隨鉆測井數(shù)據實時采集與遠程傳輸系統(tǒng)

吳寶玉, 張樹東, 胡振平, 齊寶權, 楊爭發(fā)

(中國石油川慶鉆探工程有限公司測井公司, 重慶 400021)

0 引 言

隨鉆地質導向技術通過同步跟蹤近鉆頭地層情況,及時了解地下儲層的情況[1-2],根據儲層展布和物性作出調整,提高對目的層和有利部位的鉆遇率。隨鉆實時數(shù)據采集與遠程傳輸系統(tǒng)是構建隨鉆遠程實時控制中心的關鍵技術。通過對現(xiàn)場參數(shù)采集、遠程數(shù)據傳輸與網絡發(fā)布、實時數(shù)據查詢與顯示、數(shù)據存貯等系統(tǒng)研究,設計井場隨鉆實時解碼及遠程傳輸設備,在服務器端基于集群服務器與遠程接收軟件構建了遠程實時處理中心,并開發(fā)了基于web的遠程實時發(fā)布系統(tǒng),實現(xiàn)對鉆井現(xiàn)場信息的采集、存儲、傳輸、共享、分析,達到對鉆井施工過程進行有效監(jiān)測的目的。同時,為油田管理者進行科學決策實時提供現(xiàn)場數(shù)據和圖形,實時監(jiān)控井眼軌跡和鉆頭儲層位置[3-4],及時修正和調整導向指令,從而達到遠程指導現(xiàn)場工作、提高鉆井時效與質量、控制鉆井成本的目的。

1 系統(tǒng)設計與開發(fā)

為建立隨鉆數(shù)據實時采集與遠程傳輸系統(tǒng)運行架構,在數(shù)據采集發(fā)送服務器中,基于SQL SERVER 2005平臺[5],建立了水平井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)實鉆數(shù)據庫。數(shù)據釆集發(fā)送服務器安裝了水平井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)實鉆數(shù)據庫,并配套有數(shù)據接收、發(fā)送、轉存和管理軟件(C/S)。井場分別裝有隨鉆測量數(shù)據采集軟件,將采集的隨鉆數(shù)據實時發(fā)送到數(shù)據采集/發(fā)送服務器中,數(shù)據采集/發(fā)送服務器通過數(shù)據接收軟件,將隨鉆數(shù)據存入數(shù)據庫,并實時地通過數(shù)據轉存軟件,將隨鉆數(shù)據庫中數(shù)據轉存到水平井遠程實時監(jiān)控系統(tǒng)實鉆數(shù)據庫,而且,數(shù)據接收轉存服務器配套有通過網絡數(shù)據接收與轉存軟件,將井場服務器中的數(shù)據傳回數(shù)據接收轉存基地服務器中,供各用戶使用。

1.1 系統(tǒng)總體設計

隨鉆測井數(shù)據遠傳與網絡發(fā)布系統(tǒng)基本框架采用B/S架構,實時信息中實時數(shù)據曲線圖模塊采用C/S架構,各個井場的數(shù)據通過網絡傳輸,并存儲于中心數(shù)據庫服務器。用戶通過客戶端訪問服務器,實現(xiàn)對隨鉆測井數(shù)據的遠程查詢工作。體統(tǒng)主要由隨鉆測井數(shù)據采集及遠程傳輸、遠程接收、服務中間件和網絡發(fā)布4個子系統(tǒng)組成。隨鉆測井數(shù)據網絡發(fā)布系統(tǒng)功能見圖1。

圖1 隨鉆測井參數(shù)網絡發(fā)布系統(tǒng)總體架構圖

1.2 采集技術與數(shù)據庫設計

隨鉆測井數(shù)據采集與數(shù)據庫系統(tǒng)屬于隨鉆測井數(shù)據遠程傳輸與網絡發(fā)布系統(tǒng)中的數(shù)據采集端,主要功能是采集實時隨鉆數(shù)據,解析成標準數(shù)據格式,遠程傳輸?shù)交?為實時數(shù)據顯示和查詢提供數(shù)據支持。前端采集數(shù)據包括從儀器自動采集的隨鉆伽馬、鉆時、氣測等實時數(shù)據及常規(guī)錄井巖屑描述等手工整理數(shù)據,采集軟件通過實時監(jiān)聽MWD/LWD、綜合錄井儀廣播接口或儀器數(shù)據庫,動態(tài)獲取儀器鉆、錄、測等各項實時數(shù)據,并解析成wits格式標準數(shù)據,進行實時遠程不間斷傳輸,前端采集軟件可支持斯倫貝謝、貝克休斯、哈里伯頓等多家公司的測井系列。隨鉆實時數(shù)據主要包括深度數(shù)據、時間數(shù)據、鉆井數(shù)據、鉆井平臺數(shù)據,隨鉆測井數(shù)據(伽馬、電阻率、中子等)、井斜數(shù)據、鉆頭數(shù)據、狀態(tài)數(shù)據等。

