钻井废弃物全过程管理信息化的研究与应用.pdf

第 3 2卷 第 4期 2 0 1 0年 7月 石 油 钻 采 工 艺 OI L DRI LLI NC PR0DUCT1 0N TECHNOL OGY Vo 1 ． 3 2 No ． 4 J u l y 2 0 1 0 文章编号 1 0 0 0 7 3 9 3 2 0 1 0 0 4 0 1 1 6 0 4 钻 井废弃物全过程管理信息化 的研 究与应 用 孙 娜 李 杰 刘 骏 天津开发区兰顿油田服务有 限公 司， 天津3 0 0 4 5 7 摘要钻井废弃物处置方法日趋成熟， 研究重点已从钻井废弃物处理转变为钻井废弃物的全过程管理。钻井废弃物管理 信息系统， 就是顺应这个要求而研发的， 通过先进技术进行废弃物全过程管理信息的收集、 存储、 分析， 并向管理人员提供有价 值的信 息。该 系统 以完善 、 全 面的数据库作为信息依托 ， 并结合信息管理 系统 MI S 、 全球 定位 系统 G P S 、 地理信 息系统 GI S 、 射频识别电子标签系统 R F I D 、 通用分组无线服务系统 GP R S 、 数据库管理系统 DB Ms ， 为钻井废弃物的全过程控制提供 一 个管理平台。 关键字钻进； 废弃物； 全过程管理；信息化； 研究与应用 中图文类号 X 7 4 1 文献标识号 A Re s e a r c h a nd a ppl i c a t i o n o f d r i l l i ng wa s t e ma na g e m e nt i n f o r m a tio n s y s t e m S U NN a ， L I J i e ， L I U J u n T E D A L a n d o o Oi lfie l dS e r v i c e s C o ． ， L t d ． T i a n j i n 3 0 0 4 5 7 ， C h i n a Ab s t r a c t No wa d a y s t h e d i s p o s a l me t h o d s o f d r i l l i n g wa s t e s h a v e b e c o me mo r e ma t u r e ． W h a t n e e d s t o d o n o w i s n o t t o t r e a t t h e d r i l l i ng wa s t e s a l o n e， bu t the c r a dl e t o t omb ma n a ge me n t of d r i l l i ng wa s t e s ．I t i s ba s e d upo n s u c h r e qui r e me n t tha t t he d r i l l i ng wa s t e ma n a g e me n t i n f o r ma t i o n s y s t e m h a s b e e n e s t a b l i s h e d ． Th e s y s t e m p r o v i d e s v a l u a b l e i n f o r ma t i o n t o ma n a g e r i a l p e r s o n n e l b y c o l l e c t i n g ， s t or i ng a nd a na l yz i ng t h e c r a dl e t o t o mb wa s t e ma n ag e me n t i nf o r ma t i on． Ba s e d u po n t he c o mpl e t e a n d i n t e g r a t e d da t a ba s e ， i t i s a c o rn p r e h e n s i v e i n f o rm a t i o n s e r v i c e s y s t e m i n t e g r a t i n g i n f o rm a t i o n ma n a g e me n t s y s t e m I MSwi t h g l o b a l p o s i t i o n i n g s y s t e m GP S， g e o g r a p