基于Petri网的工作流建模技术在油田钻井设计中的应用研究

论文摘要

油田钻井设计是确保钻井现场顺利实施的指导书,也是进行钻井工程预算的重要依据。然而传统的设计方法已不能满足日益增多的设计工作,而且存在设计不规范等问题,影响工程设计质量。将工作流技术应用到油田钻井工程设计中,可以对设计工作进行优化,从而规范企业管理,提高工作效率。它是实现企业业务过程建模、仿真分析、优化、管理与集成,从而最终实现其自动化的核心技术。工作流的首要问题是建模,如何将复杂的钻井设计一体化流程进行工作流建模是本文要研究的重点问题。钻井设计是典型的离散事件流程,Petri网因其严格的数学定义以及所提供的系统分析和验证方法,成为工作流建模与分析的较好理论,尤其对随机性、离散性事件的建模有其独特的优势。本文主要研究工作如下:1.介绍了工作流理论、建模及工作流管理系统等基本理论,论述了选择基于Petri网进行建模的原因、Petri网及其相关理论。2.根据钻井设计工作流模型的需求,以随机Petri网理论为基础,定义了一种随机分层Petri网SHPN (Stochastic Hierarchy Petri Net),并给出其数学描述,同时给出了随机分层工作流网定义,提出了基于随机分层Petri网的工作流建模方法。3.基于上述方法,构建了钻井工程设计的基于随机分层Petri网的工作流模型,并分别分析验证了所建的主网和子网模型的有效性和合理性。探讨了钻井设计的优化与改进方法,提出优化方案,以执行平均周期时间为指标,用ExSpect进行基于随机分层Petri网的仿真实验,仿真结果的分析能够验证优化方案的有效性,对提高设计工作效率提供了理论和现实依据,4.将优化后的模型利用Web e Build的技术实现了一个具有基本功能的工作流管理系统,构建油田钻井设计管理与审批一体化平台,弥补了用户在进行设计时存在的版本不规范,设计效率低等缺点,实现了钻井设计资源共享、协同工作,设计流程自动化,从而提高了油田钻井设计工作效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 工作流建模研究现状
• 1.2.2 Petri 网应用现状
• 1.2.3 钻井设计软件现状
• 1.3 论文主要研究内容和结构
• 1.3.1 论文主要研究内容
• 1.3.2 论文结构
• 1.4 本章小结
• 第二章 相关理论
• 2.1 工作流理论
• 2.1.1 工作流与工作流模型
• 2.1.2 工作流管理系统
• 2.1.3 Petri 网在工作流建模中的应用
• 2.2 基于 Petri 网的工作流模型
• 2.2.1 Petri 网的基本定义
• 2.2.2 Petri 网的重要性质
• 2.2.3 Petri 网性能分析方法
• 2.2.4 高级Petri 网
• 2.2.5 工作流网
• 2.2.6 工作流与Petri 网的对应关系
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于随机分层 Petri 网的工作流模型
• 3.1 钻井设计特征分析
• 3.2 随机分层 Petri 网（SHPN）
• 3.2.1 随机分层Petri 网的提出
• 3.2.2 随机分层Petri 网的定义
• 3.2.3 随机层次Petri 网的变迁发生规则
• 3.3 基于随机层次 Petri 网的工作流模型
• 3.3.1 随机分层工作流（SHWF-net）定义
• 3.3.2 SHWF-net 的正确性
• 3.3.3 基于随机分层Petri 网的工作流建模方法
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于随机分层 Petri 网的工作流建模与仿真
• 4.1 建模准备
• 4.2 优化前钻井设计的随机分层工作流网模型
• 4.2.1 优化前的钻井设计的流程分析
• 4.2.2 优化前的钻井设计的工作流模型
• 4.2.3 优化前模型验证
• 4.3 优化方案设计
• 4.4 优化后钻井设计的随机分层工作流网模型
• 4.4.1 优化后的钻井设计的流程分析
• 4.4.2 优化后的钻井设计的工作流模型
• 4.4.3 优化后模型验证
• 4.5 仿真实验
• 4.5.1 ExSpect 仿真技术介绍
• 4.5.2 仿真模型建立
• 4.5.3 实验结果分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统设计与实现
• 5.1 系统目标
• 5.2 系统开发平台
• 5.2.1 Web e Build 平台技术
• 5.2.2 系统平台特点
• 5.3 系统开发方法
• 5.4 核心模块的设计与实现
• 5.4.1 工作流建模模块
• 5.4.2 工作流引擎模块
• 5.5 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要