场实时数据发布接口程序包括单井参数查询服务接口、单井实时数据查询服务接口、单井历史数据查询服务接口、单井历史告警服务接口和多井告警服务接口，共计5个接口。

单井参数查询服务接口根据井场编号，查询某井场提供哪些实时参数；单井实时数据查询服务接口根据井场编号及需要查看的实时数据参数集合，输出该井单井当前实时数据的值；单井历史数据查询服务接口根据井场编号和时间范围，以及需要查看的实时数据参数集合，输出该井单井大于该起始时间的参数集的历史数据；单井历史告警服务接口根据井场编号，和时间范围，输出该大于起始时间的报警信息；多井告警服务接口输出所有井场当前报警信息状态。