VSP測井數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的分析與設計

姜元剛 徐群洲

[摘 要] 在油氣勘探新區(qū)尋找油氣資源和對老油田進行深入解剖工作中，總也離不開一項重要技術——VSP測井技術。由于VSP資料的采集、處理、解釋分別由不同承包商的資料處理人員來完成，他們之間缺乏統(tǒng)一的工作規(guī)范和要求，以至于VSP測井解釋用戶很難準確標定地質(zhì)層位，完成精確的地質(zhì)構(gòu)造解釋。本文以集VSP野外采集、資料處理、標定對比等諸多功能于一體的VSP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的研究與開發(fā)為基礎，從VSP測井數(shù)據(jù)管理的需求分析，VSP測井數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實現(xiàn)方法和架構(gòu)設計等方面進行了詳細的闡述。

[關鍵詞] VSP；測井數(shù)據(jù)；標定對比；數(shù)據(jù)庫

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 17. 027

[中圖分類號] TP311.13 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194（2014）17- 0046- 03

0 引 言

依據(jù)地震勘探實際工作的需要，針對垂直地震剖面（VSP）資料的現(xiàn)狀以及存在的問題進行了多次充分的分析和論證，我們認為有理由研發(fā)一套集VSP數(shù)據(jù)處理方法研究與應用于一體的專業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，擺脫落后局面，目的是利用專業(yè)數(shù)據(jù)庫，在VSP測井基礎數(shù)據(jù)加載完成后，就可以建立各井下的處理解釋環(huán)節(jié)，對解決一口井存在多次處理解釋的情況，本系統(tǒng)建立了項目管理的概念（處理解釋項目），可加載該處理解釋下的地質(zhì)分層與 VSP 層位標定數(shù)據(jù)、縱/橫波速度數(shù)據(jù)、綜合時深速度數(shù)據(jù)及其下的文檔資料等，然后建立相應的成果類型（又稱觀測系統(tǒng)），關聯(lián)該類型的成果剖面、成果圖件等數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)加載完成后，需要對這些數(shù)據(jù)進行分析與質(zhì)量檢查。數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)主要提供數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)曲線繪制、剖面顯示等方式分析與監(jiān)控，以確保數(shù)據(jù)的正確性與合理性。本文研究內(nèi)容是有關VSP數(shù)據(jù)所有信息如何有效地關聯(lián)起來，使其在地震解釋標定計算中得以充分利用，從而有效地解決以往VSP數(shù)據(jù)沒有集中管理和計算工具落后產(chǎn)生的一些難題。

1 VSP測井數(shù)據(jù)管理的需求分析

從20世紀80年代初引進、開發(fā)、應用VSP技術至今，各油田均形成了適合各區(qū)地震地質(zhì)特點的VSP工作方法。盡管VSP資料處理已經(jīng)由人工解釋發(fā)展到了人機交互處理解釋，提高了精度和效率，但油田VSP技術應用依舊沒有達到理想的效果。存在的主要問題是：地震勘探VSP原始及成果數(shù)據(jù)格式雜亂，一直未形成統(tǒng)一的標準，各地震施工單位和地震處理單位仍然沿用各自的習慣向油田提交數(shù)據(jù)，甚至有承包商不提交電子文檔。這種落后的信息管理局面嚴重影響了數(shù)據(jù)的交換和再應用，也阻礙著油田石油勘探技術進步和信息化的進程。

VSP測井作為一種常規(guī)的地球物理探測方法，在油田油氣勘探開發(fā)工程中起著重要的作用。垂直地震剖面資料采集、處理和解釋數(shù)據(jù)庫研究主要是針對企業(yè)生產(chǎn)中存在的流水作業(yè)弊端，每一道工作程序由不同單位的不同人員來完成，相互之間缺乏統(tǒng)一和規(guī)范化的工作目的和工作目標。導致終端解釋用戶無法準確標定地質(zhì)層位，更無法進行詳細的地質(zhì)構(gòu)造解釋[1]。

在多年的地震勘探實踐中，各油田保存了大量的原始數(shù)據(jù)及成果數(shù)據(jù)。其中大部分以3490E存儲帶的形式保存在磁帶庫中；此外，還以紙質(zhì)和電子文檔形式保存了大量的VSP施工設計、完井報告、成果報告等資料。各種介質(zhì)的資料需要通過繁瑣的手續(xù)進行提取和借閱，大量的時間和人力耗費在資料的獲取而不是資料的研究上。

