盧忠沅 陳 蓉 黎 強(qiáng) 李英林 任慧寧 李 剛 雨 松

(①中國石油塔里木油田分公司油氣工程研究院；②中國石油測井有限公司塔里木分公司； ③中國石油渤海鉆探第一錄井公司；④中國石油渤海鉆探塔里木鉆井分公司)

0 引 言

數(shù)據(jù)作為信息化建設(shè)的重要支撐，是信息化建設(shè)的核心基礎(chǔ)，因此在信息化建設(shè)初期都是進(jìn)行數(shù)據(jù)資源的建設(shè)，數(shù)據(jù)又被稱為“金數(shù)據(jù)”，有些企業(yè)已經(jīng)提出數(shù)據(jù)是企業(yè)核心資產(chǎn)這一概念，充分說明了數(shù)據(jù)的重要性。沒有數(shù)據(jù)的信息化建設(shè)不是真正意義的信息化建設(shè)[1]，而沒有質(zhì)量保證的數(shù)據(jù)就是廢數(shù)據(jù)，不僅不能指導(dǎo)生產(chǎn)，反而會(huì)誤導(dǎo)生產(chǎn)。數(shù)據(jù)資源建設(shè)中數(shù)據(jù)質(zhì)量如何保證，已經(jīng)成為鉆井工程行業(yè)的難點(diǎn)工作。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)大部分為秒數(shù)據(jù)，幾秒一個(gè)數(shù)據(jù)，一天一項(xiàng)數(shù)據(jù)就近萬個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，靠人工審核是根本不可能完成的任務(wù)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的質(zhì)量也無法得到保證。因此，建立一套實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量運(yùn)行維護(hù)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的審核和糾錯(cuò)，對信息化建設(shè)變得異常重要。塔里木油田在進(jìn)行信息化建設(shè)的初期就認(rèn)識(shí)到數(shù)據(jù)的重要性，從一開始就對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、傳輸系統(tǒng)進(jìn)行完善，增加了幾項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制功能。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量的計(jì)算機(jī)監(jiān)測，使計(jì)算機(jī)成為數(shù)據(jù)質(zhì)量保證的重要手段，在實(shí)現(xiàn)智能化鉆井之前首先實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的智能化，為上層應(yīng)用提供保障。

1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制難點(diǎn)分析

對于特殊地域環(huán)境下，特殊管理體制下的塔里木油田，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的問題更加突出，主要體現(xiàn)在以下3個(gè)方面。

(1)塔里木油田“兩新兩高”下的甲乙方體制，為企業(yè)帶來活力的同時(shí)，也使現(xiàn)場施工隊(duì)伍龐雜，采集設(shè)備廠商、類型多種多樣，設(shè)備質(zhì)量參差不齊，僅錄井設(shè)備就有9個(gè)廠家30余種設(shè)備類型，給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化采集帶來一定難度。

(2)塔里木盆地面積廣闊，其中有33.7×104km2為沙漠，占整個(gè)盆地面積的60%。盆地人煙稀少，干燥炎熱，沙塵天氣多，人文和氣候條件十分惡劣。因此傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)十分困難，目前以衛(wèi)星傳輸為主的傳輸模式必然面臨更多挑戰(zhàn)，甚至在春秋沙塵暴嚴(yán)重的季節(jié)，傳輸網(wǎng)絡(luò)常常處于“罷工狀態(tài)”。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸鏈路長，傳輸節(jié)點(diǎn)多，任何一項(xiàng)數(shù)據(jù)從采集設(shè)備到達(dá)后方數(shù)據(jù)庫都需要經(jīng)過5個(gè)傳輸節(jié)點(diǎn)。傳輸節(jié)點(diǎn)需要硬件支撐，也使硬件設(shè)備隨之增多，必然導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定的影響因素增多。

(3)信息化建設(shè)初期的數(shù)據(jù)采集維護(hù)工作量的增加，必然給現(xiàn)場技術(shù)人員帶來一定工作負(fù)擔(dān)，對信息化數(shù)據(jù)采集產(chǎn)生排斥心理[2]，因此數(shù)據(jù)采集不及時(shí)，設(shè)備維護(hù)不到位問題頻發(fā)，影響數(shù)據(jù)及時(shí)性和完整性。

在信息化建設(shè)初期，如何在如此惡劣的環(huán)境下進(jìn)一步改善和提高數(shù)據(jù)質(zhì)量，使數(shù)據(jù)質(zhì)量達(dá)到企業(yè)要求的標(biāo)準(zhǔn)成為實(shí)現(xiàn)信息化的首要問題[3]。

2 鉆井工程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理提升方法

2.1 數(shù)據(jù)采集源頭質(zhì)量控制

現(xiàn)場導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量問題的源頭因素主要有兩個(gè)：一是油田采集設(shè)備類型多，設(shè)備質(zhì)量參差不齊，很多采集設(shè)備還是20世紀(jì)90年代的硬件配置，采集設(shè)備死機(jī)情況時(shí)有出現(xiàn)；二是在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集前，現(xiàn)場采集設(shè)備都是脫網(wǎng)操作，現(xiàn)場人員對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)防護(hù)軟件缺乏必要維護(hù)[4]。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集后，井場采集設(shè)備進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)病毒的傳播，導(dǎo)致采集設(shè)備死機(jī)崩潰的問題進(jìn)一步惡化。

