基于岩心图像数据库的资料管理系统建设

石晋 江明 于由美 张超环 徐胜利

[摘 要] 本文在建设岩心图像数据库的基础上，实施构建岩心资料管理系统，给出了应用系统的体系架构，并从三个角度介绍了系统的安全策略。本系统为油气田勘探开发工作提供了高效稳定的数据源，有效提高科研人员的工作效率。

[关键词] 数据库；岩心图像；模型设计；系统建设

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 09. 076

[中图分类号] TP392 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2019）09- 0169- 02

1 引 言

岩心作为认识评价地下地质和矿产资源的第一手实物资料，从初期的油气勘探到中后期的油气开发过程中都发挥着重要的作用[1]。然而，岩心实物资料在存放过程中易于风化、氧化变质，取样观察时对岩心造成的人为破坏磨损，实地查看岩心已不再能满足科研人员的研究需要。另外，实物资料的不便观察，岩心相关资料的综合研究分析困难，又为岩心资料的管理应用提出了新的挑战。因此，建立岩心图像数据资料管理系统，将有助于岩心图像资料的永久保存与高效共享，为辽河油田的油气勘探开发工作提供技术保障。

2 数据库设计

由于岩心图像数据资料管理系统依托于底层数据库，因此必须对岩心资料收集、质检、上传、应用的业务流程进行分析，并对数据项进行归类，从而实现岩心图像数据库设计。

2.1 逻辑模型设计

针对油田勘探开发工作的业务流程，抽象并独立出岩心图像数据在科研生产中的流动情况，通过分析并参考数据库设计技术实现数据表及表间关系的设计[2]。在逻辑模型设计方面，以井筒为基础管理单元，以深度为图件组织方式，抽取并定义井号、桶次、岩心编号等概念，由此确定所有数据项的内容和概念内涵，使之唯一，并用二维表进行表述，从而实现对所有业务对象的抽象。在此基础上，利用第三范式技术对编号、深度、岩心图件、岩屑图像等数据的存储格式、字段的约束关系、表结构进行定义和规范化处理，实现逻辑模型的设计，最终以数据字典的形式进行表达。本系统共定义了36张表，500余个数据项，表名称、代码、数据类型、取值范围、计量单位、索引约束、触发器等均在数据字典中进行了详细说明。

2.2 物理模型设计

在物理模型设计方面，采用Oracle 11g作为数据库管理系统，基于此，必须先创建数据库表空间、临时表空间、用户表空间、指定数据文件大小、定义重做日志文件等，并指定相关数据文件的存放位置。利用PL/SQL Developer工具，将数据字典定义的所有表创建至Oracle数据库中，并指定数据表主外键、定义各字段的单位、约束条件及设置索引等。此外，通过数据块、共享池、PGA、SGA等重要初始化参数的配置，进一步提高系统性能。通过以上方式将逻辑模型映射到Oracle 11g数据库中，从而实现本系统物理模型设计。

3 应用系统建设

岩心资料管理系统功能包括浏览查询、资料加载及质检审核三大部分，通过对数据资料的应用方式、数据对象的综合分析，系统采用B/S（浏览器/服务器）模式，将相关业务应用划分为数据层、应用层、客户层三层体系架构。如图1所示，数据层采用Oracle 11g作为数据库服务器，负责岩心数据的存放与管理；应用层包含Web服务器和应用服务器两部分，采用Resin服务器进行管理；客户层则利用HTTP协议与Web服务器交互，为用户提供具体的操作界面。用户在客户端提出的数据浏览、数据加载或审核请求，经Web服务器接收后，通过JSP或Servlet页面[3]调用应用服务器中的Java Bean，应用服务器则采用JDBC方式与数据库服务器进行交互，利用对应的Java Bean从数据库中求取数据或将客户端提交的数据存入数据库中，并返回相应的数据处理结果。

3.1 浏览查询系统

本系统主要负责将岩心图像数据库中的信息展现给用户，使用户能够方便快捷地查询到所关心的数据。在界面左上方输入井名称，点击“刷新”按鈕，下方会给出以该名称开头的所有井，用户从井列表中选中目标井，在右侧的界面中就会立即给出该口井的所有岩心图像数据资料信息。查询结果共分为岩心外观照相、岩心普光外表面、岩心普光剖切面、岩心荧光外表面、岩心荧光剖切面、岩屑图像、井壁取心七类，用户想要查询哪一类数据，则通过单击查询结果上方对应的页面选项实现。此外，还可在查询结果的任意位置通过鼠标右键菜单，调出系统内置岩心相册查看岩心图件，或调出岩心综合柱状图。

