管理信息化信息化知识 DMS 油田
钻井生产信息化管理工程
硕士研究生学位论文
题目：DMS 油田钻井生产信息化管理工程
姓名： 黄海
学号： A
系别： 软件学院
专业： 软件工程
研究方向： 企业信息化
导师： 窦文章，任俊
2004年 9月
版权声明
任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人，未经本论文作者同意，不得
将本论文转借他人，亦不得随意复制、抄录、拍照或以任何方式传播。否则，引
起有碍作者著作权之问题，将可能承担法律责任。
硕士研究生学位论文
I
摘要
DMS（DrillingManagementSolution），即油田钻井生产管理信息化工程。
随着国际钻井市场竞争的日趋激烈，借助信息科学技术提高管理运作水平和
安全生产效率已经成为业内企业的首要任务。
本文论述中心是围绕如何以信息化手段提高钻井生产管理水平这一主题，通过对
中原油田钻井公司建设钻井生产实时监控指挥调度系统进行工程策划分析，来讨
论如何利用先进的信息化管理经验和技术装备来完善钻井生产管理流程，以及如
何结合企业的实际情况来建立信息化管理系统，实现对企业钻井生产业务的高效
率管理。
本文的主要内容是：首先通过调研，对现有钻井生产管理流程的各个环节进行梳
理和总结分析，找出其中的问题和不足之处；接下来再探讨如何利用信息化工程，
来逐一解决那些传统管理手段下存在的具体问题；然后研究如何利用信息工程技
术的优势，在钻井专家系统的支撑下实现新的钻井生产实时监控指挥调度管理流
程。按照 BRP(企业流程重建 BusinessProcessReengineering)四个关键特征:
“显著的(dramatic)，根本的(Radical)，流程(Process)和重新设计(Redesign)”
的生产管理改良思路，实现传统管理手段无法实现的高效管理。
在技术层面，针对信息化管理的基础，即进行信息化监控调度管理信息系统
建设的核心----钻井管理专家系统对数据来源的基本要求：数据完整性和实时性，
提出了一个数据交流规划模型及其数据接口的初步规划。在附录中，还对整个系
统所涉及到的钻井现场数据采集、卫星通信、数据处理等硬件设备进行大致讨论。
本文以中原油田钻井公司为背景，提出了一个现代石油钻井企业信息化生产监控
管理工程的规划。在率先完成这一理论构想和实际建设后，整个工程将成为国内
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II
钻井行业的一个信息化实施范例。这对于目前还处于传统粗放型管理状态的中国
石油勘探钻井行业如何克服传统管理手段下的种种困难，利用信息技术改善管理
水平、提高安全生产效率和市场竞争力，都有着重要的积极意义和推动作用。
关键词：DMS，钻井信息化管理，数字油田工程
Abstract
DMS（DrillingManagementSolution）,iswhatwediscussedinthispaper.
Competegraduallyvigorousinthedevelopmentofinternationaloil-fielddrillingeng
ineeringmarket,andseekingthehelpfrominformationtechniquetopromotethemanagementl
evelondrillingoperationandenhancetheproduceefficiencywithsafetyhadbeentheall-im
,apetroleumdril
lingpanyhaveornotit’srealtimesuperviseandcontrolabilityinmandofbusinessoperati
onbythemodernizemanagementininformationmeans,notthelightrelatetothepany'smanage
mentleveltoproduceefficiency&safety,andisalsotohavealreadybeeakeyindicationthat
whethergettheentrancequalificationsofinternationaloil-fielddrillingmarket.
Thoughtthedesignandimplementationofoil-fielddrillingrealtimesuper
viseandcontrolsystemofZPEB(SinopecCORP.),descriptionineachpartofthisp
rojectdetailed,wewouldgetameanstodiscusshowtoapproachthestandardizati
on&modernizeoil-drillingmanagementpatternviathebinationofinternationa
ladvancedIThelpedbusinessinnovationexperienceandtheactualstatusofChin
esetraditionalstate-ownedoil-fielddrillingenterpriseinthisthesis.
Thekernelpurposeofthisthesisishowtoimprovethemanagingwhichhelpedb
yinformationtechnologytowardstheoil-fielddrilling,aroundthisthematic,
wediscussthetechniquedetailsforeachprofessionalpartofmulti-realmandth
otdatacollection,satellitecorrespondence,datacenterconstruction,softw
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III
areengineering,systemintegration,andinformationguaranteeofpetroleumch
(BusinessProcessReengineeri
ng)project,ZPEBwouldbethebackgroundofourdiscussion,toestablishamodel,
andputaseriesregulationsandprocedureindetailedintopracticeasit’s4pri
nciple(Dramatic ， Radical ， Process ，
Redesign).Asasystemofmodernpetroleumoil-welldrillingbusinessenterpris
einformationengineering,inparticularthesuperviseandcontrolmanagemento
noil-drillingproduce,it’
terpletethistheoriesspeculationwithactualdevelopmentssuccessfully,who
nformationtechniquetopromoteproductionsafetyandefficiencyinthisway,it
’ssignificativeofthetraditionalChinesepetroleumdrillingpanyoverethed
ifficultytheymetthen,andmakeastrongfoundationfortheall-aroundmoderniz
ationmanagementbyinformationtechniqueinthefuture.
Keywords ：
DMS,Oil-welldrillingmanagementbyIT,digitaloil-fieldengineering
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I
目录
1.序言 1
国内外钻井工业信息化建设概况 1
中原油田钻井 DMS信息化工程项目的立项背景 2
论文工作说明 3
2.钻井公司当前的生产管理状况及分析 5
井场生产管理现状 5
公司总部钻井生产管理工作 9
公司总部运作状况 11
3.利用信息技术对生产管理手段进行优化 12
钻井公司信息化生产管理的定位 12
井场信息化 13
公司总部信息化 17
钻井生产监控指挥调度信息化 17
4.钻井公司信息化生产管理流程再造 21
日常钻井生产监控指挥调度工作流程 21
流程再造实施前后的生产管理效果比较 27
5.钻井生产监控指挥调度系统的实施 29
对钻井生产管理专家系统的功能要求 29
核心数据问题的解决 35
通信问题的解决 42
项目总结评价及未来推广应用的展望 45
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II
总结 45
展望 45
附录 1DMS项目工作日程记录表 47
附录 2钻井生产管理部分调研及访谈记录资料 48
附录 3上报材料 48
附录 4部分子系统供应商协作方案 48
附录 5硬件设备系统讨论资料 48
参考文献 49
学位论文原创性声明和授权使用说明 50
致谢 51
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1
1. 序言
随着经济的发展，人类社会对能源的需求越来越大，更多的资本投入到了石
油化工行业,导致石油勘探钻井市场的竞争日趋激烈。现在，信息化对钻井工业
安全生产效率的推动作用日渐明显，传统的石油化工产业借助信息科学技术提高
管理运作水平和安全生产效率已经势在必行。
国内外钻井工业信息化建设概况
目前全球石油天然气领域的企业重组此起彼伏，各种新技术的应用、新的管理理
论的提出和实践层出不穷，反映了这个行业竞争的激烈性。效率、成本、安全性、
组织指挥管理水平等方面因素决定了一家企业能否获得效益乃至能否生存和发
展下去。
21世纪，石油产业将面临着更多巨大的挑战，这些挑战主要集中在 4个方面：
技术的更新、经济的全球化、竞争的加剧、如何更好地应对客户的需求。在这种
激烈竞争和变化迅速的市场环境下，在信息技术方面的竞争成为了整个国际石化
商业市场竞争的焦点。跟其他行业一样，信息技术的应用对于提高石油化工行业
勘探开发、数据应用、经营管理水平都有着革命性意义。通过信息科学技术的帮
助来提高管理运作水平和安全生产效率，已经成为各家企业生存和发展的必由之
路。
近年来国外先进的大型跨国石油石化公司均已采用了企业资源信息化解决
方案来提高管理水平和市场竞争力，全球已有近 90%的石油天然气企业实施了具
有行业针对性的 ERP系统，其中一些企业已经初步实现了协同电子商务。比如埃
克森、Shell、TotalFina埃尔夫、Chevron、BP阿莫科、德士古等业内占主导地
位的企业，他们的采油和钻井平台已经实现高度自动化监控，其控制中心可以实
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时监视控制指挥全球范围内的数百个钻井作业现场和上万口油井的生产状况。他
们不光自己加强自身信息化管理建设，也要求他们的下级分包商也必须具有相当
的钻井生产信息化管理手段，以适应他们业已经形成的高速高效全面信息交流和
管理方式。
由于历史的原因，国内石油钻井企业除了参加新发现油田的开发会战外，其
绝大部分井队都在各自所属的油田内部本土作战。在采取粗放经营的传统行业运
行体制习惯行有经年的情况下，他们无论从技术还是思想准备上讲，对于资源统
一调配、管理扁平化的集约高效的现代管理体系还很难适应。因此国内石油钻井
企业在信息化这一块目前还远远落后于已经实现钻井平台全球集中监控指挥的
国际石油巨头们。
加入 WTO后，石油系统的国有企业全面参与国际竞争。在面对国际老牌石油
巨头利用信息化优势占据了大部分国际石油钻井市场的现状下，国内石油钻井行
业不甘示弱，正奋起直追。国内已经有不少油田开始进行信息化管理的尝试。比
如新疆油田（准格尔）已经投入巨资利用卫星通信，实现了录井数据远程实时传
输的工作，目前已经有六个井队的实时钻井数据通过卫星传输到其总部；胜利油
田在油田本部范围内通过各种通信手段也已经开通了部分钻机的实时生产数据
传输处理工作。石油钻井企业都认识到了以信息化为武器，加强管理提高效益的
重要性，并开始积极行动；中国石油钻井领域的管理信息化建设由此驶上了快车
道。虽然迄今为止国内石化行业的信息化水平相对于国际同行还有一段距离，但
他们正通过不断引进先进管理技术手段和管理思想，结合企业自身实际情况进行
信息化管理理论和实践的探索，努力实现高效率油田钻井生产信息化管理体系
DMS（DrillingManagementSolution）。
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3
中原油田 DMS钻井信息化工程项目的立项背景
在过去的传统垄断体制情况下，中原油田勘探局的绝大部分收入来自中原油
田内部的钻井生产。如今在中原油田自身石油储量日渐枯竭，原油产量逐年下降
的客观现实情况下，油田原有的依靠自身石油资源发展的策略已难以为继。按照
勘探局开拓外部市场（即国内其他油田区域和国外油田区域的钻井生产工程业务）
的新的战略发展思路，中原油田石油天然气勘探钻井队伍的足迹已开始遍布世界
各地。至 2004 年年初，已有三十三支钻井队在中原油田区域以外的外部钻井市
场（国内陕北、塔中、川东北、辽河、江苏、冀东等地二十一支，国外东南亚、
中非、中南美洲、中东、中亚等地十二支）作业，占总井队数量近一半左右。在
外部市场特别是国际市场的竞争过程中，我们与国外钻井业同行在管理理念、方
法和手段上，特别是信息化生产管理上表现出了明显的差距。
为此，中原油田石油勘探局按照中国石油化工集团的统一规划和安排，大力
加强 DMS（DrillingManagementSolution），即油田钻井生产管理信息化工程的
建设工作，简称数字油田的建设。针对钻井生产这一部分，通过物探研究院(计
算中心)、钻井工程技术研究院、地质录井处、采油工程技术研究院等多部门联
合技攻关会战，提出了钻井综合信息系统的推广应用大纲，要求以钻井参数仪、
综合录井仪为数据采集源，以钻井信息管理系统为核心，扩展支持与辅助决策系
统，推广先进的钻井生产技术；应用远程传输技术，建立钻井系统远程数据、图
像实时传输网络系统，利用信息化工程来加强管理。
钻井公司在自身直接面临着国际国内的外部市场竞争和企业内部管理改革
的挑战下，明确地提出了要把钻井公司真正建设成为主业突出、资产优良、技术
创新、管理科学、财务严谨、具有国际竞争能力的钻井公司的发展目标。显然企
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业生产管理信息化在这个过程中必须、也必将起着非常重要的推动作用。
因此，为了落实企业的发展战略，通过数字化钻井公司的建设来提高公司生
产监控指挥调度管理水平，提高公司生存和发展能力已经迫在眉睫，需要及早实
施。为此，钻井公司结合勘探局对下属各单位信息化管理的要求，专门组织了一