2 VSP測井數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實現(xiàn)方法

以新疆油田公司為例。公司2005年開發(fā)了地震工程數(shù)據(jù)庫，主要完成地震勘探數(shù)據(jù)的采集、處理，解釋數(shù)據(jù)的管理等。但無法進行地層標定與地質(zhì)構(gòu)造解釋。無論是高分辨率勘探還是精細的巖性勘探，VSP測井資料都是地震處理資料與鉆井實測資料標定的標準。因此，開發(fā)一套VSP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，實現(xiàn)VSP數(shù)據(jù)的集中式數(shù)據(jù)庫管理，提高VSP數(shù)據(jù)管理水平與應用效率，具有較高的生產(chǎn)應用價值。

VSP測井數(shù)據(jù)庫為地震工程數(shù)據(jù)庫擴展的子庫，因記錄格式繁多、技術信息較多，與目前地震工程數(shù)據(jù)庫中有關VSP信息不能直接替換，所以地震工程數(shù)據(jù)庫中的VSP信息被視為用戶應用數(shù)據(jù)。此外，VSP測井數(shù)據(jù)庫必須支持多次處理、解釋成果等要素，需要同時保留。VSP數(shù)據(jù)庫需要具備以下功能：

（1）VSP數(shù)據(jù)能關聯(lián)存儲。VSP原始采集數(shù)據(jù)、處理成果數(shù)據(jù)、解釋應用數(shù)據(jù)的自然分類和空間關系結(jié)合地震工程技術應用，需要設計出合理的數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)各技術環(huán)節(jié)各部門的基于網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)共享。

（2）VSP數(shù)據(jù)必須以探區(qū)為中心進行交換和分發(fā)。實現(xiàn)VSP原始采集數(shù)據(jù)、處理成果數(shù)據(jù)、解釋應用數(shù)據(jù)等的網(wǎng)上傳輸與統(tǒng)一分發(fā)，直接為地震處理系統(tǒng)、靜校正處理系統(tǒng)、地震速度庫系統(tǒng)、解釋系統(tǒng)等提供全面準確的數(shù)據(jù)。

（3）推動數(shù)據(jù)的標準化工作。通過VSP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的實施，在工程設計、地震采集、數(shù)據(jù)處理、資料解釋和工程技術管理等環(huán)節(jié)和相應的軟件系統(tǒng)間，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的規(guī)范化與標準化處理，保證各環(huán)節(jié)的有效銜接。

（4）提高工作效率和質(zhì)量，簡化操作。主要在地震工程數(shù)據(jù)平臺基礎上進行擴充，增加VSP數(shù)據(jù)存儲內(nèi)容，完善數(shù)據(jù)存儲形式和權限管理機制，并在此基礎上開發(fā)針對基礎數(shù)據(jù)和地震數(shù)據(jù)的各種應用。

3 VSP測井系統(tǒng)架構(gòu)設計

3.1 體系結(jié)構(gòu)

該系統(tǒng)是地球物理算法實現(xiàn)的平臺，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性是系統(tǒng)研發(fā)成敗的關鍵。系統(tǒng)主要分為4層：數(shù)據(jù)庫管理層、數(shù)據(jù)存取層、數(shù)據(jù)管理層、用戶接口層（如圖1所示）。

用戶接口層：用戶界面主要提供業(yè)務邏輯功能與用戶交互的框架，是系統(tǒng)的直接表示。

數(shù)據(jù)管理層：主要提供數(shù)據(jù)管理與應用的各方面邏輯功能，如數(shù)據(jù)加載、圖形應用、安全管理等。

數(shù)據(jù)存取層：主要在數(shù)據(jù)應用層與數(shù)據(jù)庫管理平臺之間提供一個數(shù)據(jù)透明訪問與存儲的數(shù)據(jù)服務層。

數(shù)據(jù)庫管理層：主要采用SQL Server 2000管理系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的物理存取與維護。

3.2 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

VSP測井數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分為3個部分：數(shù)據(jù)表現(xiàn)、計算和輸入輸出。

數(shù)據(jù)表現(xiàn)：承擔顯示原始數(shù)據(jù)、計算結(jié)果，提供計算流程和參數(shù)控制責任，并能做圖形顯示與分析。

計算：負責對原始數(shù)據(jù)進行相關算法的運算，主要包括數(shù)據(jù)濾波、動平衡、基準面轉(zhuǎn)換、時深尺制作、橋式標定等。

輸入輸出：讀取規(guī)范的SEG-Y格式的地震數(shù)據(jù)、文本文件、數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)；處理結(jié)果數(shù)據(jù)的保存和讀取、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換與導出等。