3.2 加载系统

本系统主要实现岩心外观照相、岩心普光外表面、岩心普光剖切面、岩心荧光外表面、岩心荧光剖切面、岩屑图像、井壁取心共七种图像及数据信息的添加、删除、保存的功能。用户先通过井号查询及界面上方的选项定位到某口井的某类岩心数据，然后手动录入或通过EXCEL文件批量上传如“岩心盒号”“筒次”“顶深”等相关数据信息，才可上传图件文件。系统同样支持图像文件的批量上传。在图件上传过程中，系统会自动从后台数据库中查找与文件名称相符的数据记录，如果匹配，就将文件名称填写到对应的字段，因此减少了信息录入出错的可能。当所有文件全部上传完毕，系统会给出本次操作的统计信息，包括上传的文件名称及具体数量，没有找到对应匹配项的文件名称列表等，便于之后加载工作的进行。用户可通过点击某一数据条目，进入编辑模式进行数据修改；通过选取数据行配合“删除”按钮实现对应信息的删除；通过“保存”按钮实现数据加载结果的保存。

3.3 质检审核系统

本系统主要提供上述七类岩心图像资料信息的审核功能。用户通过本系统，首先查询到某口井某一类的岩心图像资料信息，在审查后，仅能对相关数据的“质检结论”字段进行逐条或批量修改，而不能对其他数据信息进行修改，有效保证了数据安全。此外，在本系统中，未检验的数据被示以黄色，不合格数据、正在检验的数据被示以红色，以鼠标选中的数据被示以蓝色，令用户一目了然，便于直观的检查岩心图像资料的正确性。

4 安全策略

4.1 授权访问

用户要求訪问时，操作系统首先根据输入的用户标识进行身份及所使用的硬件设备信息来鉴定，两者均合法的用户才能或准进入系统。对已进入系统的用户，数据库存储还要进行存取权限控制，只允许用户执行合法操作。任何数据最终均以密码形式存储至后台数据库，将泄密风险降至最低。

4.2 物理隔离

在系统部署上，利用防火墙可以将整个网络从物理上划分为内网、外网、DMZ区三部分：将数据库服务器部署在内网，用户的客户端计算机处于外网，将Web服务器部署在DMZ区。通过防火墙策略的设置，只允许Web服务器访问数据库服务器。这样，对于外网的用户来说，就只能访问DMZ区的Web服务器，而不是直接访问数据库服务器，从而有效控制外网机器对数据库的访问，进而从物理位置上保证数据库系统的安全性。

4.3 应用系统控制

本系统采用了J2EE技术平台进行实现，便于开发部署，但系统中的重要模块和关键算法均采用C语言编写，提高了反编译难度，增强了应用系统安全性。在使用控制上，数据库系统将用户分为应用用户（分配给每个应用人员的账户）和数据库用户（能直接访问数据库的用户）。应用用户只能访问应用系统，通过应用系统找到对应用户组，再关联到对应数据库用户，然后，利用这个数据库用户通过加密机制访问库中数据。在软件系统中根据用户权限控制用户对数据的操作，使录入人员只能修改或上传数据，不能修改质检结论，审核人员只能修改质检结论，不能修改数据；并利用软件记录录入、修改及审核过程信息，以便于落实责任。

5 结 语

岩心图像数据库系统的建立，为油气田勘探开发科研人员提供了实时的岩心图像资料浏览查询与发布功能。利用浏览查询系统，用户可在3秒内查询到某口井某一类的岩心图像资料信息，在查询结果界面的任意位置均可在5秒内调出对应的数字化岩心照片；利用加载审核系统，用户可以快速批量上传岩心图件及相关说明信息，并在保障数据质量的前提下，高效完成质检工作。该系统为油田各级人员提供快捷可靠的数据源，大幅提高了研究效率，缩短了生产周期，进一步保障了地质研究工作的准确性及科学性。

主要参考文献

[1][英]理查德·A·道.现代石油技术（卷一：上游）[M].第6版.冷鹏华，译.北京：石油工业出版社，2016.

[2]钱进， 常玉慧， 叶飞跃. 数据库设计与开发[M].北京：科学出版社，2016.

[3]Marty Hall， Larry Brown， Yaakov Chaikin.Servlet与JSP核心编程（第2卷）[M].第2版.胡书敏，译.北京：清华大学出版社，2009.