由于隨鉆測井實時返回的數(shù)據量較大,如果對每口井都建立1個數(shù)據庫文件,則用戶訪問數(shù)據庫時,數(shù)據傳輸速度將會變得很低,需要優(yōu)化數(shù)據庫的設計。同時,鉆井作業(yè)區(qū)遠離信號基站,數(shù)據通信會時斷時續(xù)。為了避免這種情況影響隨鉆測井數(shù)據實時遠程傳輸,設計了2種數(shù)據傳輸方法:在通信通暢的條件下選用SQL數(shù)據庫遠程連接,以保證數(shù)據通信速度;在通信不暢的條件下使用基于Windows Stoket網絡編程接口的客戶端/服務器程序,以保證在通信中斷時保存斷點時狀態(tài),在通信恢復后自動恢復隨鉆測井數(shù)據傳輸。

1.3 實時數(shù)據Web方式顯示

圖2 C/S模式實時數(shù)據顯示總體架構圖

隨鉆測井數(shù)據遠傳及網絡發(fā)布系統(tǒng)主要目的是實現(xiàn)井場隨鉆測井數(shù)據的遠程實時顯示,以根據實時數(shù)據分析施工情況。這些數(shù)據是網絡查詢系統(tǒng)呈現(xiàn)的主要數(shù)據。隨鉆數(shù)據實時采集與遠程傳輸系統(tǒng)通過使用圖形編程,把從井場傳回的數(shù)據直觀地顯示在web界面上,并將數(shù)據進行分類瀏覽,提供客戶端控件和相應工具軟件下載。針對隨鉆測井數(shù)據具有數(shù)據量大、數(shù)據安全性和實時性要求高等特點以及測井圖形顯示較復雜的要求,系統(tǒng)采用B/S與C/S結合模式[6-7]。其中,實時信息中實時數(shù)據曲線、實時地質導向模塊采用C/S架構,通過在網站中調用實時數(shù)據曲線控件或實時地質導向控件,以中間件為數(shù)據中間平臺,作為web實時數(shù)據顯示的方法,其構架圖如圖2所示。實時數(shù)據查詢、隨鉆井斜數(shù)據表等相關信息查詢采用B/S架構。各個井場數(shù)據通過Internet網或者公司內部網絡遠程發(fā)送,中心數(shù)據庫服務器接收系統(tǒng)實時接收數(shù)據并實時存儲,最終通過web直接實時顯示。web實時數(shù)據顯示主要包括實時數(shù)據查詢、隨鉆井斜數(shù)據表、實時數(shù)據曲線以及實時地質導向等。

1.4 隨鉆數(shù)據網絡發(fā)布

隨鉆測井數(shù)據網絡發(fā)布系整體功能分為6個模塊:實時信息、井基本信息、用戶管理、消息管理、系統(tǒng)管理、上傳與下載。

實時信息功能模塊針對測井實時信息的查詢設計,分為實時數(shù)據曲線顯示、實時數(shù)據查詢、隨鉆井斜數(shù)據查詢和隨鉆錄井數(shù)據查詢4部分。隨鉆測井數(shù)據查詢都是基于單井為最小單位的查詢。因此,系統(tǒng)必須配備對井的基本信息的管理功能。井的基本信息模塊分為井的信息管理、基本信息查詢、信息維護以及狀態(tài)查詢4部分。不同的用戶賦予不同的查詢權限,有利于對系統(tǒng)的維護和隨鉆測井數(shù)據的保護。用戶管理主要功能是用戶的增加、刪除,用戶資料的維護,用戶的權限管理以及用戶密碼修改和重置。系統(tǒng)用戶之間需要互相溝通交流、發(fā)送消息,上下機構之間需要發(fā)送和接收通知,據此,系統(tǒng)設置了消息管理功能模塊,此模塊包括了消息接收和消息發(fā)布兩大功能[8-10]。

系統(tǒng)的查詢基本對象為單井,單井有自己的所屬井隊、公司以及地區(qū)和構造位置,不同的單井的屬性不同,增加新井時可能會伴隨著地區(qū)和構造位置等屬性參數(shù)的變動,同時公司對下屬機構的管理,可能會帶來井隊等機構的變化。因此,設置了系統(tǒng)管理功能,主要針對機構和參數(shù)的管理,包括機構管理和參數(shù)管理兩大功能。查詢實時數(shù)據曲線圖需要用到實時數(shù)據曲線控件,上傳下載功能模塊為用戶提供控件下載,使得在未安裝實時數(shù)據控件的情況下能夠方便、快速地安裝[11-13]。另外,在工作中,系統(tǒng)用戶之間、機構之間需要共享資料,上傳下載功能模塊提供了資料上傳與下載功能。

1.5 隨鉆測井數(shù)據服務中間件系統(tǒng)