套班子，针对公司具体实际情况进行详细的调研，并把对公司信息化生产管理需
求进行具体分析和可行性研究的工作纳入重点科研项目予以扶持，开始安排大额
预算，为钻井生产信息化工程的实施做好经济准备。
论文工作说明
我在 2004 年初到中原石油勘探局钻井公司担任信息化工程顾问，职责就是研究
传统的大型国营垄断企业在面对市场的激烈竞争时，如何通过信息化工程来改进
生产管理方式、提高安全生产效率，组织方案拟定和具体实施工作。
钻井公司信息化建设班子主要从公司科技办抽调人员组成，由公司主管科技工作
的副总牵头，由我带领四名同事进行具体工作。整个班子主管从需求分析、方案
拟定到具体实施的全过程（附录 1）。
我的主要工作是通过走访企业各个相关生产、管理职能部门和上级机关、下属机
构，以及驻扎在野外的油气钻井生产现场，手迹和整理整个钻井生产的过程和细
节；在充分调研的基础上与各部门专业人员共同考虑如何通过信息科学技术手段
来改善现有管理方法、采用哪些信息科学技术和产品来提高安全生产效率。对四
名同事的分工主要是对内对外联络、资料收集整理、会议记录，同时带领他们全
面参与联系和组织业内专业厂商共同拟定各部分的目标方案和实施计划的过程，
并提出各自的看法和建议，以及协调各专业供应商的方案草拟工作。从技术上讲，
整个工程涉及到钻井现场数据采集、卫星通信、数据处理、软件工程、系统集成、
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石油化工行业 HSE体系的信息保障等多个专业领域。
在中原油田工作期间，我通过大量的井场实地调研和与钻井公司其他相关的生产
和管理部门，收集整理了多份调查报告和生产管理流程改造建议（附录 2）。
同时，我作为主要技术负责人拟定了数份上报公司及勘探局上级领导的调研报告、
工程系统分析和组织实施建议（附录 3）。
我联系了以斯伦贝谢（石油勘探软件服务商）、哈利伯顿（石油钻井设备服务
商）、方正（信息系统集成商）、休斯（卫星通信服务商）、中科（机房工程服务
商）等为代表的一大批优秀的专业厂商，并请他们来濮阳（中原油田总部所在地）
来实地了解我们的需求情况，共同细化和落实各自的技术和实施方案，以及对项
目总体方案的进行相互协调（附录 4）。
本文主要以 BRP流程再造过程及其实现基础的讨论为主线来进行论述：
（1） 本质上反思流程----梳理现有钻井生产管理流程
（2） 彻底重新设计流程----提出钻井生产管理优化方案
（3） 优化流程的实现-----系统软、硬件的解决思路
（4） 达到大幅度提高绩效的目的----实现 DMS油田钻井生产数字化管理
本文首先从管理的角度，进行业务需求面的分析；也就是根据调研来了解和
剖析钻井公司现有的业务流程，总结分析原有的钻井生产管理各个环节中存在的
问题和不足。
然后研究如何利用信息化技术和设备，来逐一解决那些由于传统管理手段局
限性而存在的问题；进而考虑如何利用信息化工程的优势，来重新组合钻井生产
监控调度管理流程。
再讨论如何通过依托于钻井专家系统和其它各类石化行业专业应用软件的
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支撑，来进行钻井生产监控调度指挥管理手段和流程优化的工作。
最后通过这一 DMS架构的设计，来完成企业的管理手段和流程的改良，实现
传统管理手段下无法实现的高效管理。
另外，公司基本思路是要求采用经过实际检验的成熟的专业应用软件来搭建信息
化管理系统，但事实上由于技术原因，现有各种钻井生产管理系统都无法在钻井
公司得到直接应用。因此我提出了一个各软件供应商都认可的方案：即围绕进行
信息化监控调度管理信息系统建设的核心----钻井管理专家系统对数据来源的
基本要求：数据完整性和实时性，拟定了一个数据交流规划模型及其数据接口的
初步规划。本文将在第五章说明这一规划，它是钻井公司 DMS得以实施的关键所
在。
在附录 5中，则是从信息化工程策划的角度出发，按照信息化管理系统功能的要
求，对所需要的硬件设施进行初步预估。依据对系统工作量的估算，争取比较全
面的考虑其性能（处理能力）、扩展性（投资保护）、可靠性（安全、备份、恢复）
等，运用目前此领域的先进技术和产品进行硬件设备系统的搭配集成。另外，在
中原油田期间我提出并组织了井场信息中心综合机柜的设计和实验，进行样品组
装并进行了初步的试用，效果良好。这个设计对于解决野外信息中心可靠性、可
维护性、方便性和安全性等问题有着重要的意义，因此对这一部份有额外的说明。
2. 钻井公司当前的生产管理状况及分析
本章首先分析当前企业管理手段、业务流程及其问题与不足----然后讨论如
何利用信息技术进行改良-----最后形成经过优化的 DMS,即使用新的钻井生产监
控调度指挥管理手段的新的工作流程和运作体系。
井场生产管理现状
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钻井施工概况
目前钻井公司有三十七台钻机，包括从仿制原苏联的大庆 30 机到最新进口
的 70 电动钻机等近十种。井队依据不同的装备，其钻井任务从几十米的取水机
井到最大实际钻深六千多米的采油深井都有。钻井施工难度相差极大，工期短的
一口井两三天，比如帮助地方打水井；而遇到井下情况复杂的深井时，工期长的
甚至近半年才完成固井投产；对于科学考察井钻井任务，如东海一号井，则将持
续更长时间。
通常情况下，石油开采由勘探-钻井-采油三阶段组成。首先由物探部门通过
沉积地层勘查、人工地震分析等前期工作完成找油任务；然后由钻井队进行试钻，
确认找到可供开采工业油流（富含油岩层）后，进行钻井作业。
钻井程序主要由钻前施工---钻井---固井---采油这几部分组成。在物探部
门确认井位后，钻前大队负责敷设道路、平整钻井工作场地、挖掘泥浆池等。井
队安装好井架、动力机组、泥浆罐等设备后开始钻井作业。通过测井确认抵达指
定地层，完成设计指标后，由固井和井下作业大队实施井下射流爆破出油施工和
井壁固定施工；最后才在完成井上安装采油机（俗称“磕头机”）进行采油作业
直至该处油藏采尽。
这里大致说明一下钻井作业中的一些常识：钻井不是我们想象的那样井架对
一根金属杆加压，朝地层深处钻进。实际上从地层垂直剖面和力学分析上来看，
钻杆、钻头的关系象是一根细线（钻杆）吊着一个铅坠（钻头、钻铤）。具体来
讲，一节一节组合起来长达数千米的转杆象一根长长的面条，吊着其在地层深处
最前端的嵌有金刚石削切面的钻头和提供钻头对岩石压力的钻铤。转杆传递主要
是扭力，而不是压力：钻头对岩石的压力主要来自于其自身和钻铤的重量。同时，
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钻头对钻进岩面的压力也不能太大（通常约为钻铤和钻头一半重力大小），否则
容易使钻头卡在岩石里。而随着钻进深度的加大，不断增加的钻杆也更加沉重，
因此其多余重量主要由地面上井架给“拎着”。
石油钻井与常见的岩芯取样钻井不同，前者是一段一段地将地下的岩石取出
来，灌入的用于冷却空心钻筒与岩石摩擦所产生的高温的冷水，而且钻进深度最
多数百米。而后者则是由镶有人造金刚石切片的实心钻头直接将钻进面上的岩石
打成碎屑；灌入的也不是水，而是专门的钻井液---可调节粘度比重等物理特性、
导电率酸碱度等化学特性的特制泥浆。不断从空心钻杆中灌入直至钻头、再从钻
杆与井壁空隙中返回地面的循环泥浆，首先是起润滑降温作用，避免长长的钻杆
与井壁过度摩擦和防止钻头过热；同时利用其大比重和粘稠度将钻进面上产生的
岩石碎屑从井下带出地面；更重要的是压在井内的泥浆能平衡数千米深的地下巨
大的压力，避免井壁坍塌造成压钻或废井，以及防止井下高压气体或液体冲出地
面造成井喷。
石油在地下是蕴藏在含油岩层中，当钻头抵达含油岩层区块后，再由井下作
业大队采用射孔爆破击碎一定范围内的含油岩层，使该区域内的原油渗透到集油
腔以便于抽出地面。现在采用随钻技术的定向井钻井施工已经可以使井队在水平
面偏差达数千米的情况下操纵钻头向预定深度靶点定向钻进，放松了对井位选址
的限制，极大地降低了井场钻前准备施工的难度。
现有井场钻井生产及管理工作组织架构
驻井调研期间所在的 536XX队使用 50D钻机，采用柴油动力机组，一般负责
设计井深三千米左右的油井的钻井施工。
全队员工编制 32 人，由正副队长、书记、技术员组成管理班子，具体工种
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包括正副司钻、泥浆、机务、井架工、内钳工、外钳工、场地工、安全员、后勤
等。
图 2-1井队组织架构图
现有井场钻井施工管理流程
井队管理班子按照总部的钻井生产预案，结合井队自身的实际情况，拟定当日工
作计划，并组织具体实施。通常，井队包括技术员在内的管理班子成员的工位都
不在平台上，再没有其他仪器辅助的情况下他们不上井台就无法的直接观察当前
钻机工作状况和井况，所以他们对钻井平台工况很难做到时刻把握。而对于目前
部分配有钻井工程参数仪/录井仪的井队来说，反映其实时钻井工作状况的数据
可以在井场的参数仪/录井仪主机上显示，这样就便于不在钻井平台上的管理人
员监控钻井生产状况。
图 2-2井队管理流程简图
（1） 钻井生产任务下达与生产状况汇报
（2） 钻井平台综合信息汇报
（3） 钻井生产泥浆状况管理信息
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（4） 钻井生产机务状况管理信息
（5） 钻井生产井下状况管理信息
钻井生产的中心岗位是司钻。司钻在工作时通过指重表或者参数仪平台显示
器所显示的数据，利用手中的刹把来控制钻速、钻压。同时，司钻还需要督促、
检查平台上卡瓦、大钳、转盘方瓦及方钻杆补心，分流器闸门和节流压井管汇的
运作情况和机械动力设备的工作保养状况，确保设备的正常运转。司钻在起钻、
下钻期间还要操作绞车，提醒动力组钻井的负载需求，监视钻井仪表的工作情况；
在钻进期间，随时注意观察井口返浆或其他与冒顶（井涌）征兆相关的情况，及
时向当班领导汇报钻井情况的改变或钻进中的不正常情况。钻井平台上噪音大，
空间小，工作环境恶劣，司钻在钻井生产中要注意的井况和钻机工况繁多，需要
一心多用；特别是对钻压的观察需要注意力长期高度集中，对井下情况的判断也
多靠司钻的个人经验，难以精准。
机务/动力人员在没有足够的仪器辅助监测的情况下，靠司钻指示负载需求
来调整柴油动力机组输出功率，应急反应较慢，比较被动。
泥浆是钻井生产的关键：需要保证泥浆罐、泥浆泵、循环泥浆过滤器等正常
工作、按照技术员的要求配置泥浆。要随时监视泥浆量的变化，通过泥浆量的变
化来判断井下情况。目前多数井队都是采用土制的液面监测报警装置“一个浮球
杆，一个高功率喇叭、一个标杆”---当液面高度高于或低于设定值时，浮球杆
触发喇叭报警。这种做法精度不高，人为影响因素太大；比如当罐口工人忘了调
节浮杆限位档时，纵使发生严重漏井，罐内泥浆被泵光时也不会触发报警喇叭。
录井工除了记录当前钻井生产进度外，更重要的是记录和监督安全生产作业程序
是否得到执行。目前很多井队在进行录井工作时，由于数据采集设备落后，有些
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数据难以采集，即使是几个能采集到的关键工况数据也大多是机械表指示。而且
这些仪表分布在平台井架各处，录井工要产看记录一遍的花上好几分钟，经常错
过及时发现问题的机会，无法保证工况监视的及时性和全面性。遇上天气不好时
或者偷懒时甚至随便估摸着填上几个数字了事，无法保证数据的准确性。
井队管理班子是井队钻井生产的决策机构。由于传统管理条件下，公司总部
无法及时准确地监督和了解井场的生产状况，井场天高皇帝远，一切都是井队管
理班子说了算，这就难免导致一系列问题。首先就是对钻井任务的理解和执行问
题：井队管理班子都是老石油，在井场至少干了十年以上，习惯于按照经验来处
置井场情况；有时他们认为公司总部拟定的钻井施工方案好是好，但就是太麻烦
或者需要投入的成本太高，于是他们就凭经验违规简化科学的安全生产程序预案，
冒险施工。这种情况对公司总部来讲是很难即时发现和制止的。其次是技术处理
问题：井场情况复杂多变，光靠井队人员显然难以应付各种可能出现的技术问题；
由于井队人员难以判断问题之所在，也就难以全面准确地和公司总部专家沟通及
描述问题。在没有翔实的现场资料的情况下，一旦出现公司总部专家也无法通过
电话或电台通话解决问题时，井场就不得不停工，以等待总部的技术专家来现场
实地察看和指导。由于井场多在远离总部的荒郊野外，这样一来工期难免耽搁，
各方效益将大受影响。最后，也是最重要的井场突发状况的处理：在现阶段，井
场管理班子手中的权力和他们的技术能力、情况预估/判断能力一样是有限的，
同时他们的业绩评价也与其安全生产记录相连；因此一旦出现严重的突发情况，
各个井队管理层都存在着一种侥幸心理，认为能瞒着上级自己想办法搞定；为了
保住自己的利益，不到事态发展到无法收拾的地步，井场人员是很难下决心立即
上报请求总部技术支援和请示领导授权采取果断措施来制止事态扩大的。这样一
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来的结果就是导致问题不但无法及时解决或者错过解决问题的最佳时期，而且还
可能由于时间的拖延而导致情况进一步恶化。
现在各个井队都配有的一些井场专业软件，比如录井信息处理软件等。但是
这些软件绝大多数多需要手工输入原始数据，这对于井场人员来说是一个额外的
负担，而且这些井场专业软件对井场钻井生产没有太大的作用，井队领导也就不
太重视。因此井队软件系统零零碎碎，更新少或者更新不及时，钻井生产过程中
的大量宝贵的数据资料难以通过它们采集和处理上报。
在日常井场钻井管理（人、财、物）方面，物料领用和管理、物资二次采购
等工作都是由井场自行完成，最后再向公司总部报备。由于公司总部无法及时了
解井场的工作进度和相应的物料消耗，很难对各井队实施精准的成本控制管理，
比如每日核算等。而且事后又很难从井队上报的经过“合理化”处理的报表中发
现问题，因此其中漏洞和浪费较大。
在最后的完井资料方面，井场完井数据资料的质量，在传统管理手段下很成
问题。在钻井行业中，同一区块内的各井完井参数资料对于该区块的进一步勘探
开发非常重要，它不但可以揭示该区块翔实的油气储藏规律，而且可以根据完成
井的经验数据得出最优化的新井开采方案。由于前边提到的在传统管理手段下，
钻井生产原始记录资料不足或者不准确等情况的存在，在后期很难根据这些本身
就不太可靠的数据资料评估工程原始设计和施工中设计修改的效果，也不能据此
做出准确的井场实际地层剖面描述等；最重要的就是，井场数据采集的不准确，
直接影响了井场完井数据资料的质量。
公司总部钻井生产管理工作
公司总部的钻井生产计划安排工作
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公司领导在向勘探局争取任务和承接其它油田钻井项目的时候基本上只能
靠经验大致预估需要投入多少资金和井队来完成项目，而对于在人力、物力和工
期上是否会和公司其他项目发生冲突则没有把握，只能在事后调整。在拿下钻井
工程任务项目后，再召开公司各部门联席会议，具体讨论任务的实施计划和任务
分配事宜。这时常常出现由于项目技术要求与公司当前所能调动的井队钻井工程
