浅析井场数据远程传输系统的设计与实现

赵恩普 刘晓晨

[摘 要]随着科技的不断进步和人们生活水平的提高，智能手机逐渐普及，WiFi/4G等无线网络服务技术也得到了快速发展，从而也出现了很多手机APP。手机APP以其移动性、灵活性的特点被各个领域而广泛应用，如移动缴费、移动办公、移动监控等应用方便工作人员随时随地开展工作，而不是仅仅局限于特定的环境，极大地提高了工作效率。本文介绍了1个井场信息服务手机应用系统，可实现井场信息在手机上实时查询及监控预警，是提高钻井作业施工现场管理水平的重要技术手段。

[关键词]井场；手机；APP；数据传输

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2018.18.031

[中图分类号]TP277.2 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2018）18-00-02

0 引 言

由于钻井井场环境的特殊性，油田勘探开发了各种信息管理系统，尤其是油田勘探开发钻井现场信息管理，需要实施远程、实时、移动式的掌控。井场信息远传系统，实现了通过APP实时访问和下载钻井现场的各类信息，包括钻井参数、录井参数、定向井参数、随钻测井参数和电缆测井参数。虽然可以借助于计算机、笔记本电脑等设备，通过局域网访问相关数据，但对于二线支持的技术人员和生产专业管理人员或主管领导来说，不可能24小时不间断坐在终端前浏览信息，指挥现场作业。但前线生产是不间断，因此需要一种方便快捷的方法，让技术或管理人员随时了解或掌握现场作业动态，满足生产管理需求。远程监控指挥、实时移动式办公必定会给油田企业的办公带来高速、高效、便捷的服务。为此开发了一套井场信息远程服务手机应用系统，以满足技术人员、管理人员或技术专家的需求，达到快速指导与管理现场作业的目的。

1 井场数据远程传输系统概述

井场数据远程传输系统是根据油田勘探开发、钻井现场生产、井控管理的实际需要和管理特点而设计的。系统架构采用嵌入式方式与C/S交互。传输方式采用WiFi或4G，只要带宽大于200 kB/s，即可满足使用需求。智能手机以无线方式直接从数据库中同步提取数据，形成直观的数据曲线、数字显示等，实现实时移动式浏览。井场远程数据传输APP可以分为数据传输实现与实时移动浏览软件设计两部分。

数据传输主要是直接从数据库中同步提取数据外输到智能手机上，提取的数据主要是井场钻井参数仪、综合录井仪和随钻定向/测井仪采集的数据，以供各级人员通过智能手机实时浏览相关信息。主要包括以下内容：①基于无线网络WiFi/4G实现，无论在钻探开发现场还是其他4G信号或WiFi能够覆盖的地域，实时提取接收终端计算机的数据；②优先使用WiFi网络，在WiFi覆盖范围之内利用WiFi传输数据，在WiFi覆盖范围之外利用4G传输数据；③使用加密技术保证数据传输的可靠性和安全性。

通过手机浏览相关数据，工作人员可以实时浏览井场的相关信息。在手机上主要可显示以下内容：①集合显示井场上多种自动采集设备的输出数据；②实时准确监视井场数据（无线信号满足时）；③具有液晶、曲线、仪表、报警、表格等多种显示格式；④具有参数报警设置功能，超出报警界限时进行声音报警提示；⑤具有中英文两种语言显示，具有单位转换功能；⑥用户可按照自身需要自由定制显示格式；⑦具有多井分发管理功能。

2 井场数据远程传输系统的总体要求和结构

2.1 系统总体要求

井场信息远程服务手机应用系统主要面向钻井现场人员以及各级管理人员，随时掌握钻井生产现场的情况，并便于查询相关历史信息。系统要满足以下性能要求：①在不同环境下均能够为钻井生产现场提供实时信息；②用户界面友好、操作方便；③安装简单，扩展性强，升级方便；④提供不同显示模式与多页面，以满足使用者的不同要求。功能流程如图1所示