圖3 數(shù)據服務中間件邏輯模型示意圖

數(shù)據服務中間件系統(tǒng)是客戶訪問數(shù)據庫的接口,可簡單描述為工作過程:應用邏輯層提出數(shù)據請求,數(shù)據服務中間件解析請求,從自身的配置數(shù)據庫中讀取有關該應用邏輯的配置信息(該信息包含了應用所需使用的數(shù)據源的信息),根據信息描述與數(shù)據服務器建立連接,如果連接成功,則可執(zhí)行應用邏輯的數(shù)據訪問操作。數(shù)據服務中間件是用來連接數(shù)據服務器和客戶應用的中間軟件層(見圖3)。隨鉆測井數(shù)據服務中間件系統(tǒng)屬于隨鉆測井數(shù)據遠程傳輸與網絡發(fā)布系統(tǒng)中的一部分,主要功能是響應各用戶對數(shù)據的查詢請求,從中心數(shù)據庫服務器中提取相應的數(shù)據,通過互聯(lián)網發(fā)送到各用戶客戶端[14-16]。為保證服務器能隨時接收和下載數(shù)據,隨鉆測井數(shù)據遠程接收系統(tǒng)和隨鉆測井數(shù)據服務中間件系統(tǒng)必須一直處于運行狀態(tài)。

2 應用情況

川慶測井隨鉆數(shù)據實時采集與遠程傳輸系統(tǒng),在四川油氣田18個油井的現(xiàn)場施工中進行了推廣應用。該系統(tǒng)能進行實時數(shù)據捕獲、解析,并傳回基地服務器,使油區(qū)管理者進行實時數(shù)據顯示和查詢,快速分析決策[17-20]。

圖4 A井實時曲線顯示與鄰井對比圖(左圖是某井的隨鉆實時曲線,右圖是該井的鄰井測井曲線)

圖4是在A井應用該系統(tǒng)的隨鉆數(shù)據實時顯示與鄰井的對比圖。通過實時對比,確定A井在3 658.7、3 697.7 m和3 814.3 m分別進入不同的3個層段。從自然伽馬成像可實時看出,進入龍1a后至4 600 m,軌跡總體上是保持緩慢下切的趨勢,上傾1.5°左右。4 200～4 600 m段方位伽馬所測的井筒低邊伽馬值總體比井筒高邊伽馬值大40～60 API,也說明軌跡是在下切地層,因此,在實時導向過程中在4 400 m以后緩慢增加井斜,將井斜控制在92°～93°度之間,4 550 m以后將井斜增至93°～93.5°,使軌跡稍微靠地層上部鉆進。通過軌跡調整后,從實時伽馬成像看,發(fā)現(xiàn)自4 600 m后,軌跡明顯上切地層,地層傾角3°左右上傾,此時軌跡開始上返,同時將井斜調整穩(wěn)定在92°～93°之間鉆進。在4 750～4 865 m井段,方位伽馬所測井筒高低邊伽馬值和井筒左右伽馬值基本一致,反映該段軌跡基本順儲層鉆進,因此該段穩(wěn)斜鉆進。井段4 896～4 950 m,井筒低邊伽馬值明顯比井筒高邊伽馬值大100 API以上,說明后續(xù)地層略變陡,軌跡有下切地層趨勢。此時,略增井斜,井斜調至92.5°～93.5°使軌跡基本位于箱體中部,直到完鉆(見圖5)。

該案例中井眼實鉆情況和設計軌跡差別較大,鉆前只能分析出地層的總體趨勢,而無法確定其中起伏變化。導向過程中需要通過實時曲線分析,對設計模型不斷修正,恢復地層的真實形態(tài)。現(xiàn)場地質導向工程師通過實時采集和遠程傳輸系統(tǒng)及時將測井數(shù)據和錄井數(shù)據傳回石油公司和工程服務基地辦公室,三方專家及時交流信息,討論調整鉆進決策,通過伽馬值的高低、曲線特征,確定井眼軌跡在箱體中的相對位置,分析軌跡的上、下切地層狀況,進一步分析地層傾角的變化情況,及時修正模型,最終完成了1 500 m水平段鉆進,龍1a地層鉆遇率達到100%,實現(xiàn)了地質設計目標,說明該系統(tǒng)在隨鉆地質導向中起到了重要作用,能夠為多人異地進行分析和決策提供技術支持。

圖5 A井完鉆地質導向模型圖

3 結束語

測井隨鉆測井數(shù)據實時采集與遠程傳輸系統(tǒng)的開發(fā),使測井解釋人員、鉆井工程師、地質工程師能夠在后方應用豐富的地質數(shù)據資源,對隨鉆測量數(shù)據進行處理,指導現(xiàn)場工程師實時調整鉆井措施,控制鉆具穿行在油藏最佳位置,從而有效提高工作效率,節(jié)約鉆井成本,減少鉆井風險,為實現(xiàn)安全、高效、快速、科學鉆井提供了重要手段。

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