3.3 基礎數(shù)據(jù)庫

基礎數(shù)據(jù)庫是系統(tǒng)功能實現(xiàn)所依賴的基礎數(shù)據(jù)源，必須包括VSP采集的原始數(shù)據(jù)、處理成果以及解釋應用過程中產(chǎn)生的一些中間結(jié)果，還應包括井基礎數(shù)據(jù)庫、采集原始資料庫、處理成果數(shù)據(jù)庫、測井曲線數(shù)據(jù)庫、巖性錄井數(shù)據(jù)庫、基準面數(shù)據(jù)庫、替換速度數(shù)據(jù)庫、文檔數(shù)據(jù)庫8個子庫[2]。主要數(shù)據(jù)的分類關系見表1。

3.4 系統(tǒng)的工作流程

本系統(tǒng)主要為VSP數(shù)據(jù)提供統(tǒng)一管理、統(tǒng)一應用，使 VSP成為銜接地震與地質(zhì)的有力橋梁。系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)存儲與管理、數(shù)據(jù)應用兩大方面。系統(tǒng)在操作流程的設計上力圖簡單、方便，其主要操作流程如圖2所示。

井基礎數(shù)據(jù)加載：主要包括井的基本信息、鉆井分層信息的加載，鉆井錄井數(shù)據(jù)的加載，野外采集參數(shù)信息、野外采集資料等數(shù)據(jù)的加載等。由于本系統(tǒng)與地震工程數(shù)據(jù)庫是建立在同一個數(shù)據(jù)平臺之上，大部分井的基本信息、聲波數(shù)據(jù)、鉆井分層數(shù)據(jù)等可能已經(jīng)存在于數(shù)據(jù)庫平臺中，系統(tǒng)會自動提取。野外采集參數(shù)信息，因多數(shù)沒有文件數(shù)據(jù)，系統(tǒng)提供了快速錄入功能。

數(shù)據(jù)分析與質(zhì)量控制：數(shù)據(jù)加載完成后，需要對這些數(shù)據(jù)進行分析與質(zhì)量檢查。系統(tǒng)主要提供數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)曲線繪制、剖面顯示 等方式的分析與監(jiān)控，以確保數(shù)據(jù)的正確性與合理性。

VSP測井成果應用與發(fā)布：該系統(tǒng)目前主要的應用有井的分布圖、走廊疊加剖面顯示、成果剖面顯示與處理、橋式標定、VSP成果發(fā)布等。

3.5 系統(tǒng)安全管理

通過用戶管理、安全性權限管理和日志管理等機制為本系統(tǒng)提供了安全保障，建立了安全的VSP數(shù)據(jù)管理平臺[3]。

用戶管理：用戶的主要信息包括用戶類型（管理員和普通用戶）、用戶名稱、用戶口令及備注等信息，用戶管理并提供用戶信息的增加、刪除和修改等基本功能[4]。

安全性權限管理：安全性權限管理主要用于設置不同用戶對系統(tǒng)擁有的操作權限，該項功能僅對管理員類型用戶開放。本系統(tǒng)以井為安全管理的基本單位，為用戶分配對該井處理解釋數(shù)據(jù)的成果應用、下載等權限。

日志管理：日志管理模塊主要包括：用戶登錄日志、用戶管理日志、權限分配日志和權限操作日志，可以將日志導出成文件，也可以清除數(shù)據(jù)庫的日志，來提高訪問數(shù)據(jù)的速度。

4 結(jié)束語

隨著數(shù)字油田建設步伐加快，油田勘探和開發(fā)對于分辨率的要求也越來越高，尤其是高分辨率三維地震的大量應用，資金的投入較大，油田對開發(fā)地震勘探技術的需求很迫切。本系統(tǒng)的成功開發(fā)為新疆油田VSP數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一應用提供了較好的條件，構(gòu)建了一個可參照的框架，為VSP數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)進一步發(fā)展奠定了良好的基礎。

主要參考文獻

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[3]王宏琳.地球物理勘探軟件平臺技術[M].北京：石油工業(yè)出版社，1999.

[4]張寶君.勘探數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的開發(fā)和應用[J].江漢石油職工大學學報， 2005，18（6）.