钻录井数据整合平台技术研究

0 引 言

近年来,国内多家录井公司致力于开发井场信息平台的集成与应用,旨在打造集多专业数据采集、传输、监测与发布于一体的综合应用平台,实现多信息实时风险评价、多系统软件融合应用、多工种协同办公等功能。经过几年的发展,国内各油气田已经完成井场录井、测井、工程分析优化等数据的资源整合,初步实现了多专业数据管理与综合应用,但在钻录井数据整合方面仍需深入研究^[1]。开展钻录井数据整合平台技术研究目的在于通过将钻井和录井数据集中管理、综合应用,更好地实现钻井过程监控及开展数据后期整合工作,不仅对单井多专业信息整合应用具有现实意义,其对钻录井过程监控及后期研究同样具有重要意义。

1 需求分析

在钻井过程中产生的钻录井数据属于原始第一手资料,其真实地反映了现场钻井情况,对历史数据查询、异常情况追溯等具有重要作用,是石油勘探过程中重要的原始资料,因此实现钻录井数据数字化存储和综合应用十分重要。目前在国内,有的钻井技术服务公司在钻井数据管理方面还没有实现数据规范化存储和应用,现场甚至还存在钻井数据技术员手工记录及完井后集中整理的情况,且很多井场钻井、录井数据分开管理,形成数据信息孤岛,导致同类数据重复采集。例如钻井基础数据与录井基础数据中都包含井基本信息、地质分层、地质设计、施工单位、完井信息等,在钻录井信息中包含工程简况、井眼轨迹、钻头程序、井控设备、钻具管理、取心记录、测井、测试、固井和复杂情况等数据。这种状况容易造成双方工作重复,效率低,以及数据不一致情况的出现。同时钻录井在用的各应用系统普遍缺少钻录井数据综合管理应用功能,不能充分展现井场数据共享和钻录井数据交互综合应用的优势。研究开发钻录井数据整合平台技术,主要侧重于完成符合钻录井标准要求的数据录入、存储、交互,实现一方采集、多方共享,不同专业数据各自采集、统一共享、综合应用。

2 平台总体设计

钻录井资料整合主要包含两个方面:数据录入、存储、传输、发布的整合和数据共享、综合应用。钻录井资料整合实现钻井基础数据、钻井信息、钻井报表与录井数据在相同标准的平台进行采集,并将数据最终存储在统一的数据库里,以便钻井和录井共用数据可以在系统里相互提取,提高数据的共享和综合应用效果,如数据迁移、分析统计、生成报告等。钻录井数据整合平台总体设计可以从系统部署、软件开发、数据存储与共享应用4方面进行考虑^[2]。

(1)系统部署设计。系统设计从井场状态、硬件配置、软件应用、数据管理等多方面综合分析;系统部署以录井仪器房为中心,依托录井网络设备,构建钻井队和录井队间的小型局域网,实现钻井和录井间的传输通信。

(2)软件开发设计。钻录井数据整合技术以录井资料处理系统为基础,重点搭建钻井资料处理系统,并将两者有机结合,按照数据需求和标准形成同一个软件平台——钻录井资料处理平台。为了保证数据的安全性和保密性,该平台需要设置用户管理权限,钻井、录井操作人员只能按照系统赋予的权限对各自的数据进行管理,数据通过统一的传输通道合并传输回中心机房服务器。

(3)数据存储设计。系统数据使用同一个数据库,在统一的数据库中管理存储数据,有利于实现数据交互共享、数据统一发布和集成应用。建立统一的数据库存储,将钻井数据、录井数据存储在同一个数据库中,新开发的系统模块要与原录井数据库结构兼容。

(4)数据共享应用设计。数据共享是指钻井、录井均能无障碍地分享平台中相同类别的数据,双方按照系统权限实现对共享数据的提取、导出和应用。数据应用方面,钻录井双方在同一平台上实现报告生成、网上发布、数据迁移等应用,为专家进一步开展数据分析和研究工作提供更好的数据信息支持。钻录井数据整合平台技术主要包括数据库构建、资料采集处理系统、数据传输发布、数据综合应用等部分^[3]。系统总体设计效果如图1所示。

3 标准数据库设计

为保持数据一致性,方便数据的应用和管理,现场数据库和服务器数据库采用与录井资料存储格式一致的数据库,形成统一的钻录井整合数据库。数据库的建立遵循安全、稳定、读取速度快的原则,合理设置索引,表与数据项建立规则保持与录井数据库规则一致。标准数据库共建过程包括收集钻录井数据项、编制数据字典和SQL成库文本两部分。