為解決以上問題，首先采集設(shè)備硬件配置亟待與信息化建設(shè)匹配。油田行業(yè)管理部門制定了采集設(shè)備配置標(biāo)準(zhǔn)，完善了鉆完井現(xiàn)場組網(wǎng)設(shè)備配套標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范鉆完井現(xiàn)場組網(wǎng)設(shè)備。如綜合錄井儀服務(wù)器軟/硬件設(shè)置最低配置門限，最低配置內(nèi)存1 G，處理器微軟E系列或其他品牌相當(dāng)?shù)呐渲?，硬盤空間500 G，操作系統(tǒng)Windows 7以上(服務(wù)商還在進(jìn)行維護(hù)的操作系統(tǒng))。對工控機(jī)也進(jìn)行了類似的規(guī)范，尤其是對一些配置過低的設(shè)備，要求服務(wù)方對設(shè)備更新?lián)Q代，滿足信息化建設(shè)要求后方能投入現(xiàn)場應(yīng)用。后期進(jìn)入市場的采集設(shè)備全部按照新規(guī)范進(jìn)行驗(yàn)收，不符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)的一律不準(zhǔn)進(jìn)入。其次，規(guī)范現(xiàn)場采集設(shè)備維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，采集設(shè)備必須配置網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)軟件，且安全防護(hù)軟件病毒庫必須進(jìn)行周期性更新，保證防護(hù)軟件的可靠性。有了規(guī)范的軟硬件配置，同期的數(shù)據(jù)中斷率由17.33%下降至目前的8.22%，大幅度降低了采集設(shè)備故障率，提高了數(shù)據(jù)采集的完整性。

2.2 兩段式斷點(diǎn)續(xù)傳

針對網(wǎng)絡(luò)原因?qū)е碌臄?shù)據(jù)質(zhì)量問題有兩個(gè)：一是現(xiàn)場數(shù)據(jù)的匯總傳輸終端機(jī)硬件配置較低，運(yùn)行維護(hù)機(jī)制的不健全，使傳輸終端機(jī)運(yùn)行非常不穩(wěn)定，宕機(jī)情況時(shí)有發(fā)生；二是由于傳輸網(wǎng)絡(luò)易受惡劣天氣影響，衛(wèi)星小站至衛(wèi)星總站，工控機(jī)至衛(wèi)星小站網(wǎng)絡(luò)頻繁中斷，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷嚴(yán)重，完整率低，不能滿足上層工程異常報(bào)警，優(yōu)化分析等功能的需求。

為了提高數(shù)據(jù)完整率，設(shè)計(jì)兩段式斷點(diǎn)續(xù)傳功能。其一，在前端設(shè)備采集終端機(jī)增加斷點(diǎn)續(xù)傳功能，負(fù)責(zé)采集設(shè)備至工控機(jī)數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳，如果采集端與工控機(jī)發(fā)生斷網(wǎng)情況或工控機(jī)宕機(jī)，采集設(shè)備對數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，網(wǎng)絡(luò)或工控機(jī)恢復(fù)工作后，將采集終端機(jī)已經(jīng)采集的數(shù)據(jù)全部發(fā)送至工控機(jī)；其二在工控機(jī)增加斷點(diǎn)續(xù)傳功能，負(fù)責(zé)工控機(jī)至后方數(shù)據(jù)庫斷點(diǎn)續(xù)傳，如果工控機(jī)與衛(wèi)星小站或衛(wèi)星小站與衛(wèi)星總站之間的網(wǎng)絡(luò)斷開導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能傳輸，已經(jīng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)在工控機(jī)進(jìn)行緩存，網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，能將工控機(jī)收集到的數(shù)據(jù)完整傳輸至后方數(shù)據(jù)庫。前端數(shù)據(jù)斷點(diǎn)續(xù)傳功能的實(shí)現(xiàn)，解決了網(wǎng)絡(luò)中斷后的數(shù)據(jù)中斷問題，數(shù)據(jù)完整性得到保證。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)路示意圖見圖1。

