录井数据一体化管理平台的研制与开发

蒋住勇 黄艳娟 查启洪 赵均溢 聂梓俊

摘要：通信网络和计算机技术的发展为石油行业带来了巨大的机遇。在录井作业中，各家公司采用的综合录井仪厂家和型号不尽相同，导致其各有数据采集和处理解释规范。数据的非标准化采集处理与存储使得各个单位的数据呈现出独立不相干状态，难以实现统一、集中式管理，无法有效开发数据的综合应用方法，数据中包含的大量可用信息并没有被发掘[1]。为此提出一款新型录井数据一体化管理平台，该平台利用Spring框架，整合Redis、Rabbit MQ等消息中间件，通过Spring Cloud搭建微服务集群并利用卫星通信对野外录井现场中的数据进行采集转发，此系统集数据采集、整理、传输、发布于一体，能够解决中石油所有油田数据的统一性和规范性，真正地建立起中石油的录井大数据中心，使得录井资料更好地服务于地质和工程。

关键词：地质录井;数据;信息技术;一体化平台;采集

中图分类号：TP399      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）03-0104-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

当前，信息化浪潮席卷全球，以大数据驱动的人工智能技术正在助力第四次工业革命的发展。石油化工行业在国家安全领域以及国民经济中发挥着不可磨灭的作用，而录井技术更是石油工业中的关键技术，发挥着独一无二的作用[2]。但是由于该行业自身工作性质的限制，其工作场地一般处于野外偏远地区，录井信息大部分靠人工采集和经验化管理，录井评价工作由基地解释人员人工进行，在解释过程中，受解释人员业务水平、看待问题角度等多方面因素影响，解释过程不尽相同，其结论也因人而异[3]。除此之外，录井现场信息量出现爆炸式增长，而其中录井完井报告中更是存在大量需要人工反复录入的重复性数据，烦琐费时且费力，采用纸质报告进行验收的录井完井资料也极易造成工作效率的低下与纸质资源的浪费[4]。因此，开发一款集录井信息采集、整理、传输与录井质量评价的系统迫在眉睫。

2020年中国石油天然气集团公司推出了新的录井资料采集处理解释规范（128-2020），目的是实现中石油管理下的16个油田公司数据的标准化和规范化。但是由于各家公司采用的综合录井仪厂家和型号不同，导致各家有各家的数据采集和处理解释规范。目前虽有解释评价标准，但数据却不是统一和标准的。基于以上情况，本文提出了一款基于128标准的新型录井数据一体化管理平台（以下简称LDIMP系统）。

2 系统方案设计

为了使地质研究人员以及系统管理人员能够快速、准确地获取第一手录井数据，规范录井及相关数据信息的管理，LDIMP系统需要对基地的服务器进行集中式集群管理，将井场综合录井服务器作为节点，以卫星通信、计算机网络通信等多种通信方式为手段，建立实时数据采集、整理、评价与发布平台。该平台可在钻测井过程中实现对井场综合录井仪状态的远程实时跟踪以及多井钻测井过程中的远程自动监测预警和随钻地质跟踪[5]。本平台的总体框架可分为井场端、基地端和网络发布端三个部分。各部分组成详见图1。

3 LDIMP系统主要模块及功能

根据软件系统设计理念并结合实际勘探开发需求，LDIMP系统共设计8个模块，即用户管理模块、数据采集模块、数据传输模块、资料整理模块、数据库管理模块、质量跟踪模块以及综合应用模块（图2）。系统启动后，工作人员需要根据已分配账号登录系统，为满足不同角色对系统的使用目的，不同账号类型被分配了不同权限的数据查看与修改权限方式（例如甲方领导拥有对录井综合情况进行查看并进行数据修改权利、乙方开发人员需要对系统进行维护工作即担任管理员角色，录井工作人员是系统的主要使用群体，但是其仅拥有对系统中数据的查看与导入权利，因此其权限也最小）。数据采集模块与数据传输模块的结合完成了整个录井活动中产生的所有动静态数据的采集与转发任务。而资料整理模块则负责根据中石油发布的128-2020标准对数据进行分门别类，最终形成规范化的数据表格。数据库管理模块囊括了原始资料数据库、实时资料数据库与大数据中心，是整个系统所有数据的存储仓库，扮演着中流砥柱的角色。质量跟踪模块则完成了上文中提到的对井场综合录井仪工作状态的实时追踪以及异常情况的远程监测预警任务。LDIMP系统中的大数据中心唯一服务于综合应用模块，该模块中包含了录井过程中的所有精确数据，通过对这些数据进行分析，可以做到对测井过程的情况预測与实时跟踪，并以此作为基础实现测井作业的自动验收。

