水平井井场数据一体化协同工作平台

0 引 言

近年来随着水平井开发规模迅速扩大,对现场参与水平井录井及地质导向服务工作的施工人员互相协作的时效性要求越来越高,数据和图表的交换越来越密集,亟需开发一套适合于吉林探区水平井特点的软件,使其从繁重的制图对比、数据计算、建模拟真工作中解脱出来,使现场多种不同测录井仪器、不同建模拟真软件能够有效联通,使对比分析数据和图板得到有效保存;更重要的是使水平井相关人员能够协同工作,帮助导向人员精确控制水平井井眼轨迹,提高水平井的钻遇率和中靶率。为此开发研制了水平井井场数据一体化协同工作平台,应用该平台为水平井钻井过程提供地质导向支持,最大限度地降低工作强度,提高工作效率,缩短工作周期,实现了获取最大工程效益的目的。

1 平台构成

水平井井场数据一体化协同工作平台主要由数据管理、多井分析^[1](包含单井分析)、地质导向、三维显示、成果管理及网络发布6个系统所组成(图1),形成一个集成化数据管理、综合化业务应用、智能化预警与展示的一体化协同工作平台。

1.1 数据管理系统

数据管理是对所有数据的统一管理,与本地数据库结合^[2],包括工区管理、数据源配置以及数据的导入、导出、查看、增加、删除、复制、修改、筛选等功能。按工区对井基础数据以及常规测井曲线数据、井斜数据、分层数据、岩性数据、解释结论数据等进行管理。

数据管理中集成了井轨迹计算算法,当井斜数据导入井基础数据、测深、井斜、方位角时自动进行相关计算,计算内容包括垂深、网格坐标、水平位移、井眼曲率、横坐标偏移量、纵坐标偏移量等。

支持自动将Access数据库批量导入到系统的项目数据或服务器Oracle数据库中。

1.2 多井分析系统

1.2.1 单井分析系统

单井作为地质研究的基本单元,软件采用数据图道的模式,将单井数据图形化处理,在单井井柱上展示当前井的地质分层、钻井参数、录井参数^[3]、测井、解释结论、取心试油等数据。可根据单井资料进行单井研究分析,生成随钻图、岩屑录井图、录井综合图、岩心综合图等单井图件。

单井图的绘制功能详细且灵活,各图道可以单独设置,也可以相互叠加,还可以自由移动水平位置和横向组合,各个组合还可以再组合。当一张单井图编辑完成之后,随时可以保存成模板,方便以后使用。已经保存的模板可以在新建单井图时加以应用,可以省去对单井图的设计,软件本身也提供了几种常见单井图设计模板,可将单井图输出为图片,支持png及pdf等格式。

1.2.2 多井分析系统

多井分析功能建立在单井柱状图的基础之上,将局部构造的部分井数据绘制成地层对比图和油藏剖面图(图2)。

通过多井分析可以了解地层的层序、岩相及层厚度变化,弄清断层与不整合接触关系,研究储集层在整个油田上的纵向、横向变化规律,查明油层的分布及其连通情况,为寻找有利的含油气区块与合理开发油气田提供依据。同时,通过地层对比详细地了解储集层的岩性、岩相特征,也为更客观地选择解释模型、解释方法和确定解释中的基本参数进行最佳评价创造了条件。

油藏剖面图是把地震、测井、地质等多方面资料综合起来,定性、定量地描述油藏在纵向上的变化起伏形态,砂层、油层、隔层分布特征,油水关系,物性特征。它可以帮助油藏勘查工程师迅速准确地了解和掌握油藏分布,计算油藏储量,从而进行油藏的综合评价,并且及时做出正确的决策,尽可能快速、准确地找到可供开采的油气藏,获得更大的效益。

1.3 地质导向系统

地质导向系统是本平台的核心系统^[4],其作用是对正钻井进行实时导向,指导钻井工程的顺利进行,确保快捷、准确地进入目的层位。导向人员可以利用传回现场的各种数据和资料,建立较为准确的井下地质模型。系统提供各种辅助工具,对工作井的参数进行预测和实时更新,对工作井轨迹特别是水平段部分进行多角度监控,结合各种数据和资料进行综合分析,指导高效钻井(图3)。

