测井地质工程一体化软件设计与实现

李传伟, 杨亮, 李国军, 于文茂, 张晓辉, 李挺

(中国石油集团测井有限公司, 陕西 西安 710077)

0 引 言

油气勘探开发中,传统的测井、地质、工程业务相互独立,设备自成体系,数据分散存储,使得资料信息的综合应用程度低,难以满足现场时效需求。钻井施工中经常发生造斜率误差大、中靶率不高,导致井眼轨迹控制不合理,常常出现目的层提前或滞后、钻遇泥岩和油气显示差,致使油层钻遇率低。

面对复杂储层的准确识别、井眼轨迹的精准导向等技术难题,亟需实时获取多种参数为钻井施工提供决策信息。本文结合工程作业流程开发测井地质工程一体化软件[1-2],从技术上实现测井、地质、工程设备数据的融合,管理上实现现场为基地实时提供资料数据、基地为现场实时提供决策指导,形成随钻测井、录井、地质导向施工模式。

1 功能需求与分析

在勘探开发中工程技术服务主要包括随钻测井、地质录井、钻井工程3个专业,软件系统通过在钻井施工中3个业务信息收集,将井场实时采集的测井、录井和钻井工程数据有效融合、一体化实时存储,依托网络实现井场和基地之间数据同步,实时显示钻井工程、地质和测井3个剖面,实现井场信息采集、实时数据库处理、钻井导向与油气水定性分析以及集成综合应用等4种业务一体化应用。软件功能结构如图1(a)所示。

根据软件功能将系统划分为数据采集层、通信管理层、业务数据层、公共接口层、综合应用层,如图1(b)所示。数据采集层通过设备数据采集软件完成各业务原始数据的采集、处理;通信管理层通过数据传输软件收集原始数据,并将各业务数据类型形成统一的标准格式,推送到业务数据层的数据库中并按业务存储;公共接口层提供应用层与数据层的接口,将业务数据层的数据实时发布,推送到综合应用层;综合应用层的地质导向和解释评价等软件实现地层跟踪、储层评价和施工作业一体化监控,并将成果存入数据库,实现对施工成果的综合应用[3]。

2 软件设计与实现

2.1 现场数据融合方法

现场数据包括随钻测井、录井和钻井工程参数,分别由相应的设备采集,统一定义WITS0表存储实现融合。对ACE录井系统采集的录井参数、GLAS随钻测井系统采集的数据、钻机电驱动参数进行收集并解析,围绕井筒实现数据的融合,将这些数据要素抽象、整理为相应的物理数据库模型,并推送到现场实时数据库中存储,同时通过远程传输网络将数据发送到多个基地实时数据库中,为远程实时导向与决策分析提供数据源[4-5]。

基于钻井现场数据标准格式WITS0通讯协议实现钻井现场数据传输,支持多端口网络进行传输,能够满足多个用户对现场数据的需求。

(1) 根据不同仪器型号选择不同的数据接口,支持多端口、多模式(服务器与客户端灵活选择)、多协议(私有格式与标准WITS0)同时运行。

(2) 数据发布提供2种格式(系统私有格式和WITS0格式),支持多端口、多模式、多协议同时运行,发送的数据可以通过配置选择要发送的数据表。

(3) 数据发布支持断点传输,软件根据不同的发送端口记录发送状态,并可选择断点续传或者实时传输数据。

2.2 实时数据库设计

根据系统架构和业务流程,软件系统分别在现场和基地布局多个实时数据库,存储数据主要分为设备采集的实时数据和人工描述整理形成的手工数据。在设计数据库时,围绕井筒工程作业过程形成的信息,参考国际钻井承包商协会信息传输分会制定的WITS0—WITS4系列数据传输规范,构建多专业结构化与非结构化数据体系。实时数据库中数据顶层模型设计为4个层次,即工区—井—井眼-随钻测井/轨迹/录井/钻井,数据库模型及其E-R图如图2所示。

图2 实时数据顶层模型及其E-R图

2.3 数据远程传输方法

图4 数据管理与成果发布

图3 实时数据传输技术架构图

现场实时数据向基地服务器的远程传输基于SOAP(Simple Object Access Protocol)简单对象访问协议技术,在HTPP协议基础上进行升级,技术架构图如图3所示。该架构的体系结构基于服务提供者、服务请求者、服务中介者3个角色和发布、发现、绑定3个动作构建。服务提供者等待为其他服务和用户提供自己已有的功能;服务请求者利用SOAP消息向服务提供者发送请求以获取服务;服务中介者把一个服务请求者与合适的服务提供者联系在一起,充当管理者的角色。

2.4 数据管理与成果发布

数据管理与成果发布是软件系统的应用体现,包括如图4所示的7个主功能模块。采用Web服务将运行在通过Internet/Intranet/Extranet连接的分布式服务器上的应用程序整合,支持施工作业中成果资料(邻井资料、钻后评价、钻前建模、地质导向、录井数据)的上传、下载及删除等功能;将数据以井为单位有效管理,并在浏览器上对数据资料进行预览;按照工区—井—井眼层次结构提供更加直观的管理界面。