h y i n f o r ma t i o n s y s t e m GI S， r a d i o f r e q u e n c y i d e n t i fi c a t i o n RF I D ， g e n e r a l p a c k e t r a d i o s e rvi c e GP RSa n d d a t a b a s e ma n a g e me n t s y s t e m DBMS． T h e s y s t e m p r o v i d e s a ma n a g e me n t p l a t f o r m f o r t h e c r a d l e t o t o mb ma n a g e me n t o f d r i l l i n g wa s t e s ． Ke y wo r d s d r i l l i n g ； wa s t e ； l i f e c y c l e ma n a g e me n t ； i n f o rm a t i o n --b a s e d ； r e s e a r c h a n d a p p l i c a t i o n 针对石油工业钻井废弃物的特性 ， 从环境保护 和循环经济的角度出发 ， 开展钻井废弃物无害化 、 资 源化利用关键 技术 的研究 与应用 。钻井废弃 物管 理信息系统通过对各项信息 的整合 ， 快速 、 有效 、 及 时地解决油气 田工业钻井废弃物的处置 问题 ， 减少 或避免钻井废弃 物对环境造成 的污染 ， 能有效地改 善 环境 、 保 护资源和 节约能源。该 系统是 集 MI S 、 DB MS 、 G I S 、 GP S 、 GP R S 、 R F I D于一体 的多元化信息 系统 ， 以庞大 的行业数据库为依托 ， 通过 3 G技术使 总公司及时掌握各分公司人员及设备的操作运行情 况 ， 并及时反映设备运行参数及配件的存储情况 ， 并 可通过 G P S及 G I S选择废弃物运输的最优路径 ， 从 而降低废弃物处置成本。 1 钻井废弃物管理信息系统的 开发方式及环境 De v e l o p m e n tme t h o da n de n v i r o n me n to f d r i l l B i n gwa s t ema na g e me n t i n f o r ma t i o n s y s t e m 1 ． 1 系统各部分实现形式 Re a l i z a t i o n o f v a r i o us p a r t s o f t h e s ys t e m MI S系统是整个系统的信息管理核心部分， MI S信 息来 源主要依靠 DB MS收集并管理 的各种 作者简介 孙娜 ， 1 9 8 6年 生。2 0 0 9年毕业 于南开大学环境 工程专业， 现 就职于研发 中心 ， 主要从事钻 井废 弃物管理 信息 系统的研 究与开 发 ， 同时进行钻井废弃物的检 测与分 类相 关工作。 电话 0 2 2 6 6 2 3 0 7 8 8 9 6 ， E ． ma i l s u n n a l a n d o o ．c n 。 孙娜等 钻井废弃物全过程管理信息化的研 究与应 用 l 1 7 信息存储数据库 ， 而 DB MS系统保证 了这些信息数 据库的安全性和完整性。 G I S系统是依 据全球 卫星导航 ／ 定位系统完成 的一套关键的系统 ， 它通过 D B MS的外部信息交互 接 口完成信息 的输入管理 。 通过在设备电控系统开发时预 留 G P RS通用分 组无线服务系统的接 口， 挂接小型 G P RS收发天线 ， 即可把数据采集系统收集现场设备的运行参数发送 回基地 ， 这样可 以对现场 固控设备 的运行参数进行 实时监控 ， 所有发 回的监控数据会通过外部信 息交 互接口存人到 D B MS的专用数据库中， 这些数据可 为 固控效率提供数据依据 。并可为设备保养维修周 期的确定和易损件的配备提供依据 。 在 DB MS系统下的工业控制 系统 中， 引入 了一 种更为先进 和有效 的 R F I D系统 ， 它是一种 电子标 签 ， 在一 定范 围 内设定监 控设施 ， 可 以有效地 对人 员、 物资和设备进行管理。 1 ． 