基于大数据的钻具组合辅助设计系统的研究

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1、基于大数据的钻具组合辅助设计系统的研究【关键词】大数据钻具组合辅助设计MapReduce石油钻井设计是一个不同于一般工程设计的复杂过程，需要针对地层岩性特点、造斜能力、井深结构与钻井参数等，设计出多种下部结构优化的钻具组合方案，并从中确定最优方案。由于钻井设计所涉及的因素和限制条件较多，在进行设计时，通常都要参考和借鉴以往类似设计的数据与结果。因此，为提高钻井设计的效率、可靠性和适应性，本文运用大数据中对海量数据分布式存储管理和并行分析处理的能力，构造基于大数据的钻具组合辅助设计系统，提出一种基于大数据的钻

2、具间关联性分析方法和算法，从而为钻井设计人员提供快速有效的辅助支持。1基于大数据的钻具组合辅助设计系统总体结构随着各油气钻井企业将信息X络技术不断应用于油气钻井工程领域，多年来，积累了大量的油气钻井数据信息。然而钻井作业地区跨度大，数据广泛、数量巨大，各油气钻井企业的数据信息彼此割裂、难以共享，传统数据处理方法效率低、时间长、集成难。因此，本文运用大数据的理论和技术，基于云计算开放式X络服务架构，结合Hadoop/MapReduce技术，构建基于大数据的钻具组合辅助设计系统的总体结构，如图1所示。系统采用大

3、数据和多租户的理论和方法，结合Hadoop/MapReduce技术，将分布在不同地区钻井企业钻具组合设计所存储的数据作为节点数据库，以分布式存储的方式，设计构建文/方明李欣钻具组合设计通常要借鉴以往类似设计的数据与结果，而相关数据信息因钻井作业的特殊性，具有分布广、数据量大，难以集成等问题，本文采用大数据的理论和方法，构建基于大数据的钻具组合辅助设计系统的总体结构；提出了一种钻具间关联性分析方法，同时，给出了基于MapReduce的钻具间关联性并行分析算法，从而能有效地为钻井设计人员提供辅助支持。摘要面向大

4、数据的钻具组合辅助设计分布式数据库，并建立支持为不同设计人员定制的多租户共享存储架构和并行访问控制模式。采用云计算开放式X络服务架构，结合用户创造内容、ARGIN:0cm0cm0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>注册、管理、调度和使用的资源的协调机制与管理策略。针对以往数据组织多是面向部门和以油井为主题的，缺少相应的分析，不便于设计人员应用，提出基于大数据的钻具间关联性分析和钻具数据组织方法，构建相应的基于大数据的钻具关联分析平台

5、、基于大数据的钻具数据组织平台和钻具辅助设计工作平台，从而支持设计人员能根据需要，通过有针对性的分析和数据组织，快速、方便、有效地参考和借鉴以往钻具组合设计信息进行钻具组合的设计。2基于大数据的钻具间关联性分析方法基于大数据的钻具组合辅助设计系统的重点，在于对以往各钻井企业各油井钻具组合数据信息的有效分析和利用，从中挖掘和发现有助于设计人员进行钻具组合设计的有效信息。在钻井过程中，一口井钻具的使用是由钻井设计所形成的钻具组合来确定的。表1是某油井钻具组合设计表：表1所示油井根据地层情况分三次开钻钻进，每次开

6、钻所使用的钻头、管材等大小、型号、强度不同，并且从钻头到钻杆等逐项连接形成，钻具间有一定的关联性。本系统钻具间关联性分析方法的核心思想是针对钻具组合的特点，以钻具间关联频次为基础，对以往钻具组合设计中包含的钻具间关联性进行分析，形成钻具间的关联链，从而有效地为钻井设计人员提供辅助支持。有关概念和分析方法定义如下：定义1：钻具间的关联度设ARGIN:0cm0cm0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>为ARGIN:0cm0cm0pt;m

7、so-layout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>k、djk∈D表示ARGIN:0cm0cm0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>油井第K次开钻钻具组合中两个不同钻具，则dik、djk间的关联度r(dik，djk)为dik和djk在集合ARGIN:0cm0cm0pt;mso-layout-grid-align:none"class=MsoNormalalign=left>同时出现

8、的次数。定义2：钻具关联邻域给定数值ε>0，且dik∈D，则钻具dik的ε邻域为ε(dik)={djk，其中djk∈D∧r(dik，djk)≥ε}。定义3：钻具关联链设d、e∈D，给定数值ε>0，若存在d1k,d2k,…,dnk,其中d1k=d，dnk=e，且di+1k∈ε(dik)，则称钻具d、e间存在关联链；若e∈ε(d)，则称钻具d、e是直接关联。定义4：钻具集合上的关系设ARGIN:0cm0c