能力之间存在着差距，导致出现一些井队任务爆满，而一些井队却无活可干的情
况；结果就是项目无法按期完成或者公司生产资源闲置。
确定钻井生产任务后，就将进行按技术指标拟定钻井方案和方案的下达以及
钻井生产队伍的组织。钻井生产任务和井队人员的收入直接挂钩，而各井队拥有
的钻机性能各异，这样就常常有一些本来不具备相应资质的井队通过不正常方法
获得项目施工权，却又无法保证钻井生产质量，给公司利益带来不利影响。同时，
由于拥有决策权的公司领导有时对井队不是很了解，或者承揽了过多的一般井项
目，又常常出现不得不让一些拥有高档设备的井队去实施一些技术要求不是很高
的一般井钻井工程，造成高档设备的无谓损耗和公司资源的浪费。
供应处、装备处需要为井队配齐钻井生产所需要的各种物资和机具。他们通
常都是按照任务井的大致情况凭经验办事，为井队所配备的物资和机具常常非少
即多：井队的现状如何、任务井的准确物耗要求如何、现在的准确库存量、物资
准备工作的保证完成时间等等都没有形成资料库，都得一项一项的从头做起，重
复劳动耗用大量额外成本和精力。
公司总部对井场的生产管理工作
在生产调度及管理方面，目前主要是通过电话和无线电台来与在野外的井队
联系，又有相应的联系机制，今后可以作为信息化监控指挥调度管理的备份手段
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之一。但是通过电台只是谈话，公司总部并不知道井场生产的真正情况，难以及
时发现问题，也难以准确地对整个公司几十个井队进行效益最大化的任务配置和
物资、机具调度。
现在，公司总部在早上通过短波电台召集各个井队开会，集中处理各个井队
的问题。由于时间有限，现场人员无法具体报告、公司领导也难以真正了解情况，
只能对一些重点问题进行当场决定和处理，难免仓促和失误。井场人员也很多问
题不得不压下来或者自己想办法处理；即使这样，由于人多嘴杂，有时历时一个
多小时的例会一个问题也解决不了，几十个人白白耗在各自的电台旁等着散会。
各个井队都是通过电话和短波电台等向调度室值班员人工上报当日生产状况数
字，其任务布置安排、进度报告、物料消耗等都是现场说了算，公司并不了解其
真实情况。特别是物资补运方面，由于公司无法及时准确地知道钻井现场的生产
进度和状况，井队虚报、增报物料消耗套取额外物料补运用于倒卖牟利的情况屡
禁不止，而且不易察觉，使得公司成本高涨，利润严重受损，进而影响正常的成
本估算，降低了公司的竞争能力和盈利能力。
目前钻井生产报表都是由调度室根据井队的上报数字来手工处理，以书面的
方式发给领导；虽然在次日将信息较全的公司各井队当日生产状况综合日报表放
到了公司内部网站上，不过一天的浏览次数很少超过两位数，其时效性和实用性
显然不够。而公司各部门或领导要查阅历史资料时则不得不慢慢地在档案队中寻
找，若是要做统计资料，则要花更大量时间在原始记录的收集整理上。
由于现有的通信条件所限，公司对井场当前时刻的实际生产状况可以说是一无所
知。井队在井场的钻井生产不受公司总部的实际监管和约束，随意性很大，出了
事故也由于没有实时记录而难以追查事故原因。在硬件设施方面，有些井队为了
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省事，对井场应该有的安全设施偷工减料；比如放喷管线不按规定严格布线和固
定、平台护栏缺损、快速逃逸设施不足等。更严重的是个别井队为了减少成本或
者为了抢工期而无视安全规范，减少安全生产程序野蛮施工，而这样的危险操作
又无法被公司总部及时发现和纠正、制止，以避免事故发生。比如现场人员在起
钻过程中为了图方便，把本该按规定每起三柱钻杆补灌一次泥浆的操作改为每起
六柱甚至九柱钻杆才补注一次泥浆。这样做的结果虽然是可以加快工程进度，但
代价是一旦由于钻井液补注不及时，无法平衡井地压力而导致地层深处高压气液
流体的冲出地面，那么轻则井喷，重则造成严重的灾难性后果。
在公司总部无法对现场情况有足够的了解的情况下，各个井队钻井生产中遇到的
大部分技术方面的问题都得靠井场人员自行解决。当遇到难题非得动用公司总部
技术力量解决，或者必须仔细地对井场的技术及安全工作进行核实和检查的时候，
公司总部的专家或者管理人员就得为了事实上的一点小事而千里迢迢地赶到钻
井现场来亲自处理。这也就是常常需要“跑井”和“技术服务”的由来，大量人
力资源和时间由此被浪费。在这种情况下，实时管理、事前管理、提前介入、积
极预防事故等只是一句空话，难以真正的、受到监督地贯彻执行。
公司总部运作状况
现有的各部门各司其政，彼此间协调不顺。钻井公司各种事务都需要各部
门协同处理，但是现在存在各部门间的信息交换互相矛盾，会议重复无用没有结
果，或者无人落实，白白耗费工作时间等情况。各部门的自行其是，互相抵触，
缺乏协同导致基层单位和井队无所适从，基层实际工作与公司管理层脱节。在物
资管理、物资采购方面更存在管理混乱，浪费、重复采购等情况。目前钻井公司
虽然已经有了部分 Web发布的钻井生产报表查询和钻井信息查询服务，但是大部
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分内容都是静态的、已经生成的固定格式和内容的报表，其灵活性和针对性不强，
公司员工也很少查阅。
钻井公司除重大决策事宜外，一些钻井生产过程中遇到的问题也需要领导
出面协调和解决，这时目前钻井行业的特殊性和钻井公司的传统体制所决定的。
因此常常出现一旦领导不在家，相关工作就无法进行，相关部门就难以协调的情
况。事实上，很多工作都是只需要知会领导或领导的签字而已，而领导在不了解
具体情况的时候也是难以决断，因而导致正常工作难以进行。特别是在处理紧急
事故时，由于公司领导不了解现场情况严重性，无法果断处置，从而导致事态失
控等问题
3. 利用信息技术对生产管理手段进行优化
探讨如何利用信息技术的优势实现井场监控的信息化和井场信息的回传，简化过
去的各级管理机构间纷繁复杂的生产管理环节，提高生产管理信息交流的速度和
精度，从根本上加强生产管理的效率。
钻井公司信息化生产管理的定位
企业信息化建设成败的关键在于其定位是否与企业的正确发展战略相吻合。
因此理性对待利用信息化提高企业管理水平时必须考虑这一问题。钻井公司实施
“数字油田”工程，是为了利用信息技术进行高效率管理，整个工作以“统一规
划，分步实施”为原则。公司领导对于应用信息技术改造传统的国有石油钻井企
业生产管理流程的要求是：要从小处着手，从试点着手，从最能体现 IT 应用效
果的地方着手，不能一下子全部改变现有业务流程，循序渐进，一步一步地进行，
每一步都要见到实效。
在钻井公司 DMS项目的实施过程中首先需要排除的一种错误倾向即：信息化
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就是 ERP，ERP 就是上一套软件、在每个人面前都摆上一台电脑等等。其实这是
本末倒置的行为，并没有触及当前企业经营中面临的生产管理流程落后这个核心
问题，对于提高企业管理水平并无太多好处。企业管理信息化的过程是一个循序
渐进的过程，是一个利用信息技术不断地对现有的生产管理流程进行改进的过程；
企业信息化的过程，或者说是信息化管理系统的建设过程，决不是采购一套软件
就可以完成的，它涉及企业的管理基础、外部环境、经营特点、人员素质等方方
面面的问题。钻井公司信息化管理的实施过程必须是一个循序渐进的钻井生产管
理流程优化重组过程，是利用信息技术对各种资料不断收集积累处理、对原有管
理手段不断进行改进的过程。如果脱离企业实际，不顾风险地全面开花，想要一
步实现全面信息化是违背实事求是原则的，即也解决不了眼下的问题，也不利于
企业的长远发展，。
钻井公司实施信息化工作的最重要一步，就是将企业的信息化工作策略与企
业的总体发展策略结合起来，要保证信息化工程的成功就必须将信息化融入到企
业的整体生产管理流程改造中去。因此在钻井公司实施 DMS选择合适的切入点是
非常重要的。一般来讲，在企业管理中财务管理、销售业务管理、供应业务管理
是比较重要比较容易建设成功的，并且收益也是较为明显的，尤其对于那些生产
自动化程度比较高的企业。但是对于以石油天然气钻井生产为主业的钻井公司来
说，情况就不一样了：在这里，企业信息化的重点在于钻井生产管理而非财务管
理、销售业务管理、供应业务管理。
中原油田钻井公司 DMS 项目建设的核心是围绕如何以信息化手段提高钻井生产
管理水平。工作的重点就是通过对中原油田钻井公司原有的钻井生产管理流程进
行分析，来讨论如何利用先进的信息化管理经验和技术装备来完善钻井生产管理
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流程，以及如何结合企业的实际情况来建立信息化管理系统，实现对企业钻井生
产业务的高效率管理。
因此，钻井生产管理流程的优化是进行 DMS项目的切入点。在对钻井公司现
有的钻井生产管理流程的各个环节进行梳理和总结分析，找出了其中的问题和不
足 之 处 的 基 础 上 ， 在 下 一 步 将 再 按 照 BRP( 企 业 流 程 重 建
BusinessProcessReengineering)四个关键特征:“显著的(dramatic)，根本的
(Radical)，流程(Process)和重新设计(Redesign)”的生产管理改良思路来探讨
如何利用信息化工程，逐一解决那些传统管理手段下存在的具体问题。
利用信息工程技术的优势，在钻井专家系统的支撑下实现新的钻井生产实时
监控指挥调度管理流程，实现传统管理手段无法实现的高效管理。这就是我们当
前信息化建设的基本目标和定位。
井场信息化
在一些诸如电力、航空航天等信息化管理先进企业中，管理人员坐在总部就
可以完成对几千公里外众多的下属单位几乎所有工作进行监控和指挥调度，一切
都显得井然有序，充分显示了其现代化管理水平。这一切都有赖于他们解决了生
产管理过程中信息交流的问题，能够及时地获取下属单位工作状况信息和及时地
下达命令、实时监督检查执行情况等。如果他们不能实时地了解前方的情况，前
方也不能和后方随时保持联系，接不到后方下达的指令，那这一切都是无法实现。
因此，信息化管理的关键在于信息交流的畅通。下边的情况领导不清楚，领导的
决策下边不知道，这就是生产与管理的脱节；这样的情况对于面对激烈的市场竞
争的企业来说是极度危险的。特别是对钻井企业来说，领导和技术专家就是要在
第一时间掌握井场的情况，对井场出现的问题和事故苗头要及早发现、及时处理，
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否则后果非常严重。
信息采集自动化
井场参数收集系统
为了提高钻井生产现场工况数据的实时性、完整性与准确性，并降低现场人
员的工作量，应该将其大部分钻井工况监视和记录工作交给电子设备来做，从而
使井场人员职能更加明确，岗位更加精简。这对于提高钻井工作的安全性，全面
性和资料的完整性都非常重要。原来井场上的各类机械监测仪表显然无法实现自
动记录钻井生产数据及数据传输工作，而单个的电子传感仪器也不可能反映钻机
总体工作状况和当前井的状况。现在唯一可行的方法是采用收集多种前端参数采
集设备进行钻井工况记录的参数仪/录井仪系统。作为井场信息化的基础，现在
钻井公司部分井队已经陆续开始配备参数仪/录井仪系统。各种传感器、计数器、
摄像头等分布在钻机塔架、天车、大钩、泥浆池/泵、动力机组等处。这些部件
通常采用四线的 RS422或者两线制的 RS485数字总线连接，传输距离在 120米左
右（理论上可以达到 1500米）。
参数仪主机（或者录井仪系统设备）一般放置在现场的井队值班办公室或技
术员方舱内，通过现场数字总线接收从钻井平台上传回的数据，这样可以为井场
管理和安全生产监督工作人员提供更好的工作条件和环境，提高其工作效率。
（现场数字总线是一种互联现场自动化设备及其控制系统的双向数字通信协议，
一个现场总线系统可以看成是一个由数字通信设备和监测监控设备组成的分布
式系统）
实际上，现场总线就是一种计算机网络，这个网络上的每一个节点就是一个
智能化设备。现场总线由网络通信、功能模块、对象描述和设备描述、网络管理、
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系统管理等部分组成。考虑到现场各种参数的监控视频数据的实时传输要求高、
现场自然和电磁环境恶劣，我们倾向于使用在一根屏蔽线缆中实现多点的音频、
视频、数据流以及电源的传输，也就是采用共缆监控系统。它故障率低，通信波
特率高，安装和使用都很简便，适宜于野外钻井现场的数据传输工作。每到一个
新的钻井工地，只需要用这根信号电缆将各个传感器、计数器、摄像头等设备联
起来，接入主机即可；短时间内便可以完成井场参数收集系统的启动。
图 3-1采用现场数字总线的参数仪/录井仪系统
而钻井现场需要采集的实时数据主要有钻压、转速、排量、泵压、比重、粘度、
失水、泥饼、含砂等钻井工况及钻井液参数，此外还有电压、动力机组参数、井
场气象参数等外围数据；而数据流量最大的是视频监控信息，通常的做法是在井
场采用 DVR数字影像系统，原始高清晰度的图像直接存储在本地硬盘，将经过压
缩处理后的图像通过通信系统传回公司总部的监控指挥调度中心。
要反映钻井现场工作状况，光靠几个参数是不行的，必须要有反映当前状况的比
较全面的数据；采用十秒钟前的转速、五秒钟前的钻压数据是无法判断现在这一
秒钟钻头的工作状况的。实时传回的数据没有办法包括当时的物资消耗量，要想
准确的绘出投入产出比、进行工作绩效评估，系统就必须以根据实时传回的钻进
统计数据和定时自动上报的人工填入的物料消耗报表数据汇合起来。也就是说要
通过各细节数据之间逻辑上的关联才能准确地描述整体情况，因此，井场综合数
据的采集包括连续数据和离散数据的采集。前者主要是通过各种前段仪器采集汇
聚到上位机；后者主要是由人工录入数据和程序定时统计生成。仪器采集数据是
指各类井场智能仪器、仪表通过传感器（计数器）采集的实时数据；人工录入数
据指各作业岗位按照传统作业方式在各自的井场客户机上按规则填报的各种报
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表、记录数据以及系统按预定规则自动生成的统计分析数据。
各类前端仪器采集的钻井实时数据并不能直接使用，而必须通过应用软件系统的
接口程序完成如下功能：
a各类钻井机械及测井仪器仪表采集数据的接口转换；
b对各类前端采集回来的数据的进行重新编码，以确保数据格式的规范；
c 对各类实时数据完成捕获后按时间实时编组，以保证各交叉数据真实的、原始
的关联性。
对于人工填报方式，井场数据系统软件所要实现的功能是：
a为各种人工处理作业提供全面、明确、快捷的数据录入界面；
b设立对原始数据的保护，设定数据操作权限，确保数据的安全性和可靠性；
c 提供手工录入帮助、提示以及对各项输入内容的数据过滤手段，确保输入数
据格式和内容的规范化和有效性。
人工填报的主要内容包括那些无法实现自动采集的信息，比如工作日志、物料管
理、员工考核等、当前岩屑分析、选用钻具参数等。
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图 3-2井场综合数据采集
信息处理自动化
井场信息处理自动化所涉及的数据主要分为以下三类：