2 系统数据库部分开发方式 Pa r t i a l de v e l o pme nt me t ho d s o f t he s ys t e m da t a ba s e 数据库管理系统 D B Ms 开发过程中使用的工 具 包括 Vs ． Ne t 微 软 开发 的编 程环 境 ， Mi c r o s o f t S q l S e r v e r 微软结构化查询语言服务 ， AS P 动态 服 务 器 页 面 ， 并 把 Mi c r o s o f t Wi n d o ws 2 0 0 3 S e rve r 作为其开发平台。最终把经过整合的数据库系统放 入触摸屏设备 中， 使其 成为一套采用 点触式操作 的 展示体验系统 ， 通过简单易用 的触摸操作 ， 来实现对 该系统 内所提供 的交互式信息使用 的功能 。 1 ． 3 系统数据库部分开发环境 Pa r t i a l de ve l o pme n t e nv i r o nme nt o f t he s ys t e m d a t a I a s e Vs ． Ne t C S h a r p 是 Vi s u a l S t u d i o ． NE T的简 称。V i s u a l S tud i o是一套完整的开发工具 ， 用于生成 AS RN E T We b应用程序 、 XML We b s e r v i c e s 、 桌面应 用程序和移动应用程序。V i s u a l B a s i c 、 Vi s u a l C ≠ } 和 V i s u a l c 都使 用相 同的集成开发 环境 I DE ， 这 样就能够进行工具共享 ， 并能够轻松地创建混合语 言解决 方案 。另外 ， 这些语 言使用 ． NE T F r a me wo r k 的功能 ， 它提供了可简化 AS P We b应用程序和 X ML We b s e rvi c e s 开发的关键技术。 S q l S e rve r 2 0 0 5 、 S QL S e r v e r 2 0 0 5引 入 了 一 些 “ S tud i o ”帮 助 实 现 开 发 和 管 理 任 务 S QL S e rve r Ma n a g e me n t S tud i o 和 Bu s i n e s s I n t e l l i g e n c e De v e l o p me n t S tud i o 。 在 Ma n a g e me n t S t u d i o 中 ， 可 以 开 发 和 管 理 S Q L S e rve r数 据 库 引擎 与通 知 解 决 方 案 ， 管 理 已部 署 的 An a l y s i s S e r v i c e s解 决 方 案 ， 管 理和 运行 I n t e g r a t i o n S e rvi c e s包 ， 以及 管理 报表 服 务器和 R e p o r t i n g S e r v i c e s报表 与报表模型 。在 B I De v e l o p me n t S t u d i o中， 可 以使 用 以下项 目来 开 发 商业 智能解决方案 使用 A n a l y s i s S e rvi c e s项 目开 发 多 维 数据 集 、 维 度 和 挖 掘结 构 ；使 用 R e p o r t i n g S e r v i c e s项 目创建报表 ；使用报表模 型项 目定义报 表的模型 ；使用 I n t e g r a t i o n S e rvi c e s 项 目创建包 。 2 系统 总体规划 S y s t e m o v e r a l l ol a n ni n g 整个系统包括 信息管理系统 MI S 、 数据库管 理系统 DB MS 、 地理 信息 系统 G I S 、 射频识别 电 子标 签系统 R F I D 和全球定位 系统 G P S 等分支 系统。通过这些技术 的全方位合 作 ， 追述废弃物产 生源头 ， 从 源头上控制废弃物 的产生 ；并 通过过程 控制 ， 最大化处理 已产生的废弃物 ， 并 给用户提供最 佳废弃物处置方案 ， 包括最优运输路径的选择 ， 最优 处置方案 的选择 ， 还有如何通过减量化降低废弃物 的产生量 ， 从而减小废弃物对环境 的影响。 