3.1 数据采集模块

该模块对录井活动中产生的所有数据进行采集，主要包括基础资料，地质录井以及评价录井三个方面的内容。其中基础资料包括但不限于基本数据、施工队伍、套管设计等;地质录井资料包括但不限于岩屑描述、地质分层、钻井取芯描述、特殊工况标注等;评价录井资料包括但不限于泥页岩密度分析、碳酸盐含量分析、核磁共振录井以及自然伽马能谱录井等。以上提到的录井数据都可以分门别类为静态数据与动态数据。静态数据采集方式主要为人工录入以及外部表格导入;动态数据采集方式为存储设备直接导入或远程接口导入。

1）静态数据采集：对于施工队伍信息以及套管信息等工程中需要的基本数据的采集，系统有两套解决方案，首先对于系统陌生资料，因其并不存在历史记录，这时就需要工作人员手动将这部分信息输入到系统中，以便进行数据的持久化处理（图3）。其次，如果系统面对的是老旧项目的数据采集任务，其可以通过Excel对数据进行导入，本系统整合EasyExcel对表格数据进行处理（包含导入导出功能），工作人员可以直接通过系统中的导入数据按钮将Excel表格中的数据导入到系统中的原始数据库（图4）。

2）动态数据采集：动态数据采集与随钻导入数据是相互绑定的关系，本功能的实现主要依赖于卫星通信与计算机网络通信。综合录井仪在录井现场进行录井作业时会将数据存储到录井仪自带的存储器与数据库中[3]，这时需要对综合录井仪数据库中的数据进行实时读取并通过卫星通信将数据转发到基地的实时数据库，进而使系统按照128标准对这些数据进行规范化处理。

3.2 资料整理模块

1）自动整理数据：当数据通过卫星通信传输到达基地后，这些数据会按照系统给定的128标准自动写入与之对应的实时数据库表格中，而这就是自动整理数据的核心内容。当数据全部导入之后，系统可以根据录井作业需求生成9表2图，分别为基本数据表、录井工作量统计表、地层分层数据表、油气显示统计表、钻井液性能分段统计表、测井项目统计表、钻井取芯统计表、井壁取心统计表、分析化验样品统计表以及录井综合图和钻井取芯录井图。

2）手动调整数据：毫无疑问，系统自动整理数据在減少工作人员工作负担的同时提高了录井效率，但非常不幸的是，受井场现场干扰、卫星传输信号以及计算机网络通信质量的影响，系统收集到的数据不一定是完全精确的。由于系统采集的数据要负责为质量跟踪模块提供初始数据，因而如果放纵问题数据流向下一模块，会对录井质量造成不可估计的严重影响。由此系统提供了手动调整修改数据的功能，当管理人员发现系统收集的录井数据与实际测井数据有较大出入时，他们就要手动将误差数据纠正成为正确数据并将修正后的数据从实时数据库上传到大数据中心。手动调整数据具有重要意义，只有发现误差数据并进行纠正，系统才会不断地改进，从而使提高下一次录井评价质量。

3.3 数据库管理模块

该模块对原始资料数据库、实时资料数据库以及大数据中心三个数据库进行统一集中式管理。其中原始资料数据库中存放的是与录井活动相关的所有静态数据，包括手动录入的基础信息以及系统导入的表格、文档与视频资料等。受工作性质制约，静态数据一经导入便不可由当前工作人员修改，若数据录入产生差错，只能向上级领导报备对错误数据进行纠正;实时资料数据库中保存录井工作进行过程中通过卫星通信传输到基地的随钻动态数据，系统会对这部分数据进行实时读取从而绘制动态随钻图。大数据中心中保存的是各口井的准确资料，其作用是通过对准确数据进行的分析，对测井质量进行预测，也因此该数据库不会保存正在进行录井作业的井数据。

3.4 质量跟踪模块

质量跟踪模块是该系统的重要模块，通过实时数据采集，系统会对已收集到的动态数据进行渲染绘制成图并在web端发布，从而完成对录井现场的仪器状态进行远程监控的任务，实现钻井进度跟踪、评价录井解释、随钻压力监测以及储层评价应用等。图5为模拟动态跟踪钻井深度。