1.4 三维显示系统

三维显示系统主要是在三维空间中对井基础数据、分层、曲线、单元等多种数据进行各种风格的展示。通过实时更新功能,可对正钻井数据进行实时刷新,实现地质导向三维可视化、实时动态化;通过在三维防碰窗口下观察两井或者多井之间的距离是否处于危险距离之外,形成设计(实钻)轨迹与邻井三维空间轨迹对比跟踪图,用于防止井眼轨迹相碰。

1.5 成果管理系统

成果管理模块是对用户成果图的管理,包括三维图、单井图、多井图、导向图、平面图。鼠标右键点击“单井图”,选择“打开目录”,弹出保存图文件的位置,将做好的图件放入其中,图件保存至工区目录下,双击“单井图”可以看到图件的展示。其他图件的管理操作相同,主要是方便用户对各类图件的保存、打开和快速操作等。

1.6 网络发布系统

网络发布是将本机工作区中所有文件、图表、数据等保存到远程服务器上的数据库,各用户登录到信息平台并连接到远程数据库同步数据,即可实时查看水平井的钻井状态和对比分析预测数据,实现协同工作。

2 平台应用功能模块

2.1 数据管理模块

工作平台安装包为标准的MSI格式,在Windows 10/Windows 7/Windows xp操作系统下可正常安装使用,系统需安装Microsoft .NET Framework 4 SP1及以上版本插件。安装完成之后进行系统基本数据设置,指定本机工作目录,建立工作区(建议以构造名命名确定)之后系统将自动建立本地sqlite 3格式数据库,也可以选择以前所建立的工作区,系统将自动导入并刷新工作区内所有井数据和设置。

为了协同工作的需要,平台还要通过数据源配置连接远程数据库。远程数据库分为两类:一类称为远程库,即基地数据中心数据服务器上的数据库,这类库可双向传输数据,既可以读取也可以写入保存;另一类称为实时库,指的是随钻仪器或者综合录井仪器的输出缓存数据库,只能读取数据。在数据源配置中设置好远程库的数据库类型、远程主机名字、网络地址、用户名、密码并测试连接正常后,即可激活远程数据库,激活后可以通过数据管理/远程库同步至本地功能,选择远程库中需要的井数据下载同步到本地数据库中,这样就可以在本地看到现场测录的实时数据和其他人的工作成果(各类对比数据和图表),也可以通过数据管理/本地同步至远程库功能分享自己的工作成果。

基本数据设置完成后,右键点击数据管理区的各种数据表或者从远程同步工作区域的地质录井数据、测井数据和其它数据开始导入和录入,完成后可通过数据管理工作界面浏览检查、编辑,合格后通过点击分支井计算,生成三维数据,为对比和导向提供必要的数据。工作流程如图4所示。

2.2 单井分析模块

通过数据管理完成数据准备后,对关注的井开展单井分析。首先通过平台主界面的功能模块区单击“单井分析”按钮,弹出单井柱状图选井窗口,在“井位选择”输入框填写需要选择的井名或井名所含有的关键字,点击“查询”按钮,在下拉井名菜单中,选中井名;在模板选择框中选择需要的模板;最后单击单井柱状图,弹出单井分析主界面,此时系统会按照模板绘制出单井柱状图。在这个基础上可以按需要增加删除绘制图道,基本选择有单井综合分析常用的深度道、地层道、小层道、曲线道、岩性道、解释结论道、井壁取心道、沉积相道、化石构造及含有物、图片道、射孔道和试油结论道等,还包含一系列录井方面的图道(如岩屑归位、样品位置等)。这些图道可以按照海拔深度、测量深度、垂直深度三种不同深度显示,按照使用需要自由切换。使用者可以将自己的解释判断添加在图道上,也可以新建文本图道将分析思路标注在图上,通过回存同步到远程数据库分享给其他人。实际上单井分析模块的边框、图道、文本、图例都是可以自由编辑的,使用者完全可以建立自己独特的分析图形并与他人分享。