管理钻完井设计数据:这一部分数据为钻井环境及任务数据，通常由地质物
探部门或者钻井工程的甲方提供。主要包括井轨迹设计、套管设计，固井设计，
泥浆设计、完井设计等对钻井工作的具体技术要求。需要的前期资料是地层参数、
油层及油藏参数，邻近井相关的钻完井设计及施工数据资料。（作为任务文件从
中心下载到本地，导入客户端）
管理钻完井工程施工数据：除了通过标准工况代码化处理传过来的钻井生产实时
的数据外，其他一切与钻完井工程施工有关的数据。如钻完井施工过程中人工采
集录入的实施参数的详细原始记录、钻完井设备情况记录、入井的测井仪器数据
记录、钻头记录（包括钻头的 IADC 代码，入井时间、钻压、转数，磨钝情况
等）、套管/油管记录、固井记录、完井记录、钻井施工参数记录、现场施工人
员记录、物料消耗记录、详细的成本核算以及费用记录等。
多参数仪
数据采集
自动采集数据
的接口转换
自动采集数据
的重新编码
自动采集数据
的实时编组
数据的录入界面
数据的安全
性和可靠性 数据的规范
化和有效性
井场综合数据采集
人工填报
数据采集
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管理钻完井施工经验数据：记录钻完井过程中取得的好的经验，存在的问题等，
这些都是为钻井专家系统提供直接资料，用于指导以后的钻完井设计和钻完井施
工。
以上的数据通过手工或自动输入电脑，建立起井场综合数据库，可以以这些原始
数据为基础进行跟钻井管理和钻井工程技术有关的各种软件的应用。此外，对于
一个比较完善的井场信息处理自动化工作来说，还应该包括其他的一些具体应用
软件，主要有：井场长图系统、采集系统（数据规范化处理）、工程服务软件包、
地质服务软件包、工程事故预报/风险防范专家系统（HSE）、气测揭示系统、井
场数据库管理系统、卫星通信管理系统、OA自动化办公系统、地质剖面绘制系统
等。
信息传输自动化（全自动化传输，解决原来信息滞后的问题）
要实现公司总部对井场钻井生产的实时监控管理，井场钻井工况数据收集和处理
就必须及时。但这些工作都须在井场现场完成，原先人工抄报信息的方式显然无
法使公司总部同时得到这些信息，因此实时监控调度指挥管理无法进行。
井场与公司总部之间要建立不间断的 24 小时联系，自动将采集到的钻机数据和
当前井监测数据及时地传回公司总部。除了不断的回传当前钻井生产状况以外，
还应该可以通过接入远程网络使在钻井生产现场能够对总部数据库/办公系统进
行的访问，有跟在总部一样的操作界面和资源内容，实现真正的异地办公。
因此，井场信息化网络必须能够通过稳定和快速的通信系统自动保持与公司总部
网络的联机，使钻井生产现场与公司总部之间保持不间断的钻井信息自动实时抄
报/音视频联系（视频监视），以及公司总部和现场之间的双向声、光呼叫/警告
联络等。
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通过对钻井生产现场实时工况数据的采集由手工转为自动，以及通过通信网络系
统自动、及时地回传至公司总部，就使得公司总部对钻井生产现场情况了解的准
确性和实时性有了质的改变，为公司总部对分布在各处的各个井队实施集中实时
管理提供能了可能。
公司总部信息化（通过办公自动化来改善办公效率，包括邮件系统、公文审
批系统、文档系统，各部门专业系统，物资管理系统等，主要是强调机关工作的
信息化）
结合公司总部部门改革后对信息化办公的要求，对公司总部信息化办公的流
程进行重组，解决原来存在的文山会海的问题、事情没人跟办，无人负责的问题
或者责权不明相互推诿责任扯皮等事情。同时还有确立通过公共通信网络实现异
地信息化办公，使领导即使出差在外，在公司的生产经营管理等方面也不会出现
原来那种鞭长莫及或则处理滞后等问题。这一部分的工作主要归入办公信息化系
统，本文就不再单独讨论。
钻井生产监控指挥调度信息化
通过与钻井公司井队生产、调度管理等部门的会商，总结出利用信息化提高
管理效率钻井生产监控指挥调度信息化的主要内容如下：
井队生产动态
井队生产动态主要包含井队实时数据的采集、
音视频数据的传输和存储、各种报表的生成和
发布、公司总部对井队现场的直接指挥调度等
井队物资供应
井队物资供应主要是实现对井队物资的管理，
包括物资计划、物资入库、物资库存情况、物
资消耗等信息。
生产指挥调度
钻井基础数据查询
利用通信网络，钻井以查询在公司总部的钻井
基础数据库，总部也可以查看井场详细数据。
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指挥调度
实现调度室与技术部门在业务和技术上的沟通，
使其他相关人员能实时了解指挥调度情况。
人员考核
由井队负责人每月对井队工作人员在功能能力、
技术特长方面做综合评定，以便领导及时掌握
井队员工的综合素质，做到人尽其用。
钻井生产监控指挥调度信息化的实施，对公司生产资源的最优化配置，即如
何选派井队负责相应项目，如何保证工作的连续性、减少搬家或任务转换等工作，
都能比用人工估算更快捷准确地进行；能够计算出最优化的井队任务分配和地域
分布方案，提高井队的利用率和大项目集中会战的效率；为各个项目进度之间的
协调而进行的井队调动也更加合理。
在信息化的监控指挥调度作业中，中心值班人员将依托钻井专家系统，通过
与井场间的实时语音或视讯联系，结合按 HSE安全管理程序标准建立的钻井生产
风险预防信息系统的检查程序，对各井队和相关单位进行及时的以风险防范为主
的综合安全监管，保证安全生产。
通过井场信息系统，各个井队当前工作钻机和施工井的各项参数以及每一个
关键动作细节数据通过卫星链路实时地传回中心，中心电脑系统对其完成分拣处
理压入各专业数据库的同时，由钻井生产监控指挥调度管理专家系统对这些数据
进行分析处理，判断当前钻机工作状况和井下情况是否正常并生成相关处理指示
和建议。同时，系统以图形化的形式显示相关信息，自动生成和发布最新的生产
报表；系统根据当前的生产进度，核实现场物料的使用状况，提醒相关部门及时
地补充不足。钻井生产监控指挥调度管理专家系统按照井场传回来的实时数据生
成并显示各种反应即时或历史统计曲线图、比较图等简明扼要的图形报告，直观
地描述投入产出情况和物资安排计划与实际使用情况，降低值班人员的工作强度，
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提高工作效率。
系统自动生成各种分析报告、图表：井队生产数据统计分析，比如形成每日
生产进度和当日物料消耗曲线，两条线之间的应该大致成一定的线性关系，即进
度与消耗之间成一定的大致稳定的比例。如果发生了较大的偏移，比如当日进度
变化不大，而物料消耗却大增时，系统会自动提醒中心值班人员检查原因。
自动与设计进度进行比对：比如工程计划中本该与前日大致相同的当日进度
发生较大的变化，与前日相比下降了一半以上时，系统也会提醒中心值班人员检
查原因。
井场物资并不是一次就位，而是按计划分批补运。当某些物资消耗进度与计
划差距较大时，系统时发出井场物资存量预警和要求补运物资的提示。系统还可
以帮助实现相邻井场间的物资和机具合理调用，减少不必要的千里迢迢单独送物
资和机具的情况，降低公司总体运营成本。
远程指挥：当某个井队出现异常情况，比如卡钻、严重井底溢流、气体泄漏、
井喷、钻机严重故障等，系统自动分配较大的带宽资源给该井队，公司总部领导
和专家就可以在中心直接与现场人员进行视讯会议，同时调阅井场服务器内的详
细原始数据，审查其具体钻井工作过程，分析问题原因，提出解决方案。
HSE管理，安全检查事故预防。对钻井过程中涉及安全防范重点问题的工作，
系统程序自动进行检查，防止现场人员为了图方便而进行违规的危险作业或省略
安全生产程序。比如系统自动监测分析起钻工作与钻井液补注工作是否按安全生
产规定协调进行等。同时现场视频图像的回传一来有助于直观了解钻井作业现场
情况，二来也是对现场人员的一种督促，使他们更加主动的遵守安全生产程序。
公司领导和技术人员所掌握的是由计算机系统采集和传回的真实的生产数
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据，以及基于这些数据所生成的详实的统计报表。这一过程由电脑系统自动完成，
避免了人为因素的干扰，保证了信息的真实性；从而使高层管理人员可以随时掌
握基层钻井队井台上的每一个真实的生产细节。可以随时调阅井队人员考核、物
资领用等情况，以保证公司管理得顺畅，各项物资的采购、储备、运输能够合理
安排。还可以结合实际生产进度进行各项考核和审计工作。
钻井生产监控调度管理中心能够提供多种报表查询、检索及发布形式，通过对系
统数据网络中的实时数据、统计数据、历史数据的检索和分析处理来满足用户的
各种需求。通过 WEB发布和查询的报表信息要更多的“定制化”。即在办公网钻
井生产情况查询页面上除了要有钻井勘探录井日报、钻井日报、物料日报，勘探
钻井周报、月报、年报等静态数据外，还可以自行输入查询条件，即时找到相关
的统计信息。
钻井生产监控指挥调度信息化工作的另一内容是通过报表查询及发布系统，
以及资料共享系统（比如基于 outlook的公司信息资源文件目录树）来消除钻井
公司各部门间目前存在的人、财、物管理系统软件互不相通的“信息孤岛”状况。
利用网络互联互通的优势，整合各部门信息数据资料，不仅可以实现将可查询的
钻井生产相关资料信息范围扩大到钻井、录井、测井等设计资料和井史资料、试
油、分析化验、圈闭、储量、计划、矿权等公共生产信息静态数据，最重要的是
充分发挥了基于数据仓库的钻井管理专家系统对数据的分析和整理能力，允许用
户根据所授权限，按照指定的组合要求进行跨数据平台统计、查询、审核和报表
生成，从而大大地减轻人员工作量。
4.钻井公司信息化生产管理流程再造
日常钻井生产监控指挥调度工作(信息化贯穿整个钻井生产程序，从任务
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分析、任务分配、钻前人财物的准备、钻井方案拟定、钻前施工、井队进驻、井
场设备安装、开钻、钻井资料收集、监督、问题处理、事故预防、技术问题、完
井验收、撤收等全过程中的信息化运作)
以 536xx 队负责的文家寨 37 号井为例说明优化的 DMS 设计：即以文本法进
行 BRP流程再造的描述：
一、任务分析
公司市场人员获取该井招标信息后，将情况通过办公网络以工程咨文的形式
发送公司领导，市场、技术、财务领导和部门等，按各自的专业分析公司钻井生
产能力能否达到该井的技术要求，公司现有井队能否在规定时间内完成该井开采
等，最后各个部门的评估文件通过网络汇总到项目工程部，整理出总体评估报告
报送公司决策层，最后通过决策层会议决定公司是否参与该井的投标。
二、任务分配
公司承揽文家寨 37 号井钻井生产业务后，按照与业主方签署的合同中规定
的技术指标和时限，选择一个井队负责该井钻井生产。首先在钻井专家系统中通
过井队任务安排系统查看目前公司各井队情况，输入该井工期预估、主要技术标
准等数据，由钻井专家系统选择自动合适技术能力相匹配、在工期预估时间段不
与其他任务相冲突的井队。该井井深为 3200 米生产井，距离公司 300 公里，预
估工期 85天。在拥有钻深达到 3500米的 50D钻机的井队中，只有 536xx队正在
家休整，人员及设备状态良好，而且其三个月内没有其它预排任务，因此系统提
交查询结果：建议将任务交给该队。
三、钻前工作中人、财、物等准备
在公司领导批准 536xx 队负责文家寨 37 号井工程后，公司装备处将文家寨
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37号井详细技术设计参数和 536xx队最新装备状况输入钻井专家系统，系统自动
得出 536xx 井队要完成文家寨 37 号井的钻井生产任务所需的总体物资和时间预
算；自动列出还需要补充哪些装备和物资，并给出其中哪些装备和物资是公司现
有的，哪些还需要另行采购，以及相应的供应商等信息，经装备处和公司项目工
程部确认后自动将信息转发给供应处，最后由供应处根据此信息完成 536xx队物
资补充和机具配备/核查的准备工作。公司人力资源部则通过系统给出的，经公
司项目工程部确认与各级领导共同确认的人员配置计划，考核该队各岗位配置人
选，并最终完成组队。
四、钻井方案的拟定
公司钻采工艺、泥浆等部门根据文家寨 37 号井设计要求和地质资料，以及
536xx 队装备状况，由钻井专家系统提供与该井技术要求相匹配的预定方案基础
模版。再经过各个专业的技术人员按照该井具体的实际情况进行修正和补充完善，
最终拟定出文家寨 37号井钻井生产方案。
五、钻前施工
钻前大队开赴文家寨 37 号井设计井址，完成土地平整、泥浆池挖掘、道路
修建、水源引入等工作。
六、井队进驻
井队完成设备检修、技术改进以及物资补充后，装车运往文家寨 37号井井址。
七、井场设备安装
井场营房搭建、井架搭建、钻机等设备安装；技术人员完成录井设备（参数仪）
的安装和连接，开通井场信息网络（井场局域网）；调试卫星通信系统，接通公
司总部调度中心网络。
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八、开钻
工作程序：在步骤四中，钻井生产指挥监控调度中心的钻井专家系统建立了该井
工作账号（任务进程），工作人员完成并确认文家寨 37号技术参数、承钻队 536xx
队的物资配料、机具组合，井队员工资料、工作计划输入等工作；最后由此生成
一个新的管理任务（配置）文件：比如 （中原钻井-文 37井），
主要包含以下内容：
联机信息：指定井场服务器上的钻井专家系统客户端程序与位于调度中心的钻井
专家系统文家寨 37 号井任务进程关联配置，以及卫星通信系统参数
配置等。
技术参数：文家寨 37 号井井位经纬度、海拔高度，钻进尺度、目标方位等工程
设计目标，前期勘查的井场地质情况等数据。
工程计划：公司总部拟定的该井工期安排、预算、日常管理和应急预案等。
钻机资料：公司总部为 536xx井队执行该井任务配备的钻机的技术数据、钻具型
号、数量等
物资储备：柴油、重晶石等物料的存量和预算等。
人员配备：536xx队承担此次钻井工程的各岗位人员的配置情况。
HSE管理：关于 536xx队在文家寨 37号井施工时应遵循的安全条例、事故预防和
应急处置办法等。
中心专家系统将该井工作任务进程开启，在调度中心系统主界面的地图上可
以看到 536xx 队文家寨 37 号井井位灰色图标，表示该井生产任务已下达，但尚
未开始正式钻井工作，系统正等待该井场客户端的联机。
在开钻前将该任务（配置）文件 输入（直接拷贝或者通过
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网络下载）至井场信息网络服务器，井队人员将其导入钻井专家系统井场客户端
程序，形成 536xx井队当前工作任务（每个井队只有一台钻机，同一时间能执行
一口井的钻井工作）。
536xx井队技术人员在完成文家寨 37号井井场信息网络的开通后，通过已导
入 任务（配置）文件的专家系统客户端软件连接指挥调度中心
专家系统，完成与中心系统的联机。井队队长通过专家系统客户端向调度中心确
认正式接受文家寨 37 号井工作任务，开钻（形同签署该井工程责任合同）；钻
井专家系统户端向调度中心主系统发出开钻信号，完成与中心系统该工作账号