系统按照具体实施过程分为 4个板块 ， 分别是 钻井废弃物 管理信息 系统数据库 部分 ， 集全球定位 系统 、 地理信息 系统于一体 的远程定位系统 ， 通用分 组无 线服务系统 ， 工业控制 系统 。这 4个 系统 相互 合作 ， 组成一个全方位 ， 多元化 的信息系统 。 数据库 中拥有大量行业信息 ， 作 为整个 系统的 信息依 托 ， 被列为项 目的一期工程 。后续 3个板块 会根据具体需要逐步完善 ， 最后经技术整合 ， 使 四部 分成为一个完整的整体 。 3 系统设计 S y s t e m d e s i g n 3 ． 1 系统工作流程 Sy s t e m wo r k flo w 整个系统的工作流程如图 1 所示。 3 ． 2 系统各功能模块结构设计 S t r uc t u r e d e s i g n o f v a r i o us f u nc t i o na l m o d ul e s o f t he s y s t e m MI S系统是整个 系统信 息管理 的核心 ， 是一个 由人 、 计算机及其他外 围设备等组成 的能进行信息 的收集 、 传递 、 存贮 、 加工 、 维护和使用 的系统 。本系 l 1 8 石油钻采工艺 2 0 1 0年 7月 第 3 2卷 第 4期 统是 由 B ／ S技术构架开发而来 ， 需要查 询信息 的人 员可以利用 网页浏览器直接从远程终端察看而无需 在 客户端安装专 用浏览 软件。MI S信息来 源主要 依靠 D B MS 收集并管理的各种信息存储数据库， 而 D B MS系统保证了这些信息数据库的安全性和完整 性。D B MS包含 了数据库 DB 、 办公 自动化 OA 、 模型库 、 知识库、 辅助决策系统 DS S 、 工业控制系 国内外的行业相荧法律法规 兰顿公司的企 k 标准 废弃物处管模型筛选系统 钻井废弃物的减融化 钻井废 弃物处露技术 的描述 中心实验室研发信息 信息管理系统 l M I S I 工 数据库管理系统 DB M S 工业控制系统 l P C 统和外部信息交互接 口等功能模块 。现有的国内外 相关法律法规 、 兰顿公司的企业标准、 废弃物处置模 型筛选系统 、 钻井废弃物的减量化 、 钻井废弃物处置 技术的描述和中心实验室研发信息等相关信息， 已 基本完成了钻井废弃物管理信息系统 MS D B中在 数据库、 模型库、 知识库和辅助决策系统等模块的建 玄 废弃物处理 中心信息 转运交通工具路线信息 污染点源倍息 R 壶 I 设 备 运 行 信 息 G p S l l 竺 巫 图 1 钻 井废弃物 管理信 息 系统总流程 F i g ． 1 Wo r k fl o w c h a r t o f t h e d r i l l i n g wa s t e ma n a g e me n t i n f o r ma t i o n s y s t e m G I S系统是依据全球卫星导航 ／ 定位 系统完成 的一套关键的系统 ， 它通过 DB MS的外部信息交互 接 口完成信息的输人管理第一 ， 可确定或规划废弃 物处理厂的位置， 并可充分考虑废弃物最终处置时 所产生的二次污染对处理厂周边环境的影响； 第二 ， G I S系统可确定废弃物运输的路线信息 ， 在避免运输 过程对环境二次污染的 同时还可 以优化运输线路 ， 缩减运输成本 ， 缩短运输时间， 还可对废弃物进行实 时的跟踪； 第三， 可实时确定作业平台的位置， 及时 评估平台作业时可能产生 的污染在风 向、 洋流 、 海温 等海洋因素下对环境的影响。 DB MS的 R F I D系统针对人员的电子标签可详 细记录人员信息， 包括个人信息和职能信息， 还可对 人员的动向进行跟踪 ， 若在平 台建立此套 系统可随 时随地明确生产区域 、 生活区域人员的分布情况。若 在设备 和物资上建 立电子标签 ， 可 以方便管理设备 的分布情况、 保养信息、 物资的库存、 件的库存情况， 所有的出入库管理都 自动完成而且信息更为细致。 3 ． 3 数据库设计 Da t a ba s e de s i g n 列出了国内外相关行业法律法规， 对什么是钻 设 备名 毋 运行参妻 井废弃物 ， 钻井废弃物是如何产生的， 产生后如何处 置 ， 处置到何种程度才算达标 ， 如何针对具体物质 的 浓度要求 ， 以及不同区域 的排放要求 ， 来控制废弃物 处置过程等进行了归纳。 