2.3 多井对比分析模块

首先通过单击功能模块区打开多井对比模块,点击“剖面选择”按钮,在弹出的平面图中输入工作井井名,依次点击所要对比的井号,红色箭头表示剖面从左至右的排列顺序。用户可以通过右边的列表勾选或取消所选中的剖面井,确定最终选择的剖面。多井对比的井身柱状图定制操作和单井分析相同,确定好参与对比的井名和设置好显示模板后按下“对比模式”按钮选择地层模式、小层模式、解释结论模式及岩性模式等不同模式进行对比,这时所选择的井将在工作区内按不同的模板水平排列显示。系统自动生成全部对比井的录井对比图,并根据需要分别选择海拔深度、对齐、起始井深对齐;最后,分别单击各井对比层岩性完成连通多口井,或单击自定义完成更灵活的多井层间连通,或点击生成尖灭完成地层尖灭操作。对比达到满意后点击“对比成果”可以生成地层、小层、油层对比表供导向使用。

2.4 地质导向模块

首先通过单击功能模块区打开地质导向模块,工作平台切换为二维地质导向图区,显示为多井分析、地质设计、随钻分析、地质导向、视图、工作井六个标签页。导向时打开工作井标签,在工作井对话框中输入工作井井名,确认后系统会自动以工作井为中心将半径2 000 m以内的井搜索并显示为井位平面图,在井位图上点击其他井可以设置为对比井,系统在工作井位置处按地质设计数据生成虚拟井,并将该虚拟井和对比井按多井对比的连层方式在工作区显示出来作为地质导向和随钻分析的设计井身轨迹。进而通过地质建模方法预测目标层,并根据对比数据实时调整目标层,可以修改添加井口数据、靶点数据、井身轨迹曲率要求、井身轨迹类型系统会自行设计出符合要求的轨迹;随钻跟踪启动时根据远程实时数据库传送过来的实时数据即时在对比图上显示实际测得的井身轨迹和LWD曲线(图5),在随钻跟踪过程中,可以自动根据井身轨迹曲率要求自动优化下一步施工轨迹。通过井轨迹调整功能,可以预测水平井下步钻进状态,提供提前进行有效的增斜或降斜措施预案,保证水平段钻井轨迹在储集层中穿行。

2.5 三维显示、成果管理、网络发布模块

在前述的单井分析、多井对比和地质导向过程中,随时可以点击“三维显示”按钮,将工作区切换为三维图像显示,并且支持自由拖曳和滚转,方便多角度观察分析;三维显示模块能够自由定制图像显示比,如将测井曲线附加在井身轨迹上,也支持实时数据更新,连接远程实时库时会显示实时井身轨迹。所有工作区的内容都会映射在成果管理目录中,只要右键单击目录就能查看、编辑、打印对应的数据、图表、图形;成果管理目录中所有项目还提供右键菜单选择回存至远程数据库,发布给平台其他用户使用,实现协同工作、成果共享。

3 平台优势与应用效果

3.1 平台优势

该平台与此前使用的其他软件系统相比,在成图效果、导向方法、导向数据实时更新、网络共享等方面具有明显优势。

(1)成图效果美观大方、操作便捷、功能丰富。平台采用Office界面风格,以逻辑工作流为向导,对界面进行分区管理,为技术人员提供一个整洁的、符合人体工程学的、符合审美学的环境,大幅提高了工作和制图效率;生成的地质图件成图图元清晰,线条柔和,样式锐利,有非常好的视觉效果,所见即所得的操作方式,友好方便,功能丰富,这是图形软件最突出的优势(图6)。