（任务进程）的握手（联机），开始传输钻机实时工况数据。
此时，中心主界面的地图上 536xx 队文家寨 37 号井井位图标开始变绿，表
示该钻机开始工作，系统数据收发正常、钻井工况正常。
各个井队的详细钻井生产参数都在两侧的显示屏上单独显示，在这个中心里，
所有井队的钻机实时运行数据都清晰的呈现于两侧的等离子显示器上单独显示；
中心值班人员可以不经任何操作就直接查看，或者将感兴趣的井队的实时钻井生
产参数显示画面调至右侧的大屏幕仔细观察。在中间左侧的大型屏幕上，是基于
GIS 地理信息系统的钻机分布图，以不同的颜色简明地标注其各井队的位置、工
作状态和当地的气象等信息；右边通常是值班员任意指定的某个井队的详细情况
显示，包括该井队钻机工作的实时数据、井史数据、当前任务计划及完成情况、
现场音视频监控信息等各方面的详细情况。值班人员将按照 HSE安全生产体系标
准，结合公共信息系统对各井队和相关单位进行及时的以风险防范为主的综合监
管。
在日常例行管理工作中，钻井专家系统根据前方回传的实时数据自动分析其
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生产状况，按照预设标准给出正常与否的评估并调整其图标相应的颜色。调度中
心值班人员就可以通过地图上各个正在工作的井队图标的颜色大致判断其工作
状态是否正常：
图标颜色为绿色的井队，表示其钻井工作正在进行，情况正常；中心值班人
员只需按照常规的井队生产工作检查程序，对照系统提供的井场数据进行例行的
逐项核查。查看其当前生产进度是否与原计划吻合、物料消耗是否正常、现场安
全检查记录如巡回检查路线和交接班检查表是否按时填报等。当井队通过卫星电
话或者钻井专家井场客户端提交物资、机具和人员等调整、补充要求时，比如
563xx 井队遇到井底溢流，流失了大量的钻井液，因此要求公司总部在一天内补
运十吨二号重晶石；系统据此自动生成“563xx文 37井 003”任务项。中心值班
人员通过钻井专家系统查询资料并分析任务：563xx 要求补运重晶石是正常业务
需求，调度中心可以直接处理；公司总部二号重晶石当前可用存量五十吨；文 37
井距公司总部 300公里，路况良好，载重量十吨的卡车半天即可到达，并且目前
车队有空车。据此，编辑该任务项的处理流程为：库房备料十吨（一小时内回复
确认）-----车队派车装货（一小时内回复确认）------启运（五小时内完成）
------井队签收（24小时内完成）。系统自动将其按预设流程首先转发给跟办部
门：物资处和车队。物资处接到中心任务项目单后，复核库房重晶石可用存量，
通过钻井专家系统确认调拨 10 吨给 536xx 队，并将任务项目单执行结果回传至
中心值班人员处，否则一小时后系统将提醒中心人员通过电话等别的手段向物资
处催办。同时，车队也照此办理。中心在收到物资处和车队的任务单确认回执后，
在“563xx文 37井 003”任务项上标注“任务分配完毕”。四小时后，当完成装
运出发时，在标注“赴运”。当八小时后十吨重晶石运抵文家寨 37号井井场时，
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井队通过卫星电话或者钻井专家井场客户端提交收到物资的信息，中心值班人员
将“563xx文 37井 003”任务项标注“完成”，系统自动将该任务记入日志，并
立即更新相关系统数据；比如在 zyzj-wen37 项目中添加十吨重晶石及其 300 公
里运输成本等。如果在 24 小时内值班人员没有确认该任务项的完成，否则系统
将不停的提示值班人员“563xx文 37井 003”任务项即补运物资尚未运抵井场，
需要加紧催办
图标颜色为黄色的井队，表示他们处于暂停工作状态，钻机已停机，实时工
况数据传输已经暂停，该任务进程仍然继续工作，系统将标注其停工原因。日常
巡检时，中心值班人员就调阅其工作日志和领导批示纪录，确认其现在的停工状
态是否合理。比如文家寨 37 号井遇到井下卡钻导致暂停施工，则井场人员或中
心值班人员将在钻井专家系统中的 zyzj-wen37 进程中标明该井暂停工作，并在
施工日志中注明停工原因是井下卡钻。同时，系统将根据卡钻前后的钻机实时工
况数据分析卡钻原因是人为操作失误还是遇到井下异物，比如高钻压高扭矩下卡
钻，多半是由于司钻人为疏忽导致卡转，而如果是在正常钻压正常扭矩下突然卡
钻，则很大的可能是遇到井下异物。这样对于分清责任，找出卡钻真正原因和解
决问题都很有帮助。如果是人为原因，公司领导很可能会下令停工整顿，这样值
班人员就会在系统中修改当前停工原因，标注为“停工整顿”会同时，如果异常
停工状态一直没有消除，则系统通过日报表等手段提醒领导和各部门加紧解决。
在重新开钻时，井场人员通过钻井专家系统重新启动实时工况数据的传输，中心
系统文家寨 37号井图标重新变绿。
图标颜色为红色的井队，表示系统监测到其钻井工况不太正常，需提请中心
值班人员察看详情，判断是否真有问题。
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图标颜色为红色并且不停闪烁，同时中心报警喇叭开始鸣叫，则表示系统检
测到该井队工况发生严重异常或者该井队现场人员按下了紧急报警求救按钮。
在发生上述两种情况时，中心值班人员在左侧地图屏幕井队图标上点击鼠标右键，
就可在弹出菜单上选择对该井队的管理工作选项，使其在右侧大屏幕上显示该选
项的详细操作界面。特别是对于后者，钻井专家系统将直接开通与该井队的宽带
视讯通信，自动将图 2-5所示的该井队主画面切换到大屏幕上。对于紧急情况的
处理，值班人员通常是通过钻井专家系统调阅该井队实时参数显示画面和近期工
况统计分析图形画面，判断参数显示画面中系统提示的异常参数是否真的会影响
安全生产，并通过调阅该井最近一段时间的实际生产工作状况统计分析图表，看
是否有真有异常。如果中心值班人员通过上述工作，确认井场生产状况发生异常，
则立即联络上在现场的井场负责人，双方共同确认和解决问题。如果井场情况严
重，超过了中心值班人员的技术能力和授权范围，则立即请在公司总部的专家和
领导到调度中心，通过与井场间的宽带通信进行视讯交流和详细数据的调阅、研
究，面对面地分析讨论遇到的问题。最终依托现场提供的具体情况，结合公司总
部的技术力量找出解决方案，供当值领导及时做出决策。
比如，钻井专家系统检测到正在文家寨 37 井进行钻井施工的 563xx 队 50D
钻机在 15:51:21 秒钻进到 2679 米时，正在承担循环灌注三号泥浆罐液面高度
，泵压 200；而在 15:53:37秒时液面高度 ，泵压 180，且单位排量暴增，
系统判断情况异常，立即提出严重告警，系统中心端和井场客户端同时发出警报。
中心值班人员根据传回来的数据发现当前泵压低于正常值，排量过高；再查看
15:40:00到现在的泥浆参数曲线，发现短时间内流失了 钻井液，显然是发
生了危险的井底溢流。这时系统自动开通 563xx队与指挥调度中心间的宽带通讯，
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中心值班人员通过现场监控画面观察现场人员是否也已经发现泥浆量异常并采
取措施，如果现场人员还未察觉，也没有收到专家系统井场客户端的报警，则启
动井场呼叫喇叭提醒项场人员采取措施。同理，如果时发现泥浆冒顶，则系统自
动判断为油气侵，有井喷的可能，在告警同时在中心和井场两端均自动显示油气
侵井控预案,比如泥浆加重,循环排气等建议措施,便于现场人员快速判断情况，
迅速选用最佳方案控制气侵,恢复井下正常。
如果问题复杂，中心值班人员和现场人员解决起来有困难的时候，值班人员可以
请公司总部相关专业的专家在调度中心通过视讯会议的方式帮助井常人员解决
问题。当值班人员和技术专家们判断井场情况严重，事故由可能失控的时候，就
立即通知公司领导赶到调度中心来实时观察和指导现场抢险工作。万一情况失控，
可以由公司领导做出决断，比如下令撤离。
还是以 zyzj-wen37 为例，在井下堵漏顺利完成，钻井工作状况正常后，系统图
标将回转绿色。同时，钻井专家系统将把这次漏井数据和处理过程注入其数据库，
以便于系统自身总结该地区地层特质和做出未来该地区其它钻井工作的预警以
及处理预案。
钻井专家系统根据前方回传的当日数据，自动生成各个井队的当日生产报表
初表，在经过各井队现场人员修正，经值班人员检查确认后上报各级领导和管理
部门，并将依据公司的规定将部分信息发布到公司内部网站上。同时，公司各个
职能部门以及井场人员还可以通过钻井专家系统“定制化”查询其授权许可范围
内的信息，即可以自行输入查询条件，即时找到相关的统计信息或者生成相应的
报表。如井队通过本井队钻头消耗与钻进尺度对比表来选取合适的钻头，项目工
程部通过项目预算与实结数据对比表找出产生效益最高的井队等。
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九、完井
在井队完成钻井工作任务后，在井场地井队队长通过钻井专家系统井场客户
端发出完井信号，停止实时工况数据的传输。在进行完井验收中，系统将自动给
出钻井过程中各深度地层实测资料、井况报表等，主要有以下几种：
生产进度统计及日志分析报告、BHA报告、钻头记录/报告、多井总结报告、
井眼/套管结构报告、测井报告、时间-深度曲线、井眼轨迹报告、套管总结报告
等。
在井队完工撤离井场后，由调度中心的钻井专家主系统执行下一步的综合数
据统计处理工作，最终形成包括钻井生产统计数据和井史总结报告在内文家寨 37
号井的完整资料。
同时，钻井专家系统还将完成 563xx 井队文家寨 37 号井的钻井工作总结算，并
重新将 563xx井队的状态置于“空闲待命”，以便于再次参加钻井公司其它井的
生产排序队列。
流程再造实施前后的生产管理效果比较
阶段
内容
现有的生产管理 DMS实施后的生产管理
任务下达 只有大致的技术要求和施工方案
有完善的技术要求资料，详细的施
工预案
物资管理
按经验办事，经常出现短缺浪费，
物资的使用采购难以及时监督和
控制
有相应的资料库，能最大限度地保
证物资的合理供应和库存，能对物
资的使用进行实时掌握和调配
钻井生产管理
钻井生产的真实情况只有井场人
员才知道，公司总部得到的是经
过人工层层上报的不及时、不完
善的数据
在公司总部能够和钻井现场同时
得到的相同的钻井生产实时数据，
保证公司决策的准确性和及时性
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技术服务保障
现场人员对技术服务的要求描述
不尽准确，公司总部的专家需要
到钻井现场才能解决比较复杂的
技术问题
公司总部能够直接详细地了解钻
井生产现场出现的问题，及时地帮
助现场人员解决问题
生产风险控制
生产过程中的风险主要靠人工手
段发现，很容易疏漏事故征兆，
也难以进行事故原因追查和责任
认定工作
利用钻井专家系统的帮助可以及
时发现生产过程中的事故征兆，并
发出告警和提出解决预案
完井资料
生产井钻进过程中的数据多靠手
工采集，准确性和实效性都不高，
导致后期完井数据可信性降低
钻井过程中的数据采集、传输、存
储和处理都由系统自动完成，保证
的资料的完整性、准确性和时效性
给企业带来了直接和间接效益，可以达到信息化管理的要求：
管理决策的力度和准确性提高
中心系统自动记录和监控各钻机的工作状况，从而实现决策的及时和准确性。
公司领导听到的、看到的、掌握的是最直接的生产现场真实情况，获取第一手信
息，从而保证管理决策依据和执行监督的力度。
为企业的决策提供了依据
通过现场监控指挥调度系统，在钻井现场的工作过程中采集的各种数据及时地传
回总部；公司领导所掌握的是由计算机系统采集和传回的真实的生产数据，和基
于这些数据所生成的详实的统计报表；使高层管理人员可以随时掌握基层钻井队
井台上的每一个真实的生产细节，使公司领导对井队生产的状况一清二楚，为经
营决策和加强管理提供了充分的依据。
保证了安全生产
中心系统自动记录和监控各钻机的工作状况以及当前工作井的各项地质参
数，钻井专家系统自动分析现场问题的原因和提出解决建议；公司总部随时提醒
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井队各种风险防范事宜。还可以结合实际生产进度进行各项考核和审计工作。
规范了企业管理，优化业务流程
在系统实施的过程中，根据系统的具体要求，对企业部门之间业务流程进行
统一规划，使企业在与国内国际同行业企业的竞争中，处于优势地位。使企业的
组织机构更加合理，使企业的管理水平更上一个台阶。
实现了远程办公
通过钻井生产管理的信息化建设使在外地的井队可以通过信息化管理系统
完成与总部的数据、音视频联系；公司领导可通过网络接入系统实现异地办公，
并可以随时了解公司的生产状况。
提高办公效率
公司领导随时都可以通过这一监视控制调度系统完成巡井工作，免去途中的
颠簸之苦，从而将更多的时间用于企业管理和发展的其他方方面面的事务。
节约人力资源，降低成本
通过企业信息化的实施，降低外勤差旅，可以极大地提高企业办公效率，减
少人力资源，减少办公花费。
提高企业内外的协作水平
通过企业管理信息化的实施，企业各部门之间的协作水平能大大提高。
有利于公司的总体形象
一个规范有序的高水平信息化工作环境，能够使人对钻井公司信息化管理新
风貌的有一个直接客观的感性认识，留下良好的印象和认同感。
5.钻井生产监控指挥调度系统的实施
DMS 的实现是利用信息工程技术的优势，在钻井专家系统的支撑下实现新的钻井
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生产实时监控指挥调度管理流程，实现传统管理手段无法实现的高效管理。这也
是数字油田-钻井生产监控指挥调度系统的主体部分。
对钻井生产管理专家系统的功能要求
在未来远期目标中，全公司共有五十台钻机纳入钻井适时监控指挥
调度系统，一天产生将会产生四百多万条、超过 11GB 的实时生产数据，包含上
亿个参数。很显然，如果没有一个逻辑严密、组织合理、人机界面友好的信息处
理系统，那么这些铺天盖地而来海量信息数据参数对于监控指挥调度中心值班人
员来说无异于噩梦。
事实上，目前国内外已经有了一些比较成熟的支撑企业 DMS的石油钻完井信息管
理系统；这类软件都是在其经历了大量实际应用检验的底层数据处理系统的基础
上，根据用户的特点、实际需要和具体要求量身定做的，并没有一个完全统一标
准。从 Oracle、IBM、贝克休斯和斯伦贝谢等先进的国际石油信息服务商的调查
报告中我们也发现，现在国际国内石油行业的 IT战略都已经发生了很大的改变，
由过去自行开发软件到现在大多选择专业行业 IT 服务公司成熟的解决方案。这
样一方面能更快地实施，尽早得到回报；同时由于其专业化的服务，又降低了用
户使用和维护上的风险，很多企业得到了明显的经济效益和社会效益，对钻井公
司来讲是个很好的借鉴。
钻井公司决定引进国际上顶级石油软件服务公司的钻井专家系统产品，这样做的
目的不光是因为其应用系统通过了各个不同企业多年实际使用的检验，更重要的
是其管理软件本身所蕴含和体现的钻井行业先进的管理方式和理念；那些专业的
钻井生产管理系统软件的使用和业务运作流程，正好与我们的信息化管理规划相
近，而且这些专家系统本身就是不断总结国内外数十年钻井生产经验而形成的一
