錢浩東，王 鵬，張治發(fā)

（中國(guó)石油集團(tuán)川慶鉆探工程有限公司鉆采工程技術(shù)研究院，四川 德陽 618300）

1 EISS 系統(tǒng)概述

工程作業(yè)智能支持系統(tǒng)（Engineering Opertion Intelligent Support System，EISS）是中石油集團(tuán)油田技術(shù)服務(wù)有限公司以“川慶鉆探一體化平臺(tái)”為藍(lán)本，在優(yōu)化鉆探企業(yè)各系統(tǒng)功能基礎(chǔ)上，經(jīng)過多年技術(shù)攻關(guān)，研發(fā)出具有中油技服特色、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信息化平臺(tái)［1］。EISS 系統(tǒng)是信息技術(shù)與鉆井完井工程技術(shù)的最佳結(jié)合技術(shù)成果，涵蓋的專業(yè)從鉆井逐步拓展到錄井、井下作業(yè)和測(cè)井等專業(yè)，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍和功能，功能項(xiàng)有66 項(xiàng)，功能點(diǎn)有936 個(gè)，核心功能實(shí)現(xiàn)了三維可視化［2］。截至目前，中油技服ZJ50 以上鉆機(jī)全面配套井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集器，實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井完井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的統(tǒng)一管控。同時(shí)，作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)廣泛應(yīng)用視頻監(jiān)控和視頻會(huì)議，EISS 系統(tǒng)累計(jì)覆蓋中油技服18 349口井，3 517 個(gè)基層隊(duì)（鉆井8 249 口，部署940 個(gè)作業(yè)隊(duì)；錄井5 595 口，1 376 個(gè)作業(yè)隊(duì)；井下4 505 口井，1 201 個(gè)作業(yè)隊(duì)）。

EISS 系統(tǒng)始建于2013 年，使用C#語言和Oracle 數(shù)據(jù)庫和PI 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫開發(fā)了asp.net 架構(gòu)程序，系統(tǒng)架構(gòu)見圖1。該平臺(tái)在當(dāng)年具有一定的先進(jìn)性［3］，但經(jīng)過多年的使用，特別是在2019 年中油技服大規(guī)模推廣使用后，平臺(tái)出現(xiàn)了以下問題。

圖1 現(xiàn)有EISS 系統(tǒng)架構(gòu)

①C/S 版系統(tǒng)采集端，軟件部署煩瑣，升級(jí)麻煩，數(shù)據(jù)同步穩(wěn)定性較差。②主平臺(tái)系統(tǒng)開發(fā)沒有進(jìn)行前后端分離，代碼復(fù)用率較低，隨著后期更多應(yīng)用開發(fā)部署，會(huì)給后端系統(tǒng)造成更大的負(fù)荷。③在多年的版本迭代過程中，只是對(duì)軟件功能進(jìn)行新增和優(yōu)化升級(jí)，并未對(duì)系統(tǒng)架構(gòu)進(jìn)行更新升級(jí)。④隨著實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)劇增，系統(tǒng)開銷不夠?qū)е抡麄€(gè)系統(tǒng)開銷過大，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)的存儲(chǔ)與發(fā)布采取集中處理方式，隨著用戶、作業(yè)井增加，數(shù)據(jù)變得滯后，數(shù)據(jù)刷新不及時(shí)，服務(wù)壓力增加，嚴(yán)重影響生產(chǎn)監(jiān)控，系統(tǒng)存在崩潰的風(fēng)險(xiǎn)。⑤現(xiàn)有數(shù)據(jù)管理的格式較少，非關(guān)系數(shù)據(jù)格式利用率低，系統(tǒng)對(duì)接數(shù)據(jù)庫的程序開發(fā)量大。⑥系統(tǒng)語言跨平臺(tái)兼容性差。隨著計(jì)算機(jī)編程技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展，為了跟上信息技術(shù)發(fā)展的步伐，對(duì)EISS系統(tǒng)從系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)管理模式和運(yùn)行管理模式等方面進(jìn)行轉(zhuǎn)變升級(jí)，實(shí)現(xiàn)云化部署，從而提升用戶體驗(yàn)性能，并有效降低運(yùn)維成本。

2 系統(tǒng)架構(gòu)的優(yōu)化方案

2.1 優(yōu)選系統(tǒng)架構(gòu)

當(dāng)前，微軟最新一代架構(gòu).NET 5 統(tǒng)一了.NET Framework和.NET Core，可以進(jìn)行跨平臺(tái)應(yīng)用程序開發(fā)，同時(shí)新的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（Internet Technology，IT）時(shí)代已經(jīng)來臨，容器、Kubernetes、DevOps、微服務(wù)、云原生是技術(shù)發(fā)展的方向，其中容器技術(shù)是基石［4］。軟件系統(tǒng)采用.NET 5 架構(gòu)開發(fā)和Docker 容器部署的模式具有體積更小、占用資源更少、啟動(dòng)速度更快、容器感知低配運(yùn)行等先進(jìn)特性（見圖2）。為此，EISS系統(tǒng)架構(gòu)升級(jí)選用微軟最新一代架構(gòu).NET 5，前端開發(fā)采用微服務(wù)、組件化和前后端分離的模式，在井場(chǎng)用Docker 容器進(jìn)行部署，使系統(tǒng)升級(jí)部署和整個(gè)系統(tǒng)資源開銷更低；微服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度可控、每一個(gè)模塊獨(dú)立部署、技術(shù)選型靈活、單個(gè)模塊發(fā)生錯(cuò)誤不影響全局并滿足業(yè)務(wù)的橫向擴(kuò)展；對(duì)一些公共模塊進(jìn)行組件化開發(fā)，提高開發(fā)效率、復(fù)用效率和運(yùn)行維護(hù)效率。例如，井結(jié)構(gòu)圖繪制可做成一個(gè)“微服務(wù)”，在平臺(tái)的其他系統(tǒng)中要用到此服務(wù)時(shí)可以直接調(diào)用，而不用再重復(fù)寫代碼，這可以很大程度上降低系統(tǒng)各個(gè)功能的耦合性，使數(shù)據(jù)相互獨(dú)立，從而提高功能內(nèi)部的聚合性。通過前后端分離開發(fā)可以優(yōu)化團(tuán)隊(duì)資源配置，少量后端工程師配合大量前端開發(fā)工程師就可以完成軟件系統(tǒng)的開發(fā)，前端開發(fā)可以不涉及油田相關(guān)專業(yè)知識(shí)，通過調(diào)用后端的Web API 接口進(jìn)行頁面開發(fā)；后端專注于油田相關(guān)專業(yè)知識(shí)、相關(guān)專業(yè)算法，優(yōu)化設(shè)計(jì)模式和程序架構(gòu)，為前端提供高效的接口；后端采用.NET 5 跨平臺(tái)開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全面云化及跨平臺(tái)部署［3］。