3.5 综合应用模块

综合应用模块主要完成数据分析与自动验收的任务，当系统进行资料整理时，在其将准确数据上传到数据中心之前，会生成一个测井准确数据和录井设计数据比对的结果，通过设置误差范围并进行分析，系统可以得到一批合格与不合格的数据。由此建立大数据中心，工作人员可以对某口井的录井质量给出评价并预测在实际测井时将会出现的状况。因此，参考大数据的预测结果，可以对测井过程进行跟踪，从而实现自动验收。图6为录井预测曲线与测井实际曲线的对比图。

4 平台关键问题及解决方法

4.1 规范化的数据录入

由于目前中石油管理下的16个油田公司所使用的录井仪厂家和型号不同，这给系统的数据采集任务设置了障碍，如何实现数据的规范化录入成为首要解决的问题。

1）利用相应接口直接读取综合录井数据：放眼国内外，各家油田公司使用的综合录井仪规格多达几十种，录井数据大部分保存在综合录井仪自身集成的Access、SQL Server等数据库中[3]，受综合录井仪型号不同的影响，其数据格式以及存储标准也各式各样。为此，系统针对国内录井队伍中常见的24种综合录井仪设计开发数据读取接口，以此实现将录井现场的不同格式数据存储到统一的综合数据库中。

2）利用存储设备进行数据的转移：一般来说，钻井信息存储在综合录井仪自身携带的数据库中，对于老旧项目来说，若想维护其历史数据，则要对其进行采集，这时需要工作人员手动将综合录井仪数据库中的录井数据导出到U盘或其他电子存储设备中并以此作为中转设备将数据转存到原始资料数据库中。

4.2 同步化的成图展示

系统质量跟踪模块中具备成图展示的功能，即在测井时，数据可以跟上钻头，在钻头挖到什么深度，横向还是纵向能取到石油。当把这一系列的数据采集起来后，系统可以在计算机上面绘出具体实时图像，亦即实现数图联动，这也是我们将要面临的一个重难点。

1）利用卫星通信将数据转存到实时数据库中：同步化的成图展示，顾名思义，其重点在于数据同步与成图展示，由于录井作业大多位于野外现场，而受制于基站建设普及程度，导致其网络通信质量不比城区，因此，如何将数据实时进行转发成为首要解决的问题。系统选择以基地服务器为集群，以卫星为通信节点，实时收集转发综合录井仪自带数据库中的随钻数据到基地中的实时数据库。

2）使用E-charts对数据进行可视化处理：系统对实时数据库中的数据进行实时读取并处理分析，然后使用E-charts对分析处理后的数据进行成图绘制，最后通过计算机网络将数据的成图展示在web发布端。考虑到成图绘制的实时性，系统每隔1s便会对实时数据库的数据进行再次读取从而获得最新数据，然后对web端的成图重新进行新数据的渲染。以此系统便实现数据同步与成图展示功能（图3）。

5 结束语

石油工业历史上的每一次飞跃都得益于技术革命的推动。抓住数字化、网络化、智能化带来的历史机遇，石油录井行业将逐步实现录井数据的及时采集、快速整理、准确评价、深度预测、科学决策的目标，并将成为推动录测井技术发展和改革、加快录测井行业高质量发展、提升行业地位和作用的巨大引擎[2]。此系统的成功落实对石油行业在数据的规范化整合以及处理 方面具有重要意义，届时，资源的互换和交流会实现零转化、低延迟，解决问题的方法和手段会更加多样化，速度和结论也会空前迅速和有效，以大数据处理实际问题已成为当今社会的必然趋势，基于大数据来解决实际问题，也可以提高处理新问题时的可行性和科学性。

参考文献：

[1] 李义.井场数据采集管理及综合应用方法研究[J].信息系统工程，2020（4）：49-50.

[2] 阎荣辉，黄子舰，杨永强，等.“互联网+”时代的智慧录井系统应用探索[J].录井工程，2020，31（2）：1-5.

[3] 王建梅.录井随钻自动解释评价系统的研制与开发[J].录井工程，2017，28（3）：122-126.

[4] 严永慧.基于互联网技术的录井完井资料处理与验收[J].江汉石油职工大学学报，2017，30（1）：51-54.

[5] 汪福勇，邢会民，赵建平，等.地质录井一体化数据管理平台研究与应用[J].录井工程，2012，23（1）：68-71，80.

【通联编辑：谢媛媛】