3.1 收集钻录井数据项

通过分析钻录井资料的基础数据、日报相关数据(工程参数、钻井液数据、固井数据、测井测试数据等),收集钻录井数据项;初步形成各自的数据表,将各专业共有的数据进行汇总优化,对比钻录井数据表,整理出可以共享的数据表,在数据库中将各专业数据表集成在同一个数据库中(表1为整合数据库包含的数据类数据表),此外还要整理出权限管理的数据表。

3.2 编制数据字典和SQL成库文本

数据字典是描述数据的信息集合,是对于数据模型中的数据对象或者项目的描述的集合,创建数据字典有利于程序员和其他需要参考的人员开展工作。数据库数据字典不仅是每个数据库的中心,而且对每个用户也是非常重要的信息。为每个数据表设置数据项,如字段、类型、长度等,形成数据字典(表2),导出SQL成库文本创建数据库。注意在平台设计与建设过程中考虑到用户管理与权限管理功能,为此需要创建用户数据表和权限数据表,实现对用户及其访问权限的管理,例如对数据读的权限和写的权限。

4 主要功能设计

钻录井资料处理系统主要应用于现场对钻井数据、录井数据的资料采集与整理^[4],图2为平台主要功能设计。钻井技术员与录井技术员分别按照各自权限对自己专业的现场资料进行收集、整理、录入、存储。钻井数据的生成渠道与录井数据相似,基础数据由人工输入,生产数据由采集仪自动提取。

4.1 数据采集功能设计

数据采集功能主要通过资料处理系统完成,一方面现场人员将收集到的数据通过资料处理软件录入,另一方面现场采集仪实时采集仪器数据存储入数据库。

4.2 数据共享功能设计

系统中钻井、录井共享的数据包含钻井向录井提供的数据、录井向钻井提供的数据以及扩展数据资源等。钻井向录井提供的数据包括工程设计、施工进展、钻头、钻杆、钻井液、固井、套管、连斜、钻杆测试、复杂情况、地面或地下事故等;录井向钻井提供的数据包括井信息、地层分层、井深、钻时、工程监测参数、岩屑、取心、气测等;扩展数据资源包括历史井数据和其他专业数据。

4.3 报表与报告生成功能设计

根据用户需求配置报表格式(模板),报表自动提取库中相应数据。实现报表生成和报表打印功能。钻井井史报告生成流程如图3。

4.4 图件输出功能设计

图件输出功能模块对数据读取后实现自动绘制图件,绘制图件包括钻时曲线、井斜图、井身结构、井控组合、施工进度等。

4.5 数据迁移功能设计

数据迁移是指数据在不同数据库间传输、加载,以实现不同层次、不同需求用户对其应用。

4.6 数据统计分析功能设计

钻录井数据整合管理后,数据存储更加规范,为其他统计工作的开展提供数据支撑基础,需要设计开发数据统计分析功能。

5 数据传输与发布设计

数据传输软件具有数据提取和数据发送功能^[5],在服务接收器端需要安装数据接收程序,软件开发应用网络套接字(Socket)^[6],网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换,这个连接的一端称为一个Socket。建立网络通信连接至少要一对套接字。Socket本质是编程接口(API)对TCP/IP的封装,TCP/IP也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是Socket编程接口;HTTP相当于轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;Socket相当于发动机,提供了网络通信的动力。

钻录井数据传输模式根据参数配置按井深、时间、数据表名称等对现场数据进行提取、压缩,形成加密压缩文件,并通过传输通道将数据发送回中心机房服务器,接收端通过接收软件接收文件,然后再解密、存入数据库。

数据入库后将数据内容提供给用户查看,这就要对数据进行发布,发布渠道包括应用软件平台发布和网站发布,现在很多采用应用软件发布。考虑到数据浏览信息量和舒适程度,钻录井资料发布采用C/S客户机和服务器结构,将数据集成在井场信息平台上,用户按照权限分配浏览内容。

6 主要功能实现

6.1 录入功能

考虑到报表制作的灵活性,钻录井资料录入软件开发过程采用Delphi软件开发工具,图4为平台数据录入界面,使用ADO控件实现,ADO组件用于建立数据库的连接,该连接可被多个数据集共享,这里介绍在开发过程中常用的3个组件:

