基于移动终端的油气开发数据采集模式探索

张苏 张桂凤 黎萌 张华义 陈果

[摘    要] 为了实现油气开发生产环节中产生的数据得到及时、准确、全面的采集，避免在基层存在多个相互独立的系统均有数据采集模块，导致员工重复录入和错误录入等问题，通过调研某油田企业目前数据资源管理现状，剖析了传统的数据采集模式，即“生产物联网系统或SCADA系统自动采集+人工集中手动录入”，发现其尚未在数据发生的作业区层级建立一套统一的、便利的、全面的数据采集模式。文章通过建立一套覆盖作业区管理层级和一线操作层级的优化通用管理流程，将日常数据采集融入流程中，借助于移动终端和云网端各类应用，提出了一套全新的数据采集模式，即“生产物联网系统或SCADA系统自动采集+日常操作中现场实时数据录入”，彻底解决数据重复录入和错误录入等问题，减轻了员工工作量，提升了工作效率，优化了生产管理方式。

[关键词] 移动终端;数据采集;通用流程;作业区

1      信息化时代数据资源的重要性

随着信息化时代的不断发展，数据在行业中的重要性是不言而喻的，它是一个企业的灵魂，是精准的营销和良性发展的支撑和探索。如果企业想持续性的发展就应该懂得重视数据、分析数据、用数据说话。在石油行业中，雪佛龙公司对储层分析的识别过程中使用了地震数据分析，并正在寻找能够更精确地使用更多数据的方法。巴西国家石油公司利用测井数据，来预测非常规井的产量，并通过衡量模型的预测精度，来客观地评价模型。挪威某石油公司通过分析设备运行的大量实时数据，找出设备的最佳维保周期，对维保作业停机计划进行优化，实现设备维保周期最大化，同时减少设备因超负载运转而导致的故障发生。在信息化时代和大数据云计算的背景下，数据凸显出日益重要的作用，如何准确完整快捷地采集各类数据是摆在石油行业各领域面前的重要问题。

2      油田公司数据资源管理现状

随着石油勘探开发工作的不断深入，国内油田数据呈现爆炸性增长，包括地质、测井、物探、开发等各个环节中积累的数据。在油气开发生产环节，目前油田公司尚未建设统一的覆盖作业区及生产一线井站的管理信息系统，未能实现各类数据分类录入、避免数据重复录入和二次录入等问题。已建的各类集团统建和公司自建信息系统，仅在作业区及以下设置数据录入和审核等业务流程，尚未考虑作业区生产信息化管理需求，且基于业务主导和垂直管理模式建設的信息系统导致信息孤岛和数据重复加载，亟需转变思路，实现数据集中采集、数据共享支撑各类业务管理信息系统。

2.1   信息系统运行现状

A2系统实现了单井生产数据采集、部分动态监测数据采集和配产配注和开发井产能建设核心数据采集。A5系统主要包括采油气工程和地面工程业务两大部分。采油气工程业务包括：规划方案管理、完井管理和采油生产管理等;地面工程业务包括前期管理、地面建设管理、地面生产管理、综合管理等。目前涉及录入的数据包括集输与处理系统动态、静态数据，水处理系统动态、静态数据，加药记录维护等。

一线场站基础资料标准化系统实现的主要功能包括：数据采集、报表生成、报表审核。数据采集包括两种方式：一是生产类数据从信息化平台自动获取;二是非生产类数据，系统提供录入界面，由场站人员手动填报。实现了数据采集、报表生成和审核功能。

2.2   传统数据采集模式

目前油田公司的实时数据多由物联网或SCADA系统自动采集，其余大量的数据需要通过人工采集集中录入，首先需要一线场站员工在巡检或维护过程中记录数据，再在值班室或中心井站集中录入，如图1所示。传统的人工采集模式缺点：一是数据采集和上报的规范未进行控制;二是未明确数据采集和上报的岗位和时间等;三是大量的数据需要集中录入增加了员工的工作量;四是人工记录容易导致数据不准确。

3      基于移动终端的作业区数据采集模式

在油气生产过程中，一线员工使用移动终端能够完成覆盖生产现场核心业务的全部工作内容，本文重点研究了数据采集方面的应用。通过建设面向作业区基础工作管理为核心的工作管理流程，强化操作（作业）过程指导，将数据采集融入工作过程。