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整套先进的管理思想，很值得我们借鉴和学习。
在对候选的三种钻井专家系统（一种国内和两种国外）的了解和比较中，可以很
清楚地看到他们的系统中信息化管理流程与前边提到的规划中的信息化管理流
程大同小异，如出一辙：在任务分析、任务领取、钻前人财物的准备、钻井方案
拟定、钻前施工、井队进驻、井场设备安装、开钻、钻井资料收集、监督、问题
处理、事故预防、技术问题、完井验收、撤收等全过程中信息化运作方式大致相
同。因此，单从系统功能上讲，无论采取这三种系统中的哪一种，都较好地充当
钻井公司钻井生产信息化管理平台。
通过对日常钻井生产监控指挥调度工作流程的梳理，得出了以下的
关于 DMS建设中钻井专家系统的工作要求：
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图 5-1钻井专家系统建设要求
通信接口
钻井专家系统建设要求
建立统一的大型中央数据仓库，集中处理和存储各个钻井现场传
回的钻井数据、音视频数据。并提供基于 HSE 体系规范的各种钻
井生产管理应用系统的运行平台；完成网络安全及管理设置。
分屏显示各钻机实时工作状态和参数，自动监测和判断钻井现场
出现的问题。比如对单位时间内泥浆量变化超出正常范围、钻压
长时间偏高、扭矩异常等一系列工程异常提出告警，自动做出初
步分析结果及时地提出警告信息和搜索并显示预定解决方案。
实时地将钻井工作现场传回的油气显示数据、工程参数和钻井液
性能等数据资料统计处理显示成简单明了的数字或图形、图表、
报表等，并做到实时刷新保持最新数据。系统自动按预设程序完
成各种报表的生成和发布工作。通过与局域办公网络的数据接口，
管理人员在其办公室内就可随时掌握钻井现场的详细情况。
结合其它钻井专业软件，根据现场采集的地测数据及公司总部关
于该地区的地质资料做出钻井方案，及时向井队下达新的指令。
同时要建立起井史分析资料库、井队工作绩效评估等应用系统。
建立与各井队间 24 小时不间断的可视对讲及呼叫联系，开通视频
会议系统，中心值班人员及公司领导可以随时与井队人员面对面
联系或调看现场实时监控录像，并同阅数据报表。
规范井场监控以及公司总部对现场调度、现场技术指导、现场管
理决策的流程，建立一套中心值班人员的标准管理工作流程体系。
做好未来其他应用升级或流程调整的数据和接口准备，提供方便
直观的管理维护和应急处理工具，拟定标准的培训体系及模拟操
作环境，保证系统的兼容性、可持续发展性和平稳升级能力。
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由上图 3-1所示，钻井专家系统对井场监控指挥调度的具体业务主要有：根
据井场传回的实时钻井数据，还原井场的实际工作状况和各项参数，监管各井队
的工作；按照公司的统一安排，随时对各井队布置和调整作业任务；对各井队上
报的情况和物资、技术支援要求即时处理、安排；按照公司各项管理规章制度和
石油化工行业 HSE安全管理标准定时、不定时地对各井队的安全生产工作进行检
查，以及对井队投入产出情况进行审计等工作。
管理的对象是业务，业务在信息化管理系统中的存在形式就是数据，数据的
管理和应用实际上就是生产管理的数字化存在形式，在石油勘探钻井行业信息化
建设中，其体现就是以先进的生产管理经验、制度和流程为基础，以信息化装备
为工具的信息化管理体系。也就是说信息管理系统的数据管理不再是简单的处理
数据，而是如何使用数据，从已有大量的业务数据中探索钻井管理业务活动中的
规律性，从而帮助管理者做出重要的、及时的、正确合理的决策。
钻井专家系统也算是 ERP的一种。做过 ERP系统的人都知道，从技术上讲，
生产数据的收集和处理是 ERP实施的关键，包括 ERP在内的信息化管理系统的实
施都是以数据为本，90%的工作是基础数据的收集、整理和应用。因此钻井专家
系统对如何获取数据、获取哪些数据、各数据间的关联情况怎样、不同应用系统
间的数据如何共享、为了提高数据查询速度怎样建立合理的数据库结构、异构数
据库间如何实现信息交流等都要仔细考虑。
钻井专家系统通过对这些数据的处理，帮助管理人员从这些数据中得到及时
地、全面的钻井生产信息；这样的信息系统如何起到辅助决策的功能，使管理人
员能够正确地处理钻井监控指挥调度管理过程中遇到的各方面的事务。
在中原油田钻井公司对钻井专家系统的选型工作中，目前正在评估中的几种钻井
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专家系统都是建立在以业务为导向的数据仓库体系上的。这里提到的数据仓库是
特指支持钻井管理决策过程的、面向钻井管理主题的、集成各种应用系统的、采
集的钻机实时参数是不可更改的、各种钻井统计信息随时间不断变化的数据集合；
是为了支持海量的钻井生产数据信息处理、为了钻井公司高层迅速准确的决策分
析提供支持的一种解决方案的基本思路。
钻井专家系统各个功能模块和子系统赖以工作的数据并非直接从参数仪/录
井仪采集的原始数据，而都是通过按照钻井生产管理业务逻辑进行处理后，存放
在各个业务相关联的数据库中的统计数据。在整个钻井生产信息化系统中，大量
的不同种类的数据分散的存储在不同的数据库中，比如钻井实时数据、报表数据、HSE
综合资料信息数据、DVR数字监控影像数据、井史数据、勘探资料数据等等，这些
数据库应用系统都是面向各自专业业务操作而设计的。因此利用数据仓库的钻井
专家系统首先解决了异构数据问题；通过从那些不断增加新内容、体积日渐庞大
的应用数据库中将有用的生产和管理数据精炼到数据仓库中，专家系统能够更快
捷有效地从各相关联业务数据中提取有用的信息，帮助钻井生产企业在钻井生产
业务管理和发展上做出及时、正确的判断。这也是基于数据仓库体系的钻井管理
专家系统的设计和应用目的。
同时，数据仓库是钻井专家系统做决策支持的基础。要高效全面地利用数据
信息来支撑管理决策的进行，则对其数据挖掘和联机分析能力提出了很高的要求。
钻井专家系统的主要使用对象是管理人员，需要为他们的决策提供足够的准确和
及时的支持信息，而这些信息的特点是全面地、大量地来自钻井生产的各个业务
系统以及其它相关的外部数据。钻井生产指挥调度中心收到前方进场回传的实时
监控信息量是非常巨大的，海量的原始数据是无法直接服务于管理的，要从中及
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时准确地获取与当前某项管理业务相关联的关键信息则实非人力之所及。因此要
求钻井专家管理信息系统具有通过对业务需求的分析，从各个不同任务数据库中
寻找挖掘和整理出有用的业务相关信息，自动从大量的数据中找到和整合有用数
据来支持管理决策工作进行的能力。
另外，从系统功能上讲，钻井管理专家系统集钻井实时监控、钻井信息管理和辅
助决策于一体，可以实现对钻井生产全过程的有效监控和钻井信息的有效管理及
应用，并通过钻井现场信息的分析达到确保钻井质量、提高钻井实效、降低钻井
成本、提供辅助设计和决策支持的作用。整个系统主要包括井场信息管理以及按
照钻井监控指挥调度中心任务角色所要设计的业务操作内容，同时需要还在专家
系统中心端或井场客户端挂接其他的钻井工程故障实时检测与诊断软件、上级机
关钻井数据管理与钻井工程服务系统软件等，即钻井专家系统与其他第三方软件
的一体化工作。
这里讲的基于数据仓库的钻井管理专家系统，就是适应钻井公司钻井生产管理流
程优化的具体体现和运作形式。包括国内的西安新世纪、北京侏罗纪钻井生产管
理专家系统和国外的斯伦贝谢、贝克休斯等在内的各种主流钻井管理专家系统软
件在内，他们在钻井生产信息化管理过程中的数据及其流向都大同小异，可以通
过下图简要归纳说明：
图 5-2钻井专家系统数据及其流向简图
其中，钻井生产现场指的是井场信息网络，在同一主机上运行钻井专家系统井场
客户端和其他的钻井工程故障实时检测与诊断软件、上级机关钻井数据管理与钻
井工程服务系统软件等；专家系统井场客户端也可以和这些应用软件互通互联，
相互读取数据，即钻井专家系统与第三方软件的一体化工作在中心及井场两边都
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能够进行。公司总部指挥调度中心指的是调度中心网络，除了钻井专家系统的中
心系统以外，还有地质、勘探、影像等其他应用系统和他们的数据库，而专家系
统可以和这些应用互通互联，相互读取数据。特别是在信息检索、统计处理方面，
钻井专家系统在面对钻井现场采集回来的分存在各专业数据库中的大量原始数
据时，通过数据仓库的联机分析处理和数据挖掘，按这些数据与管理任务相互间
的关联关系，将有用的原始和统计数据集中处理，组建新的面对任务导向的数据
逻辑体系；并按照具体事务处理逻辑将数据转存在具体事物数据表中供专家系统
中指定事务报表生成程序调用。
钻井安全生产管理的信息化实现：
这里还要单独提一下 HSE钻井安全生产管理。现有的钻井专家系统都没有这方面
的功能，而且在这方面也缺乏现成的软件。但是在石油天然气钻井行业，HSE 安
全生产管理已经是强制性项目，即在最新的信息化工作标准下，钻井公司信息化
管理工程中必须全面纳入 HSE管理思想，通过信息化工程更有效地实施 HSE安全
生产管理。因此，无论是采用哪种钻井专家系统，他们都必须增加 HSE管理功能。
HSE管理体系是健康（Health）、安全（Safety）、环境（Environment）一体化风
险管理，是以风险防范为主的安全生产管理，它涉及到钻井工作的各个层面和细
节。主要原理是事前进行风险预测和分析，进行推理判断找出原因，确定可能发
生的危害和后果，制定处理预案，以便及时采取防范手段和控制措施，减少可能
引起的人员伤害、财产损失和环境污染。
对于钻井专家系统这样的钻井工程实时监控指挥管理软件系统来说，需要按照
HSE管理体系建立起信息化管理流程，通过信息系统辅助和规范风险管理的进行。
钻井专家系统在这方面应该主要考虑的设计思想和实施步骤如下：
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风险识别：根据历史资料，建立起与钻井相关风险的完整的 case 数据库，
包括风险类别、危险点源、预防措施以及人员行为等，以供查询；
风险评价：通过对钻井工序的实际考察，选定与各工序相关的风险，软件将
对实际钻井工作情况中可能有的风险进行分析；
风险预防：软件在对钻井生产风险进行分析后，找出相对应的预防措施，包
括对人员操作规范、安全生产工序制定合理的措施等；
风险削减：包括应急准备在内，制定出合理有效的风险削减措施，把钻井生
产风险及钻机故障可能性降到最低程度的措施和保证。根据风险评估，系统要针
对钻井过程中的实际 case输出项目风险管理的建议措施；
风险改进：在某个钻井生产安全管理 case 执行完成后，系统根据实际执行
效果的情况自动修正分析方法和风险削减措施，提高下次的分析和应对的准确性。
在钻井生产安全管理中，还要求风险评估软件能自动识别出某井队施工时的
可能的遇到的其他风险，比如通过公共信息检索到当地气象变化等，提前提出预
警，并按预设程序提交解决方案的建议，即输出风险预防和削减措施。
最优化的计算机处理：HSE 风险识别以及处理不同于其它的计算软件，因为 HSE
风险识别是建立在经验 case 的基础上，没有固定的公式；同一事件的关联项众
多，因此只有通过对所有关联事件进行筛选分析，才能找到关键因素。通过软件
的高速信息处理，不仅要找出危害的直接原因，更重要的是发现危害的根本原因，
为制定风险预防措施和风险削减措施提供依据；同时专家系统还需据此建立日常
HSE安全生产巡检程序，对未能及时完成检查的风险预防项目提出复核通知。
钻井专家系统的井场信息系统部分：
钻井专家系统井场客户端系统功能模块
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通过参数仪/录井仪采集和手工输入的原始数据直接来自于钻井现场，井史
资料管理系统中包含钻完井报告、数据图表、现场工程计算、操作指导和帮助以
及程序和数据维护等各种功能模块。主要内容如下：
a、数据库管理模块通过代码输入、记录复制、自动联机计算、自动转换单位、
自动绘制井身结构/井口装置图等功能，便于井场技术员以最快捷的方式录入现
场数据；将接收到的钻井工况实时数据按照管理应用的需要分类存储，并且能够
方便地进行数据查询和数据移植。
b、完井报告模块可在钻完一口井后，根据采录的数据自动生成该钻井井史、固
井作业史、钻井地质总结等资料，自动插入图件和统计数据。提供标准输出打印
格式，成为井队完井报告材料。
c、统计分析模块可依据不同的统计条件选择单井或多井的资料进行实效、成本、
事故等统计分析，并可生成各种直方图和饼图和曲线比较图等。
d、报表模块可自动生成按需要各种日报、周报、月报、年报等。
e、HSE安全生产管理标准模块包含各种工具手册、操作规程、管理规范、常用标
准、事务记录等，形成一个 HSE标准文档库，并能够通过网络进行完善。
f、工程计算模块可使现场工程技术人员在需要时随时进行钻井有关作业的计算、
模拟和分析。
此外，井场人员还可以通过 Citrix（一种远端程序代理服务软件）进入公司总部
中心主机，执行地震资料处理等大任务量的专业勘探数据计算，或者 license价
格昂贵，只安装在总部中心主机的一些专业软件。
核心数据问题的解决
数据交流和处理问题是信息化监控调度管理信息系统建设的核心，针对钻井
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管理专家系统的数据采集的需求，综合考虑现有的和将要采用的其他各类石化专
业应用软件的情况，提出一个各项功能合理搭配数据的交流规划模型及其数据接
口的初步技术要求。
单从系统功能上讲，无论采取哪一种候选的系统都能较好地担当钻
井生产信息化管理平台。但是这些系统都存在着问题：如何获取钻井现场生产数
据、如何与钻井公司现有的各种多参数仪/录井仪等设备连接起来。各种参数仪
数据格式不统一的问题，再加上钻井现场信息采集内容标准各异，数据信息传递
不及时等问题，足以导致钻井生产信息化监控指挥调度管理工作无法进行。
目前钻井公司拥有四家厂商十多套不同型号的多参仪。各型号的参数仪采
集的数据最少的为八种，比如录井处自行研制的 ZYLJ 系列八参仪，只采集钻机
工况的八个基本参数；上海神开录井仪能采集二十七种，而进口的贝克休斯 XXX
综合录井仪则可采集和提供多达五十多个钻井工况参数。同时，各种多参仪（录
井仪）所采用的通信制式、数据采样率不一样，其软件系统数据库也不同，从
dbase、foxpro，到 Access、sql 都有，当然其操作界面更是五花八门。正如前
边提到，这样一来给井队间的人员调配增加了技术培训上的难度，二来也不利于
数据的应用和共享；后者更成为以前钻井公司信息化工作的最大障碍。
因此，整个钻井专家系统的运作基础和数据核心在于井场钻井生产数据。钻
井专家系统对的数据来源的基本要求在于数据完整性和实时性。
数据交流规划模型
钻井专家系统首先要求数据的完整性。首先，对数据来源进行分析：
一、钻井公司现在采用的多种不同的多参仪/录井仪系统的通信方式不尽相
同，大多数是跑 RS485、RS422 现场数字总线，前端采集设备的回传信号要通过