2.2 系统结构

系统采用分层的数据模型，包括APP、Web Service、Data Server。在系统的数据模型中，底层为手机APP，面向各级使用人员，可以直用使用手机APP浏览相关信息；中间层为Web Service，用于接收手机APP的请求，向后台数据库发起查询请求；后台是Data Server，负责提供数据传送至APP中进行处理。

3 井场数据远程传输系统的详细设计

3.1 APP的设计与实现

3.1.1 APP软件设计流程

智能手机与服务器之間数据传输与接收方式的设计与开发等，主要包括局域网数据传输（WiFi技术）、3G/4G传输。系统采用WiFi与TCP/IP技术，实现无线网络连接，具备高速数据传输能力并具有一定的断点续传功能。系统还具备网络自动切换功能，有WiFi条件下优化使用WiFi，登录时具备用户身份认证与权限分级功能，保证访问安全。APP软件设计流程如图2所示。

3.1.2 功能模块设计

系统主要用于实时查询钻井现场信息，软件主要包括用户登录、井名信息查询、实时数据浏览和历史数据查询4个模块。

（1）用户登录。APP通过无线网络连接后台Data Server，根据登录用户的权限提供不同工作界面。

（2）井名信息查询。登录成功后首先以井名与更新时间进行索引，给出当前最新的深度和当前工况信息，让用户掌握现场的最新生产状态，点击关注的井名即可查询该单井信息。数据查询界面包括实时数据、现场模拟、仪表数据、时间数据曲线、深度数据曲线和报表信息等。

（3）实时数据。实时数据主要显示最新的现场生产数据，变化数据用不同颜色、方式进行强调显示。

（4）录井剖面。包括单井的地层、井深、颜色、岩性描述等信息，以柱状图形式进行显示。

3.1.3 移动APP软件的屏幕

移动APP软件主要包括以下6个屏幕。

（1）井场结构模拟图监视屏幕。该屏幕可显示施工状态、井名、模拟泵、各泥浆池的体积、立管压力和套管压力，还可以显示模拟地层数据，包括井深、钻头位置、大色高度、钻压、转盘转速及扭矩。每项参数均可设置报警门限，超出时将以深亮颜色闪烁显示，提示有紧急情况。

（2）实时仿真仪表监视屏幕。在显示施工状态、显示井名、井深的基本信息的基础上，实时仿真仪表显示：钻压仪表+大钩负荷仪表、立管压力仪表、扭矩仪表、套压仪表。仪表盘内包括刻度、仪表名称、单位、指针等，每1个表盘背景默认颜色不同并均可进行自定义修改。

（3）实时曲线显示监视屏幕。在显示施工状态、显示井名、井深的基本信息的基础上，实时曲线下设6项：钻井参数、气测参数、泵参数、液罐体积、钻井液性能和录井剖面。每屏能够同时显示多条参数曲线，每条曲线特性可自定义颜色、测量范围、线型。

（4）参数表格显示监视屏幕。参数表格显示下设7项：钻井参数、气测参数、泵参数、钻井液性能、岩屑描述和工况；

（5）实时参数显示监视屏幕。实时参数显示监视屏幕下设5个屏幕：钻井参数、气测参数、泵参数、液罐体积和钻井液性能。

（6）柱状图显示监视屏幕。实时柱状图显示下设5个屏幕：钻井参数、气测参数、泵参数、液罐体积和钻井液参数。

所有显示屏幕均可通过翻页实现多屏展示，每屏可显示多项参数数据，参数的显示顺序可随意调整，具有任意添加参数项功能，展示数据均具备按日历查询历史数据的功能。

3.2 Server端的设计与实现

Server端采用Web Service技术，软件结构主要是C/S结构模式，Server端使用Web Service方式读取底层数据。Web Service实现以下功能：①连接APP与DataServer；②提供对外服务接口；③保护数据安全，防止数据泄密。

4 结 语

使用井场动态信息跟踪APP，用户在登录界面输入密码后，选择需要跟踪的井，几秒后便能看到井场数据，并有导航键切换方便浏览各种信息，实现实时移动式浏览查看相关信息，具有广阔的应用前景。