(1)TADO Connection组件^[7]。在软件数据连接上,ADO的数据源组件和命令组件可以通过该组件运行命令及从数据库中提取数据,如果多个数据集使用相同的数据库连接时,则使用TADO Connection就有一定的优势,可建立统一数据库接口,减少资源消耗,建立跨越多个数据集的事务。TADO Connection组件提供如下功能:控件数据库的连接、控制服务器的注册、管理事务、为关联的数据集提供数据库连接、将SQL命令发送到数据库中、获得数据库的源数据。

(2)ADO Table组件。在对钻录井单表进行增、删、改、查数据时,采用TADO Table组件更为便宜。该组件通过ADO访问数据库中单个基表的数据,通过在Filter属性设置筛选条件,实现访问一个基表中的所有数据及字段或部分记录。

(3)ADO Query组件。对于某些界面,数据要从多表提取或存入多表,可采用ADO Query组件。该组件借助于SQL语言的强大功能访问多个数据表,实现数据浏览、修改和删除等操作,并且通过ADO Query组件实现参数查询。运用参数化查询,不需要修改SQL语句,给定不同的参数值,就可以获得不同的查询结果。通常情况下,使用ADO Query组件从数据集中查询一部分字段或记录,或使用UPDATE、INSERT、DELETE、ALTER TABLE等SQL命令实现数据更新、插入和删除记录的操作。

6.2 数据共享功能

钻井和录井资料通过数据抽取功能相互提取,实现数据共享,提取的数据自动展示在平台上,提供保存存储功能,图5为钻录井资料处理系统数据抽取方式。

6.3 报表与报告生成功能

报表功能主要使用Delphi的FastReport控件,FastReport是功能齐全的报表控件,开发者可以快速并高效地为应用程序添加报表支持,帮助完成报表自动生成和报表打印功能。报告生成功能沿用Delphi对Word的操作,将文档编辑和数据库结合起来,将图、文、表等数据在Word中按固定格式处理输出,长达数十页的报告在几秒钟内自动生成,真正实现文档的自动化。

6.4 图件输出功能

运用软件开发工具的绘图功能,完成钻录井图件的绘制。以钻井钻时曲线为例,原来采取手工绘制,钻录井系统整合后,钻井在生成钻时曲线的同时直接读取录井数据表中的钻时数据,自动生成钻时曲线(图6)。

6.5 数据迁移功能

迁移实现两种方式:一种是在相同类型数据库间的导入导出,多在本系统公司内部使用,例如都是SQL server数据库,数据表和数据项一致;另一种是在不同类型的数据库间导入导出,例如SQL数据库与access数据库或oracle数据库间的数据迁移、数据传输、数据加载等,实现与其他公司或上级部门数据库间的迁移(图7)。

6.6 数据统计分析功能

通过该平台共享数据,数据统计分析功能实现了单井时效分析与多井时效对比、综合指数法钻头优选等功能,便捷实现综合分析钻进、起下钻等工程数据,供研究人员参考,利于工程数据进一步统计分析工作的开展。

7 应用简介

钻录井资料整合系统完成后,先后在辽河油田的探井、水平井、评价井等不同井型上试验了50多口井,测试钻录井数据规范化管理、井史报告自动生成、钻录井数据综合应用、井场信息平台多专业数据统计分析等功能,结果表明数据整理准确、系统运行稳定,达到了设计目标。目前已经整体上线,投入使用。

生产过程中监督人员通过该系统远程监控、指导作业,现场运用该系统打印报表、工程图件、报告等,资料整理效率明显提高,尤其是钻井方面,报表数据与录井数据共享,数据收集效率明显提高,差错率降低。例如:钻井技术员原来编写报告需要23 d完成,运用该系统后完井报告从系统中自动生成,工作可在1 d内完成,提前2 d上交完井报告,生产效率和资料整理效率明显提高。

8 结 论

钻录井数据整合平台是基于钻井施工现场,为钻录井提供钻井与录井资料处理、报表报告输出、远程数据发布、综合应用的一体化信息平台,钻录井数据整合技术融合多种计算机信息技术,紧贴现场实际,适合现场需要,为现场提供了便利,使钻井工程在信息化方面得到了进一步拓展,是钻探信息化产业链中的重要组成部分。钻井数据与录井数据整合的实现与应用,为其他专业数据的整合应用奠定了基础,向单井多专业信息整合应用跨出更大一步。

The authors have declared that no competing interests exist.

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参考文献

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