圖1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)路示意

2.3 計(jì)算機(jī)智能監(jiān)測+人工復(fù)核

龐大的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)量，依靠人工對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，是不可能實(shí)現(xiàn)的，需要轉(zhuǎn)變管理思路，探索一條依靠計(jì)算機(jī)自主實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測的智能化方式，才能保證信息化建設(shè)的穩(wěn)步推進(jìn)。目前正在使用的鉆完井決策支持系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)質(zhì)控模塊和傳輸鏈路監(jiān)測模塊負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)質(zhì)量和傳輸鏈路監(jiān)測與報(bào)警。數(shù)據(jù)質(zhì)控原理就是根據(jù)梳理實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)項(xiàng)值域范圍、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集時(shí)間節(jié)點(diǎn)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集井段節(jié)點(diǎn)等情況，為將要采集井的數(shù)據(jù)項(xiàng)、數(shù)據(jù)采集時(shí)間節(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)采集深度節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。一旦發(fā)生類似數(shù)據(jù)在設(shè)定的深度點(diǎn)未進(jìn)行采集，或采集數(shù)據(jù)超過值域范圍等問題，計(jì)算機(jī)將自動(dòng)報(bào)警，提示監(jiān)控人員及時(shí)關(guān)注相關(guān)數(shù)據(jù)項(xiàng)，再進(jìn)行人工干預(yù)。人工數(shù)據(jù)的復(fù)核由計(jì)算機(jī)報(bào)警發(fā)起，發(fā)現(xiàn)報(bào)警進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量報(bào)警原因分析，初步確定數(shù)據(jù)質(zhì)量原因后與現(xiàn)場監(jiān)督溝通數(shù)據(jù)問題，確定數(shù)據(jù)質(zhì)量問題后通知數(shù)據(jù)運(yùn)維人員，數(shù)據(jù)運(yùn)維人員通過遠(yuǎn)程或者到現(xiàn)場解決數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。

2.4 數(shù)據(jù)三級(jí)審核制度

數(shù)據(jù)三級(jí)審核制度旨在保證現(xiàn)場施工、資料上交、資料入庫三大環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)質(zhì)量。第一級(jí)，數(shù)據(jù)采集完成后，利用可視化技術(shù)，數(shù)據(jù)成圖成表?，F(xiàn)場監(jiān)督承擔(dān)現(xiàn)場實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)審核的第一級(jí)責(zé)任人，進(jìn)行第一級(jí)數(shù)據(jù)抽檢審核，主要利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的圖形、曲線與現(xiàn)場采集設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，鑒別數(shù)據(jù)壞點(diǎn)，如果發(fā)生數(shù)據(jù)壞點(diǎn)及時(shí)進(jìn)行糾正。第二級(jí)，數(shù)據(jù)回傳至后方數(shù)據(jù)庫后，數(shù)據(jù)監(jiān)測人員承擔(dān)事實(shí)數(shù)據(jù)審核的第二級(jí)責(zé)任人，對實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測跟蹤，發(fā)現(xiàn)問題數(shù)據(jù)立刻與現(xiàn)場監(jiān)督溝通，糾正問題數(shù)據(jù)。第三級(jí)，在數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)庫前，專業(yè)人員承擔(dān)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)第三級(jí)審核責(zé)任人，進(jìn)行最后抽檢，發(fā)現(xiàn)問題數(shù)據(jù)及時(shí)與數(shù)據(jù)監(jiān)測人員溝通，數(shù)據(jù)監(jiān)測人員將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與現(xiàn)場采集設(shè)備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行對比，并確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)與現(xiàn)場采集設(shè)備數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)一致，最后存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫。三級(jí)審核制度的實(shí)施，能有效發(fā)現(xiàn)5 min以上接收的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，提高實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確率。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程見圖2。

圖2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制流程

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況

塔里木油田計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)質(zhì)控功能在2019年年初正式上線使用，對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控；2019年6月發(fā)布鉆完井現(xiàn)場組網(wǎng)設(shè)備配套標(biāo)準(zhǔn)，對現(xiàn)場采集設(shè)備，傳輸設(shè)備進(jìn)行規(guī)范化管理；2020年年初啟動(dòng)數(shù)據(jù)質(zhì)量人工復(fù)核機(jī)制，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的人工干預(yù)。從圖3曲線來看，計(jì)算機(jī)監(jiān)測初期時(shí)中斷率有所下降，但沒有配套的規(guī)章制度和人工干預(yù)的中斷率仍然高于20%，后期相關(guān)的規(guī)章制度和規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后缺少人工干預(yù)的中斷率略有下降，仍然徘徊在20%左右，加入人工干預(yù)后中斷率從17%左右降至7%左右，效果十分明顯。

圖3 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)中斷率曲線

4 結(jié)束語

合格且高質(zhì)量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)是生產(chǎn)應(yīng)用的前提和基礎(chǔ)，因此實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制管理至關(guān)重要，建立一套適合企業(yè)實(shí)際情況的數(shù)據(jù)管理體系是信息化建設(shè)的重要基石。塔里木油田將數(shù)據(jù)作為油田重要資產(chǎn)，通過信息化初步建設(shè)，探索出一條適用于塔里木油田的數(shù)據(jù)管理方式。通過參數(shù)設(shè)置來控制數(shù)據(jù)質(zhì)量，仍然存在一定的缺陷，不能真正實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的自動(dòng)審核。本文作者認(rèn)為，未來有必要繼續(xù)提高自動(dòng)化和智能化數(shù)據(jù)質(zhì)量管理比例，例如借鑒氣象進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)管理辦法，加入Madsen-Allerup采用的數(shù)據(jù)空間質(zhì)量控制等方法，進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)質(zhì)量管理更加得心應(yīng)手。也可利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等大數(shù)據(jù)算法，通過大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量控制，這可能成為數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的又一方向。