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各自专门的软/硬件来进行处理，生成计算机数据；只有极少数系统是直接跑以
太网的。因此一个钻井专家系统作为一个第三方程序想直接从钻机上的前端采集
设备回传信号上获取数据不太现实，只能在多参仪/录井仪自己的软/硬件系统接
收和处理前端采集设备的回传信号，生成计算机数据存放于自己的数据库中后，
第三方程序才能够读取。其过程可以由图 5-3来说明。
二、钻速、大钩高度、钻压、泥浆罐液面高度、泵压、功率、扭矩、深度等
数据。同种数据，各种多参仪（录井仪）设备采样率并不一样，都是每秒报一到
十次不等；密度、粘度、失水、含砂、PH值，各种设备短则五秒一次，长则数十
秒才报一次。也就是说，在不同的多参仪（录井仪）系统自带数据库中，同一项
目同一时间阶段的采样数据数量是不同的。有些数据不是直接得到的，而是根据
其它数据综合计算得出，其计算标准又不一样。有些生产相关的静态数据，是需
要反向取得的，比如现场岩屑分析（反映当前钻深处的实际岩层特性数据，最后
统计起来绘制成实钻所得的地质剖面分析图，这是非常重要的资料）等数据，跟
被动的调度中心远程查询（即从各种井场专业应用软件中取数据）不同，有些手
工录入的生产参数需要及时在中心反映出来。
三、经过与三家钻井专家系统供应商确认，要准确地反映钻井现场工况需要
十三个关键数据，而其中八个数据是必须直接从钻机上的前端设备采集设备上采
集下来的原始数据，五个数据是由此产生的衍生数据；有些数据不是直接得到的，
而是根据其它数据综合计算得出，其计算标准又不一样。
四、经过与三家钻井专家系统供应商确认，其软件系统无论中心主系统还是
井场客户端系统，都是使用其自带的数据库，而不是从别的数据库直接读写数据。
比如司伦贝谢 DrillingDataManagementsolution 钻井专家管理系统中，井场端
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WellView使用的 RigsiteDatabase，中心端 WellView使用的 ProjectDatabase，
以及 DrillDB钻完井主数据库 FinderMasterDatabase。通过以上分析，我们提出
一个系统数据收集处理设想：在井场生成一个统一的“数据源”，即不管多参仪
（录井仪）的型号、性能如何，他们向钻井专家系统提交的钻机生产数据都是一
样的格式。综合以上考虑，我们提出通过专家系统的客户端外挂标准工况代码编
码及通信接口程序来统一数据格式和传输问题。下图为该方案设想的数据处理和
流向模型图：
图 5-3数据处理流向（数据交流）模型图
数据类型说明
（1）参数仪/录井仪前端采集设备通过现场数字总线回传的反应当前工作参数的
数字信号。
（2）参数仪/录井仪讲收到的数字信号进行处理转换后的计算机数据。
（3）标准工况代码编码接口程序从参数仪/录井仪自身数据库中提取的数据。
（4）标准工况代码数据
（5）标准工况代码编码接口程序从井场的其他应用程序和钻井专家系统井场客
户端提取的其他反映当前井场状况的数据。
（6）井场其它应用程序与井场综合数据库的交换数据。
（7）钻井专家系统应用程序与其数据库间的交换数据。
在外挂标准工况代码编码及通信接口程序方案中，数据是由同一个标准工况
代码编码及通信接口程序生成，按照相同或不同的数据生成率向专家系统客户端
和中心端两边同时发送，以保证两边的数据总体上相同。同时，考虑到通信因素
导致的数据传输速率稳定性可能存在的问题，工况代码编码及通信接口程序采取
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自适应可变速率数据打包传输，在通信短暂中断时将数据放在缓冲区中，可以在
通信恢复后重新向中心发送在传输中断期间的积压数据；如果与总部之间的通信
长时间中断，则可视情况在通信恢复后将存在井场本地的较大的完整的原始记录
文件或者精简后的统计数据直接传回中心，由中心系统分解、还原从井场经过编
码打包回传的钻井工况数据，将各单独项目参数自动导入，补足缺损时段的钻井
工况数据。通过以上的工作，钻井专家系统的基础项目数据库的数据来源变成了
由标准工况代码分解出来的各项独立参数。专家系统将通过对标准工况代码的分
解，提取出各个独立的参数，加上其时间属性后存入各自相关数据库的相应位置，
完成原始数据的收集工作。
数据接口的初步规划
标准工况代码编码及通信接口程序：由于不同的参数仪/录井仪有各自的不
同的采样率和数据格式等，因此需要对不同的参数仪/录井仪做不同的接口程序。
通过标准工况代码编码程序为数据采集问题提出统一规范（以每秒采集打包
一次为例）：
一、对于钻速、电压、大钩高度等高采样率数据，将前一秒所有数据内从各
自多参仪（录井仪）数据库中取出来，计算均值，再写入相应字段。
比如，在 ZYLJ-87 多参数仪的数据库中，一秒钟内有三个转速数据：R1=166、
R2=165 、R3=163 、那么在标准工况代码编码程序中就设定为取其平均值
AVER’=SUM(R1,R2,R3)DIV3=；而在 SHSK-5300ML录井仪系统的数据库
中，一秒钟有 7 个转速数据：R1=166、R2=166、R3=165、R4=165、R5=164、
R6=164、R7=163，那么在标准工况代码编码程序中就设定这一秒的转速数据为取
其平均值 AVER’=SUM(R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7)DIV7=
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二、密度、粘度、失水、含砂、PH 值等低采样率数据，直接从各自多参仪
（录井仪）数据库取出当前数值，写入相应字段。
比如，在 ZYLJ-87多参数仪的数据库中，钻井液密度值是每隔十五秒才有一个新
数据注入，那么在标准工况代码编码程序中就设定这一秒的钻井也密度值为取其
当前最新值 DENS=
SHSK-5300ML录井仪系统的数据库中，每两秒注入一次新的当前钻井液密度数据，
那么在标准工况代码编码程序中也设定这一秒的钻井也密度值为取其当前最新
值 DENS=
三、当前配料（凝固剂、重晶石等）、当前岩屑分析等数据是没办法进行自
动采集的，都是通过现场人员在钻井专家系统井场客户端上手工填报数据，并存
放在数据库中。在这这些项目上，标准工况代码编码程序实际上是反向工作：从
钻井专家系统井场客户端数据库中提取该项目当前值写入相应字段。其原理类似
于触发器：该项目当前数值由标准工况代码编码每秒更新覆盖一次，当手工填报
数据时改变了数据库中的当前值，标准工况代码编码程序从数据库中读取了这个
改变值跟着又回写回来，实际上保持了这个新的当前值不变，直到下一次手工填
报数据来改变这一新的当前值。
四、整体时间性能要求：从钻井现场钻机上前段采集设备采集到数据（钻速
等高采样率数据），到调度中心反映出该数据时的系统总时延不能超过五秒；数
据与时间的关联性必须准确，对于参数仪/录井仪生成的采样率超过每秒一次的
数据，在编入实时工况代码时时间误差不能超过一秒。
按照以上的规范要求，提出了钻井生产现场标准工作状况代码格式初步规划设计，
将以此作为钻井专家系统与各种钻机多参数仪/录井仪系统的数据接口标准。即
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所有参数仪/录井仪系统某一时刻采集下来的数据都要经过重新处理，按该格式
形成某该时刻钻井生产现场标准工作状况代码。
标准工况代码编码程序将钻井现场采集的，反映某一时刻某钻机及当前井状
态的各项参数合并组成一个数据包（各种钻机的标准工作状况代码编组），再通
过卫星链路传回到在公司总部钻井专家系统，以及就地转发给钻井专家系统井场
客户端。该数据包设计格式和包含内容大致如下：
a、本数据包自身信息
b、井队编号
c、时刻
d、钻压
e、转速
f、排量
g、泵压
h、密度
i、电压
j、粘度
k、失水
l、含砂
m、大钩高度
n、功率
规范化编码传输数据包结构图
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o、扭矩
p、PH值
q、钻深
。
。
例：数据包中“队别”编码解析例：数据包中“转速”编码解析
4
第 89钻井队检测到的转速仪状态当前转速 166rpm
例：数据包中时刻代码段编码解析
152186
2099年 12月 31日 23时 59分 59秒
图 5-4标准工况代码格式简图
从上面三个片段的数据解析就可以得到这一数据包的部分信息：
在 2099年 12月 31日 23时 59分 59秒，第 89钻井队钻机钻速仪工作正常，
测到的钻速为每分钟 166转……。同样的，钻井专家系统（井场客户端和中心主
系统）在收到这一数据包后，就可以自动将其分解，从起始位偏移量为 492到 504
的代码段恢复成实际钻速数据，存储到相关联的数据库里钻速字段中，完成了实
时钻速数据获取工作。
无论是哪个井场，无论是哪种多参数仪/录井仪，标准工况代码编码程序都
将其采录的信息转换成这样一个统一的固定的代码格式。如果部分参数仪/录井
仪不能采录某些数据，则代码中相应位置将置为 null,专家系统在解读该代码时
自动将该项目置为“空”状态。而当某些前端采集设备出了故障，标准工况代码
编码程序读不到最新数据时，则代码种相应位置将置为 error,专家系统在解读该
00,
10100110
1011001
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代码时自动将该项目置为“故障”状态，并提出告警。
这样的设计，使得钻井专家系统的扩展性极大的得到的加强：今后任何一个
新加入的井队，只要达到上述数据采集和传输的要求，就可以直接纳入系统监控
范围。
解决了数据编码问题，下面再来具体讨论数据通信问题。
该数据包大小为 1kbit，设置其生成率为每秒一次、三秒一次、五秒一次和十秒
一次四种标准。
其中当数据包每秒生成并发送一次，即钻井专家系统每秒都对钻井生产的关键数
据轮巡一次时，专家系统所得到的数据对钻井生产工作细节情况的描述非常丰富
和及时，达到了在调度中心与在钻井现场参数仪/录井仪上同样的数据观察准确
程度。但是在实际测试的时候发现如果通过卫星传输，上行速率必须达到 64kbps
才能保证数据的稳定传输，否则大量的数据包将积压在缓存中等待发送，时间越
长积压越多，导致调度中心对钻井生产现场工况监视的延时越来越大，严重影响
实时工况监控工作。
在测试另外三种数据打包发送率下对通信速率的要求时，得出的结果是在 VSAT
最小上行速率 条件下，标准工况代码编码程序三秒一次，五秒一次和
十秒一次的生成率所产生的数据都可以顺利发送。
由此，可以得出结论：当井场 VSAT 卫星通信系统上行速率达到设计要求的
128kbps时，可以采用一秒一次的数据打包发送频率；当检测到井场 VAST卫星通
信系统实际上行速率低于 64kbps时，或者当井场 VAST通信服务资源紧张时（比
如与中心进行通话、专家系统客户端与主系统间数据交流频繁、上传和下载文
件），标准工况代码编码程序自动将通过 VAST 回传至调度中心的数据打包发送
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频率降到三秒一次或五秒一次。当 VAST 通信资源极度紧张时（比如正在进行视
讯通话），则以十秒一次的频率生成，依靠可以接受的精确性的降低来保证实时
性。当然，标准工况代码编码程序这一自适应功能的实现有赖于 VSAT 通信管理
程序提供的功能应用接口来完成。
由于标准工况代码的同源性，那些同时写入专家系统井场客户端本地数据库和调
度中心数据库信息数据，能够保证两边的数据的同一性。需要强调的是，由于井
场局域网内基本上不存在通信困难的问题，标准工况代码编码程序传送至同处于
本地井场局域网内的钻井专家系统井场客户端数据库的数据打包发送率不变，始
终维持每秒一次，形成一个最完整的钻井专家系统的原始基础数据库。即使 VAST
中断，调度中心叶可以在通信恢复后通过提取存储在井场网络的标准工况代码来
精确地还原这一段时间的钻井工作状况，并将这段时间的数据补入中心数据库。
通过标准工况代码完成数据的规范化这一方式，即方便了数据的组织和应用，
保证了数据的完整性；也方便了数据的传输，保证了数据的实时性。由此，解决
了井场钻井生产数据数据源这一钻井专家系统的运作基础核心问题，达到了的钻
井专家系统对的数据来源的基本要求。
通信问题的解决
从整个系统的数据流向来看，主要是前方井队与后方监控指挥调度中心间的双向
通信。由于石油勘探井队工作场地均处在交通不便、人迹罕至的荒郊野外，甚至
是大漠戈壁乃至海洋，而且距离公司总部少则数十公里，多则上千公里甚至远在
国外。因此如何克服距离的阻隔，实现双方数据的及时传递，为生产决策提供依
据就非常的重要。为了解决分布在全球范围内钻井队与公司总部间的通信问题，
对有线传输、短波/超短波无线扩频通信、无线通讯网（GPRS）、卫星电话等进
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行了测试试用。具体对比论证结果如下：
性能
方式
距离 速度
误 码
率
测试结果 可行性结论
电话 电话网内 56Kbps 低
建设快，无距离限制，
但是很多钻井现场
附近没有电话网
不合适
短波/超短波 3000公里 高
建设快，但传输速率
低，易受天气影响，
可靠性、实时性差
不合适
无线扩频 40公里 3-7Mbps 低
建设快，速度和可靠
性高，但距离有限，
特别是受地理限制
本油田内可行，
本油田以外不合
适
GPRS 覆盖区域内 56Kbps 低
建设快，但受信号覆
盖区域限制，盲区太
多，实测效果不佳
不合适
卫星 无限制
—4
.9Mbps
低
建设快，无距离和天
气限制、地理限制可
以克服，可靠性高
最理想的方式
表 5-1各种通信手段性能对比表
从通信内容上看，在外的钻井工作现场与公司总部的监控指挥调度中心间的
通讯业务主要有以下几种：钻井实时数据传送业务、随机报送数据传送业务、语
音/视频数据传送业务、Internet/局域网访问业务等。对于大部分时间在野外的
钻井队来讲，一则除了与总部进行视讯会议时以外，大部分时间都是以通过上行
数据链路向监控指挥调度中心报送钻井实时数据，二则野外井场环境下一般没有
其他网络接入通信服务，因此采用卫星与ＶＳＡＴ系统结合的双向传输网络是最
好的方法。
为了保持遍布全球的现场钻井数据可以不间断地传输至公司总部，同时公司总部
又要与井队随时保持联系，卫星通信就成了唯一的选择。在目前的技术进步的条
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件下，传统的海事卫星电话等模拟通信应用已经淡出服务市场，以 VSAT 全数字
化卫星通信/网络接入已经成为主流应用。对钻井现场与公司总部的通信来讲，
就是利用 VSAT 组网，通过一段“超长”的网线，将井场局域网与钻井公司总部
网络连接起来，实现数据/语音/视频等的全数字化通信。但是建一个卫星地面主
站动辄耗资数百万之多，成本太高；因此中原油田勘探局采用建虚拟主站的方式，