圖2 新一代EISS 系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 改變數(shù)據(jù)管理模式

目前，EISS 系統(tǒng)管理了大量多元化的專業(yè)數(shù)據(jù)信息，較多非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)雖然入了庫，但不能有效利用，造成鉆井、錄井、測(cè)井、井下作業(yè)以及設(shè)備信息等很多非結(jié)構(gòu)化信息不能在管理平臺(tái)上得到深化應(yīng)用。對(duì)此，可以建設(shè)集鉆井、錄井、測(cè)井、井下作業(yè)、設(shè)備信息和生產(chǎn)流程于一體的EISS 數(shù)據(jù)湖，以原始格式存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和二進(jìn)制數(shù)據(jù)，滿足數(shù)據(jù)接入、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)搜索、數(shù)據(jù)治理、數(shù)據(jù)質(zhì)量和安全管控的核心需求。按照中石油勘探開發(fā)夢(mèng)想云發(fā)布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)將EISS 數(shù)據(jù)湖中的數(shù)據(jù)快速推送到總部夢(mèng)想云平臺(tái)［5］。

2.3 建立數(shù)據(jù)中臺(tái)，改變傳統(tǒng)的運(yùn)行模式

可通過建立數(shù)據(jù)中臺(tái)，改變傳統(tǒng)的前后臺(tái)信息處理模式，進(jìn)一步提高開發(fā)效率。前端應(yīng)用通過井筒數(shù)據(jù)中臺(tái)獲取專業(yè)數(shù)據(jù)服務(wù)，數(shù)據(jù)中臺(tái)根據(jù)各專業(yè)的需求，對(duì)海量、多源的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、計(jì)算、存儲(chǔ)、加工，建立統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和口徑，把數(shù)據(jù)統(tǒng)一之后，以標(biāo)準(zhǔn)形式存儲(chǔ)，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)層。同時(shí)需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)中臺(tái)的建設(shè)，可以將使用頻次較高的業(yè)務(wù)組件化，部署在中臺(tái)，前臺(tái)需求發(fā)出后，可以調(diào)用業(yè)務(wù)中臺(tái)各個(gè)公共的組件進(jìn)行快速構(gòu)建。例如，建立區(qū)域性井漏數(shù)據(jù)中臺(tái)，可以對(duì)已入庫的鉆井和地質(zhì)信息進(jìn)行抽取，并用人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)找出井漏發(fā)生時(shí)的相關(guān)井筒數(shù)據(jù)的特征，建立區(qū)域井漏的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范信息層，方便數(shù)據(jù)預(yù)警時(shí)及時(shí)調(diào)用；建立井漏業(yè)務(wù)分析中臺(tái)，前臺(tái)請(qǐng)求發(fā)出后不再經(jīng)過后臺(tái)和前臺(tái)，在中臺(tái)就可完成相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，這樣系統(tǒng)的響應(yīng)速度將大幅提高。前臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)只需要投入少量人力成本，就可以快速完成新系統(tǒng)的研發(fā)和上線。同時(shí)還可以探索建立技術(shù)中臺(tái)，以進(jìn)一步提高平臺(tái)的管理效率；后期隨著系統(tǒng)工作平臺(tái)陸續(xù)上線，繼續(xù)構(gòu)建技術(shù)中臺(tái)，進(jìn)一步優(yōu)化調(diào)配平臺(tái)上的資源。

3 應(yīng)用效果

新一代的EISS 數(shù)據(jù)采集和工程作業(yè)智能支持系統(tǒng)使用.NET 5 架構(gòu)，采取微服務(wù)、組件化和前后端分離的模式，用搭積木的方式開發(fā)系統(tǒng)、云化部署系統(tǒng)，通過數(shù)據(jù)中臺(tái)服務(wù)訪問數(shù)據(jù)湖，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、手工數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。目前，新的系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)已建立，平臺(tái)響應(yīng)速度大幅提高，系統(tǒng)響應(yīng)速度提高了100%，系統(tǒng)崩盤的風(fēng)險(xiǎn)基本解除。將來新平臺(tái)完全上線后將助力實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作業(yè)過程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程異常的響應(yīng)速度，通過專家會(huì)診優(yōu)化技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)鉆完井作業(yè)前后方協(xié)同、安全管控、人員管控和輔助決策，提高生產(chǎn)組織和作業(yè)效率，為中油技服的數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型、智能化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。