井选择模块支持按作业队和区块2种方式对井进行显示,为其他模块提供数据源标识;钻前建模支持对所选井的钻前设计资料进行浏览,指导建立钻前地层模型;实时监控支持作业井工程参数、三维轨迹、测井曲线等钻录测实时数据的可视化显示,协助用户了解仪器工况;地质导向支持不同时段地质导向日报及成果图的浏览,指导用户进行导向作业;钻后评价是基于储层评价方法,利用实时数据确定储层边界或油气水边界位置,计算储层孔隙度,分析地层油气含量等;数据管理支持钻前建模数据、地质导向数据、录井数据、邻井数据、钻后评价数据及实时采集数据的增加、删除、下载等管理,为平台提供数据支撑;系统管理模块支持WITS0元数据管理、用户权限管理及井与工区维护,负责完成底层数据库表结构建立、权限管理控制和工区结构修改等系统级工作[6]。

图5 切××井地层对比模型和钻井设计轨迹

3 应用效果

软件系统在青海油田某区块的工程随钻测录井服务中完成多口井的施工作业,实现了实时测井录井地质导向一体化服务模式,取得较好的应用效果。以青海昆北切××井为例,该井在井深3 419.00 m处(垂深3 276.12 m)准确入A靶钻入目的层,方位121.57°,井斜87.55°,水平位移259.49 m;入A靶后沿着目的层钻进,钻达井深4 220.00 m处(垂深3 287.32 m)入B靶完钻,井斜89.6°,方位121.1°,井底水平位移1 064.31 m,井底闭合方位122.08°。

(1) 施工前钻井设计。根据该井地质设计和邻井资料对比,对区域标志层和目的层进行分析,并在统一海拔下校准标志层和目的层深度,确认构造以及储层的变化与分布规律;利用克里金插值法,对构造线进行细分,建立标志层和目标层的地质构造模型和钻井设计轨迹(见图5)。

(2) 钻井导向应用。根据实时采集的随钻伽马和电阻率测井曲线,结合岩屑、气测和荧光定量分析等录井数据[7],精细划分标志层及目标层的位置关系及顶底界深度[8],采用短井段、频调整、微调整的措施及时调整井眼轨迹,不断调整地质模型,最大限度地保证钻头穿行于油层的最佳位置,形成实时钻井轨迹和地质剖面(见图6),该井水平井段为3 419.00～4 220.00 m,水平段井斜角87.55°～90.4°,钻遇率达到99%,确保钻头在储层中钻进。

测井、地质、工程数据共享及施工联作的一体化服务在昆北区块近2年的水平井应用中提高了钻井时效,缩短了钻井施工周期,使现场生产决策更加及时有效。

图6 切××井利用测录井资料进行实时地质导向

4 结 论

(1) 实现了随钻测井与录井联作,通过传输软件完成测井、地质、工程参数的收集与融合,提高信息收集管理、数据处理分析的工作效率。

(2) 实现了现场数据实时入库,完成基地与现场间数据同步存储与共享,为两地的管理与应用平台提供数据源。

(3) 实现了测井、地质、工程资料的一体化综合应用,充分发挥专家的技术支持与决策作用,将解释成果应用于实时指导钻井施工,达到现场与基地的联动。

(4) 测井地质工程一体化软件将地质和测井参数综合应用,有助于钻井找准目的层位,保证井眼轨迹和提高钻遇率,为推广应用随钻测井录井地质导向三联作施工奠定基础。

参考文献:

[1] 杨亮, 李安宗, 李传伟, 等. 基于网络化的随钻测井地面采集管理平台设计 [J]. 计算机测量与控制, 2014, 22(9): 2931-2933.

[2] 李传伟, 肖江涛, 王鹏, 等. SKC9800数控测井系统软件的设计与实现 [J]. 测井技术, 2000, 24(6): 457-459.

[3] 陈江浩, 余卫东, 雷晓阳, 等. 基于OSGi的跨平台测井软件的设计 [J]. 测井技术, 2014, 38(5): 587-591.

[4] 王振华, 谢红武, 马继兵, 等. ACE-500GS随录一体化地质导向系统功能设计及应用 [J]. 录井工程, 2014, 25(4): 54-58.

[5] 闫建平, 温丹妮, 司马立强, 等. 基于测录井信息的泥页岩渗透率优化计算方法 [J]. 测井技术, 2016, 40(1): 98-103.

[6] 李长文, 余春昊. Lead测井综合应用平台 [M]. 北京: 石油工业出版社, 2011.

[7] 孙宝刚, 张树森. 随钻测、录井结合指导水平井钻井方法及应用 [J]. 录井工程, 2012, 23(3): 12-15.

[8] 苏国英. 地化气测录井资料在油水层识别中的应用 [J]. 测井技术, 2006, 30(6): 551-553.