租用两兆的卫星信道，组建一个星状结构的卫星通信网络。另外考虑到通信链路
的备份问题，将保留现在正在使用的短波电台系统，主要用于语音联系。
通过共享卫星公司的主站设备，可以更好地保证通信的质量；同时卫星通信网络
管理和维护等事务由卫星公司中心站完成。钻井公司总部只需用在地面接一条有
线数据专线，比如租用一根光纤连接至卫星公司即可。一般情况下每个钻井队的
卫星终端拥有 64~128k的带宽，可以满足在钻井数据实时传输的同时保持语音、
传真、公司办公网和 Intranet 接入、在调整到 430kbps 时，还可以同时进行监
控图像实时传输，以及与公司总部进行生产调度视讯会议。而两兆的总带宽可以
满足一百个终端用户的同时使用，时保持公司总部与外边各井队和项目部的数据
及音视频实时联系。
钻井现场视频监控是基于工业 DVR数字影像监控系统工作，其高清晰动态图像经
过压缩后直接循环存储在硬盘上，由于卫星通道（64Kbps~128Kbps）的限制，平
时回传的影像数据都是经过再次压缩的。如果要后方监控中心要察看某段时间的
清晰画面，则需要将该时间段的影像资料从资料库中截取出来重组成一个影像文
件传过来进行回放。一般说来，由于卫星下行链路的广播方式，使得各个钻井现
场接收从后方监控指挥调度中心过来的数据的速率都很高，基本不存在什么瓶颈
问题。通过广播视频扰码方式，就可以实现指定井队接收公司总部影像，达到单
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独会谈的目的。
同样也基于 VSAT 的呼叫系统也是分成两个部分，一个是井队对公司总部监控指
挥调度中心的通话要求，一个是总部对井队现场人员的通话要求或者异常情况告
警。对于前者，由于公司总部监控指挥中心随时有人值班，因此他们在井场拿起
综合机柜前用鼠标点击通话按钮，拿起电话或者戴上耳麦对着摄像头就可以叫通
总部值班室。对于后者，由于井场人员不一定随时都在井场信息中心----综合机
柜前守着，因此必须安装呼叫设备，比如一个大喇叭之类的设备提醒井场人员过
来接可视电话呼叫。更重要的是可以在监控中心钻井管理专家系统发现井场数据
异常，经值班员确定后通过这个呼叫设备对井场人员提出告警，避免没人接听的
状况。
钻井公司 DMS项目的一个核心目的在于压缩管理层级，减少中间环节，实现高效
率扁平化管理。从这个角度讲，利用 VSAT 卫星通讯解决井场与公司总部间的实
施通信问题，是 DMS保障成功实施的关键因素之一。
项目总结评价及未来推广应用的展望
总结
本文主要以中原油田钻井公司在钻井队伍遍及全球的条件下，如何通过利用
现代信息技术的 DMS（DrillingManagementSolution），即油田钻井生产管理信
息化工程的设计与实现来进行集中的、高效率的管理为背景，从总体的管理运作
优化方法、可行性等方面进行论述（设计）；并对各个子系统的具体方案进行讨
论和可能采用的技术、产品进行论证（实现）。
从到目前为止的各方论证、审核及初步实施效果来看，由于我们针对实际应用的
需要，大多采用成熟技术和产品，降低了技术风险，整个项目的建设目前进展非
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常顺利。
首先开始进行的是卫星通信系统的建设，目前已经可以使在陕北地区野外作
业的井队随时与驻地项目部以及公司总部保持语音/视频联系，并可以相互传递
电子文档和报表，以及进行远程视频会议。这一部分的建设在满足了急需的通信
需要的同时，为将来整个系统搭好了通讯平台；也直接培养了很多在未来能够对
系统进行使用和维护的人员。
而目前钻井公司有几个具备条件的井队已经开始使用各自的参数仪采录钻
井数据，其采集的原始数据供我们的通讯传输试验和数据处理试验，成为我们各
个软件系统供应商进一步进行系统定制开发的数据依据和基础。
同时，最重要的部分即钻井专家管理系统，其最终的正式软件需求分析报告正在
多方面的进行；目前已经有多个供应商提出了各自的综合解决方案。对内而言，
目前公司各个职能部门均由专人负责提交本部门对信息化管理的具体要求明细，
按照各项不同的管理事务组织相关各部门开会协商并确认理想流程。此外，与信
息化管理流程相适应的公司机构改革论证也正在进行中。在最终选定软件供应商
后，其实施人员将与公司各个部门一道最终确认整个信息化管理流程系统的各细
节及相应的运作方式，在不影响正常生产管理工作的前提下，按模块化分步实施
原则有序进行，最终实现信息化管理体系的整体上线运行。
展望
从理论上讲，在目前所用卫星覆盖范围内的公司在亚太和中亚地区的井队，以及
部分在中东地区的井队都随时可以纳入此网络；而在中非、北非以及南美地区的
井队我们考虑接受卫星通信公司建议：采用时延在 500ms以下的有线和无线通信
接力传输的办法来建立通信链路，从而实现国内总部对分布在全球各地的钻井生
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产队的进行统一集中监督、指导、资源调配等管理工作。
该信息化管理系统成功实施后，将成为国内最领先的远程钻井生产监控指挥
调度体系，其意义在于彻底改变了原有的技术条件下的传统粗放管理模式，真正
实现了管理的垂直化、扁平化，提高了管理的效率。
此项目成功实施的意义在于：类似于钻井作业等传统的大范围机动、分布生
产作业有了集中管理控制的可能。以本系统为模板，此类生产单位都可以实现对
分布在异地的生产单位进行高效率的集中管理控制，利用信息技术打破地域的阻
隔，实施先进的管理方式，从而达到节约生产成本、提高效率目的。
如何通过信息化来提高管理水平，对于各个面临激烈竞争的企业来说都是刻
不容缓的任务。本项目通过对钻井生产行业管理优化的分析，结合先进的信息科
学技术，通过实施生产调度指挥管理系统，实现了钻井生产管理手段和效率的进
步，并将为同类企业的管理改革提供一个成功的范例。
附录 1DMS项目工作日程记录表
时间 地点 参加人 内容
2004-3-9 办公楼二楼西会议室
范总，任总，刘总，经理
办，科技办，黄海，赖艳
新，黄世文，杨志刚等
正式成立钻井公司 DMS项目领导小组，
提出公司信息化工作目标和进行信息
化工作动员
2004-3-12~13 办公楼三楼会议室
任总，经理办，科技办，
黄海，赖艳新，赵昌全，
李政、杨志刚等
钻井公司 DMS 项目组工作计划以及分
工安排
2004-3-19~20 办公楼三楼会议室
任总，刘总，经理办，科
技办，黄海，赖艳新，赵
昌全，李政、杨志刚等
公司 DMS 项目组全体会议，总结 DMS
前期准备工作和安排下一步详细调研
计划
2004-3-21~29 生产调度室
生产调度室、经理办，科
技办，黄海，赖艳新，赵
昌全，黄世文，杨志刚等
在生产调度室跟班，了解现有工作流
程和听取调度人员意见，交流工作改
进方法和途径等
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2004-4-1~3 钻前大队
钻前大队、生产调度室、
科技办，黄海，赖艳新，
赵昌全，黄世文，杨志刚
等
了解现有工作流程和听取一线人员意
见，交流工作改进方法和途径等
2004-4-9~15
东营 53xxx 队桥 69
井
53xxx队，科技办，黄海、
赵昌全
在井队驻井跟班，了解井队生产管理
状况，听取工作人员意见，交流改善
生产管理水平的方式方法
2004-4-20~25
濮阳台前 53xxx 队路
7井
53xxx队，科技办，黄海、
赖艳新
在井队驻井跟班，了解井队生产管理
状况，听取工作人员意见，交流改善
生产管理水平的方式方法
2004-4-26~27 科技办会议室
任总，经理办，科技办，
黄海，赖艳新，赵昌全，
李政、杨志刚等
总结前段时间的调研工作，找出现有
流程中需要改变之处，开始初步的钻
井生产信息化流程设计，同时开始联
系个子系统供应商提供计划方案
2005-5-12~16
菏泽 53xxx 队文 37
井
53xxx队，科技办，黄海、
赖艳新、赵昌权、杨志刚
按照新的信息化生产管理流程进行现
场实地模拟运行，通过实地运作实验
发现和解决将来在实际实施过程中可
能出现的问题
2005-5-17~19 科技办会议室
任总，刘总，经理办，科
技办，黄海，赖艳新，赵
昌全，李政、杨志刚等
对前段工作进行总结，草拟出调研报
告和 DMS 项目实施改进意见以及初步
时间表，对各个子系统供应上的方案
进行初步评审
2005-5-20 办公楼三楼会议室
范总，任总，刘总，经理
办，科技办，黄海，赖艳
新，黄世文，杨志刚等
向公司领导汇报 DMS 项目的阶段性工
作总结，提出初步的 DMS 方案，就优
化钻井生产管理流程工作中遇到的困
难和阻力争取领导的支持
2005-5-21~23 供应站
供应站、财务科、装备科、
经理办，科技办，黄海，
赖艳新，黄世文，杨志刚
等
专门就 DMS 流程优化中涉及到的物资
管理问题进行直接的讨论，拟定新的
物资管理流程和方法，确认公司物资
供给能力
2005-5-23~24 财务科会议室
供应站、财务科、装备科、
经理办，科技办，黄海，
赖艳新，黄世文，杨志刚
等
专门就 DMS 流程优化中涉及到的财务
管理问题进行直接的讨论，确认在财
务方面做出相应的流程变更以适应公
司新的钻井生产管理流程的要求
硕士研究生学位论文
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2005-5-26~27 办公楼三楼会议室 公司各个相关部门
召开钻井公司各部门 DMS 工作联席会
议，就公司 DMS 项目的初步实施计划
进行讨论，协调和安排各部门任务
2005-5-28 供应站
供应站、财务科、装备科、
经理办，科技办，黄海，
赖艳新，黄世文，杨志刚
等
与各子系统供应商进行技术会商及功
能需求交底，以及各系统供应商之间
进行技术交底
2005-5-30
勘探局钻井研究院信
息中心
勘探局领导、钻井院领导、
钻井公司领导、DMS 项目
组、各个系统供应商
进行钻井公司 DMS 项目汇报暨方案鉴
定会议，确认了钻井公司 DMS 项目的
实施计划
附录 2钻井生产管理部分调研及访谈记录资料清单.doc
附录 3上报材料.doc
附录 4部分子系统供应商协作方案.doc
附录 5硬件设备系统讨论资料.doc
参考文献
[1]
《UseofDataCenterandTelemunicationinDrillingOperationsandEngineering》
Graff,.;TennecoExplorationandProductionandVarnado,.
[4]
《 PlanningandPracticalProblemSolvingUsinganEngineeringSimulatorforDri
lling》,AmocoProductionCorp.
[5]《ADIS：AdvancedDrillingInformationSystemProject》..
[6]《DrillingOptimization-TheDrillersRole》,VarcoIntl.
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《 NewInformationSystemPromisetheBenefitsoftheInformationAgetotheDrill
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ingIndustry》.Stelly,M/DTOTCO.
[8]中华人民共和国石油天然气行业标准，石油天然气勘探生产技术指标
(SY/T597394)，北京，石油工业出版社。
[9]中华人民共和国石油天然气行业标准，石油天然气勘探工作规范，(ST/T4)，
北京，石油工业出版社
[10]中华人民共和国石油天然气行业标准，野外石油天然气地质调查规范
(SY/551792)，北京，石油工业出版社
[11]《中国石化集团公司安全、环境与健康（HSE）管理体系》,中石化集团
[12]《油田企业 HSE管理规范》中石化集团
[13]《石油工业概论》北京石油学院编著，北京，石油工业出版社
[14]《海洋石油管理模式探索》王彦、卫留成主编，北京，石油工业出版社
[15]《信息资源管理》马费成，武汉大学出版社
[16]《信息资源规划—信息化建设基础工程》高复先，清华大学出版社
[17]《信息资源管理导论》孟广均、沈英、郭志明，科学出版社
[18]《流程再造理论方法和技术》清华大学出版社
[19]《企业业务流程设计与管理》蒋志青电子工业出版社
[20]《项目论证与评估》戚安邦机械工业出版社
[21]《钻井参数采集传输开环系统》樊顺利，石油钻探技术.1991(9).
[22]《塔里木油田钻井数据无线通讯系统的现状与改进》姜昌勇钻采工艺 2000
[24]《将 Intranet技术引入录井行业》王权，郭冬梅等录井技术.1997(6)
[25]《数据管理—信息系统建设的基础》高复先编译
[26]《决策支持与数据仓库系统》电子工业出版社
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[27]卫星通信地球站设备安装工程施工及验收技术规范 YD5017-96邮电部
[28]中石化系统电子文库
[29]中海油系统电子文库
[30]中石油系统电子文库
北京大学学位论文原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究
工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或
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均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名：日期：2004年 9月 25日
学位论文使用授权说明
本人完全了解北京大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：
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（保密论文在解密后遵守此规定）
论文作者签名：导师签名：
日期：2004年 9月 25日
致谢
首先，感谢各位老师对我在北京大学的学习和实习工作中给予的极大帮助！
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在北京大学的两年多时间里，我得到的不仅仅是知识水平的提高，更重要的是实
际工作能力的加强，使我受益颇深。
感谢我的指导老师窦文章博士！对于专业技术出身的我来说，能够在实习阶
段的工作中能够顺利转型到信息技术管理的岗位，主持实施基于信息技术的传统
工业生产管理优化工程，是离不开窦老师的悉心指导的；感谢杭诚方教授对我论
文写作的严格指教，谢谢！
实践出真知；油田钻井公司领导对管理信息化工作的大力支持为自己发挥所
长提供了宽广的舞台和良好的条件。与各部门领导和同事的密切协作，不仅为我
所主持的信息化工作提供了成功的保障，同时也为我的论文工作提供了很多新的
思路和素材。感谢他们的帮助！
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