模型筛选系统从宏观角度为用户提供废弃物处 置方案 ， 见图 2 。 图 2 模 型筛选系统 Fi g． 2 M od e l s e l e c t i o n s y s t e m 球 一一 理 全 一一 地 一 息 瓣 一 信 接 一 酃 互 一 外 交 一 一一 一 一 一 一 萧 从 fl龉 孙娜等 钻井废弃物全过程 管理信息化 的研 究与应 用 l 1 9 根据用户对 自己所处具体位置 ， 公 司实际情况 等方面来选 择模 型 ， 从而为其 出具钻井废弃物处置 方案 ， 还可对选 出的方案进行经济评价和环境影响 评价 ， 如图 3所示 。 毫 弱薯 二 土二 二 二 鬣 蕊恐． 瑟 二 二 0 图 3经济评价 Fi g． 3 Ec o nomi c a s s e s s me n t 4结论 Co nc l us i o n 整套 系统正在南 海北 部湾地区进行试运行 ， 用 户可通过数据库管理系统接收通过射频识别系统传 递的信号 ， 从而了解现场人员 的工作情况 ， 设备的运 行情况及备件存储情况等数据 ；还可 以根据全球 定 位系统 ， 地理信息系统传来 的数据 ， 确定废弃物污染 点源与废弃物处置 中心之 间的最优路径 ， 从而 降低 运输成本； 并可通过数据库系统， 了解行业最新信 息 ， 了解国家在废弃物处置方面的最新动 向， 从而更 好地把握企业发展方 向。 参考文献 Re f e r e n ce s [ 1 ] 阿格沃尔． c 2 0 0 8 数据库入 门经典 [ M]4版 ． 北京 清华大学出版社， 2 0 0 9 ． 0 7 2 0 4 ． AGARWrAL ． C 2 0 0 8 d a t a b a s e i n t r o d u c t i o n c l a s s i c s f M ]． 4 t h E d i t e d ． t 3 e ij i n g T s i n g h u a Un i v e r s i t r P r e s s ， 2 0 0 9 - 0 7 2 0 4 ． [ 2 J 王永皎 ． V i s u a l C 2 0 0 5 S QL S e r v e r 2 0 0 5数据库 开发 与 实例 [ M]． 北京清华大学出版社， 2 0 0 8 ． 0 3 1 7 8 ． WAN G Y o n g j i a o ．V i s u a l C 2 0 0 5 S Q L s e rve r 2 0 0 5 d a t a b a s e d e v e l o p me n t a n d e x a mp l e s【 M]． B e i j i n g T s i n g h u a U n i v e ri t y P r e s s ， 2 0 0 8 0 3 1 7 8 ． [ 3] 利 布提 ． P r o g r a mmi n g C 3 ． 0 [ M ]． 北 京电子 工 业 出 版 社 ． 2 0 0 9 0 9 3 3 7 ． L I B E R T Y ,, J ． P r o g r a mmi n g C 群3 ． 0[ M]． B e ij i n g E l e c t r o n I n d u s t r y P r e s s ， 2 0 0 9 - 0 9 3 3 7 ． [ 4] 白志鹏， 王蹭 ． 环境管理学 [ M]． 北京化学工业出版 社 ． 2 0 0 7 0 8 8 0 1 01 ． B A I Z h i p e n g ， WAN G J u n ． E n v i r o n me n t a l ma 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据传 输 总线和 控制命 令 总 线， 数据 采 集部 分采 用先进 的 电子 线路 集成技 术 ， 保 证 了 仪 器通讯 、 控制 和数据 采集性能 。 MP AL已获 5项 国家发 明与 实用 新 型 专利 ， 并 已 累计生 产 5 0支， 在 国 内油 田推 广应 用 ， 取 得 了良好 的 实际应 用效 果 ， 并 开始进 入 国际测 井服 务 市场 。该仪 器具有可靠性 高、 测井资料的重复性和一致性好等特 点 ， 作 为最重要 的成像 测 井仪 器之 一 ， 将 在 油气勘探 开 发及 国际化经 营 中发挥 重要作 用。 供 稿乔立伟