3.1   移动终端应用框架设计

本文在移动应用技术架构中，保持系统整体的SOA架构思想，利用数据服务层提供的公共数据服务和专业应用数据服务支持移动应用需求。基于Android应用开发基础技术体系实现移动端应用功能开发，如图2所示。

数据源层：通过SOA技术平台中的DSB产品，获取发布在DSB服务总线上来源于A1、A2、A5、A11、井下作业管理系统的专业数据;通过SOA架构的数据访问框架，统一安全认证，提供组件化动态配置，数据持久化透明，数据缓存机制，为应用服务层封装了Web Service服务接口。

数据服务层：集成到企业服务总线上的基础公共数据服务，以及按照SOA服务标准规范开发的系统基础业务数据服务;基于SOA松耦合特性，需要对各种服务进行注册，以方便服务提供者发布自己的服务、服务消费查找所需的服务。服务注册中心需要提供分类管理能力，实现对服务的搜索。

移动应用技术：基础技术（应用程序基础框架）是Android应用开发的基础，该层提供了很多的核心功能组件，应用程序可以直接使用其提供的组件快速应用到程序中，也可以通过继承实现个性化的拓展。如Activity Manager管理各个应用程序的生命周期以及通常的导航回退功能。Content Provider通过内容提供器可以在不同的应用程序之间存取或者分享数据。View System构建应用程序界面的基本组件。核心模块：提供了数据服务层和移动应用组件层之间的数据交互接口统一封装，组件消息事件管理。

3.2   移动终端部署框架设计

部署架构采用“云+网+端”部署模式，部署统一的应用服务器和数据服务器，现场操作人员采用移动终端、站场人员利用PC桌面，借助于网络来使用云端的各类应用。

应用服务器与数据库服务器：利用虚拟服务器软件，将应用服务器和数据服务器统一部署，实现系统云网端部署。

办公计算机：系统各类管理用户通过有线网络，使用各类应用。

移动终端：在工作现场无公用网络支持的情况下，一线井站用户在作业区或中心站将工作有关的信息下载到移动终端上;操作时通过按照下载的操作步骤等信息，实现对现场工作的支持，记录工作结果并进行暂存;在工作完成后，在作业区或中心站将与工作有关的操作结果上传到系统中，如图3所示。

3.3   优化管理流程，构建全新的数据采集模式

根据作业区日常工作特点，将基础工作相关的管理流程归纳为巡回检查、常规操作、分析处理、维护保养、检查维修（施工作业）、变更管理、属地监督、作业许可管理、危害因素辨识、物资管理等10大类通用管理流程。

本文以巡回检查为例，分析如何实现数据采集。图4为巡回检查流程图，此流程可完成场站和管线定期进行巡回检查。如：单井站（井口区、药剂加注区、水套炉加热区、分离计量区等）、脱水站（三甘醇脱水装置区、分子筛脱水装置区）、电力线及电力设施巡检等。此流程在巡检记录填报功能点处可以完成人工采集数据项采集，如单井员工日常巡检，可完成药剂加注记录填报等数据;脱水站员工日常巡检，可完成三甘醇脱水装置运行日报表和分子筛脱水装置运行日报表等数据。

4      現场移动终端应用场景设计

如图6所示，一线井站操作用户根据任务来源，进行作业前准备，并由作业监督人在移动终端上进行确认。在现场操作的过程中，作业监督人员对现场操作进行作业安全风险提示和操作步骤确认。在作业过程中，系统向移动终端推送工作对象有关的运行、维护、保养及隐患信息提示，在操作完成后，作业监督根据系统推送的录入界面进行与工作有关的数据录入工作。

5      结论及建议

本文研究的基于移动终端的数据采集模式，不仅可以在数据第一现场进行录取，并按需为各类信息系统提供数据支持，减少了不必要的数据传递环节，提高了各层级业务管理和分析研究中的数据准确性。该模式还消除交叉重复的数据录入，直接降低一线员工的工作量。但是要实现本文提出的数据采集模式，需要在作业区层级建立一套覆盖作业区及生产一线井站的管理信息系统，整合作业区范围内各类信息系统的数据采集，实现作业区层级一套系统完成所有数据采集工作，其余相关系统可以通过接口等方式接收数据，消除原来各自独立地在作业区采集录入数据的弊病。

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