(2)地质导向方法科学、多样、辅助功能完善。考虑到不同区块地质特征的差异性和相应资料的完备性,平台支持多种地质导向方法——油气成藏地质导向、地质建模地质导向和井震结合地质导向。这些导向方法都是结合现场需求和地质专家共同设计的,工作人员依据实际情况选择合适的导向方法,也可多种导向方法同时使用,从不同的角度进行分析研究,综合决策,指导钻进工作顺利进行,进而提高钻遇率和中靶率。系统采用SVM、BP等算法进行数据的正演与反演,建立经验模型,实现岩性识别、GR曲线预测、井轨迹预测、自动地层对比和出层报警等导向辅助功能,给予用户专业的指导,用户能够更准确、高效地完成工作。

(3)成图数据、地质模型实时更新,工作井实时导向。在工作井导向的过程中,采用数据库管理数据模式,现场数据读入数据库后,系统从数据库中读取更新的数据,随着工作井数据的实时更新,已经建立好的地质模型可根据更新后的数据进行及时调整,在工作井对应的导向图件中实时更新图件数据,真正起到实时导向的作用。

(4)支持网络数据共享。平台依托现场的无线网络,易于连接到基地远程数据库,在工作准备阶段就可以将地质设计、施工设计、邻井、对比井、区域地质资料、地震资料、测井资料等同步到本地,节省大量数据导入工作;在工作中完成的对比分析意见、对比结果、现场调整等可以即时回存到基地数据库,共享给其他施工人员。

3.2 应用效果

水平井井场数据一体化协同工作平台在吉林探区让246区块51口水平井的地质导向施工应用过程中,系统稳定,且计算准确,能够较好地帮助导向研究工作,中靶成功率达到100%,储集层钻遇率达到88.59%、含油砂岩钻遇率达到83.19%,使油气勘探开发研究工作高度一体化、自动化、智能化,切实降低了工作强度,提高了工作效率,缩短了工作周期,达到了获取最大工程效益的目的,取得了良好的应用效果。

4 结论与建议

水平井井场数据一体化协同工作平台实现了与公司现有的录井现场采集、评价软件兼容,且运行稳定,操作灵活,该平台提供的丰富的地质研究方法,让地质工作者能更加深入、准确地开展综合地质分析、随钻地质导向和资料解释工作,从而提高了水平井的中靶率、钻遇率和解释符合率,赢得了现场工作人员和甲方监督人员的好评,其单井分析和多井对比功能也被用到其他地质录井工作中,而随着时间推移在基地数据库中不断积累的大量成果数据,为未来的大数据分析和人工智能引入地质录井提供了丰富的数据资源。

The authors have declared that no competing interests exist.

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参考文献

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• 被引期刊影响因子

[1]	杨光照,王研,王洪伟. 多井型录井资料对比系统 [J]. 录井工程,2017,28(4):89-92. [本文引用: 1]      YANG Guangzhao,WANG Yan,WANG Hongwei. Multi-well type logging data comparison system [J]. Mud Logging Engineering,2017,28(4):89-92. [本文引用: 1]
[2]	Flavio Junqueira,Benjamin Reed .ZooKeeper:分布式过程协同技术详解[M]. 谢超,译.北京:机械工业出版社,2016. [本文引用: 1]      JUNQUEIRA F,REED B.ZooKeeper:detailed explanation of distributed process coordination technology[M]. XIE Chao. Beijing:China Machine Press,2016. [本文引用: 1]
[3]	王洪伟,杨光照,薛岩,等. 气测录井资料随钻自动实时解释系统的研制与开发 [J]. 录井工程,2012,23(4):26-30. [本文引用: 1]      WANG Hongwei,YANG Guangzhao,XUE Yan,et al. Research and development of automatic realtime interpretation system for gas logging data while drilling [J]. Mud Logging Engineering,2012,23(4):26-30. [本文引用: 1]
[4]	韩亮,陈修雷. 大庆油田扶余油层水平井地质导向方法研究及应用 [J]. 录井工程,2016,27(3):23-25. [本文引用: 1]      HAN Liang,CHEN Xiulei. Research and application of geosteering method for horizontal wells in Fuyu oil layers of Daqing Oilfield [J]. Mud Logging Engineering,2016,27(3):23-25. [本文引用: 1]