井場多專業數據發布平臺的設計與實現

汪湖濱(長城鉆探工程有限公司錄井公司，遼寧 盤錦 124010)

0 引言

隨著石油工程技術服務專業化程度逐步加深，國內形成了鉆井、錄井、測井、鉆井液、固井、壓裂測試等獨立的專業化公司，各公司作業區域點多面廣，服務區域向邊緣地區延伸，長期以來井場多專業數據孤立分散，現場多套軟件系統共存、信息分散，無法在同一平臺為不同油區多數據源提供統一的數據服務，不能滿足用戶集中監控井數據的需求。同時由于國內外油氣資源劣質化明顯、開發對象復雜化，隨鉆定向難度大，地質導向效果差，井下復雜事故多，迫切需要一個能夠承擔井場數據采集傳輸、綜合分析、工程應用、輔助決策等任務的分綜合應用平臺，實現對井場各專業數據進行整合分析，為基地各級用戶提供技術支持，進而實現集錄井應用、鉆井應用及遠程輔助決策應用為一體的多專業協同工作平臺。

1 井場信息平臺的國內外現狀

國外各大油服公司非常重視井場多專業一體化系統的應用，于90 年代初期就建立了實時鉆井數據中心，即通過衛星通信網絡將井場各項數據實時傳送到后方基地[1]，實現了現場與基地數據共享，專家通過對數據的對比分析，為現場提供技術服務。目前，國外先進的公司都已實現了多專業的數據管理和決策支持系統平臺的大規模應用，將分布在世界各地的施工井場、后方基地及甲方單位連接起來[2]，多專業共享信息，使用戶可以無障礙交流，實現對鉆井現場的實時監控和輔助決策。這些一體化的信息支持系統在數據采集存儲、分析、多專業協同工作、信息共享、決策支持等方面提高了生產效率，在快速、安全鉆井方面發揮了巨大作用。

而國內的井場多專業信息共享系統受各種因素的限制則起步較晚，近年來面對信息技術的高速發展，國內的石油企業也在積極建設多專業一體化平臺，國內各大油田分別開發了井場數據傳輸系統，并在此基礎上，建立了各自的井場數據實時監控系統。目前國內的此類平臺在網絡化信息傳輸，實時在線監控指揮等方面取得了一定的進展，滿足了數據采集、傳輸、發布、報表圖件的自動生成等基本需求[4]，但目前國內的系統平臺管理不統一，數據信息、數據應用的相互獨立性依然存在，還沒有實現真正意義上的數據管理標準化、數據跨專業共享、分布式部署和數據多維度分析。

2 井場數據發布平臺建設

2.1 平臺總體設計

鉆井作業是一個多方集體協作的過程，平臺集成了現場的多專業數據，建立了不同專業的錄入端口，將鉆井數據、錄井數據、定向數據、鉆井工程數據、鉆井液性能等數據分專業錄入，自主研發的多專業靜態數據采集模塊實現了一站式部署、一體化錄入、分專業輸出功能，動態數據采集模塊，實現21 種綜合錄井儀、8 種隨鉆儀的數據以毫秒級的速率匯集到公共數據區(CDA)中，并進行數據項及數據單位的歸一化處理。通過引入ACE 網絡傳輸架構、FreeTDS 和OCI 數據訪問工具自主研發井場數據傳輸中間件，實現動態靜態數據傳輸；動態數據傳輸模塊以毫秒級頻率傳輸工程實時數據(錄井、隨鉆)到多個實時監控終端，井場與基地間的數據實時同步；靜態數據傳輸模塊實現定點、定時、分段、增量、全井特性分專業數據傳輸和關鍵數據日志記錄，解決了多專業數據傳輸的效率和質量。參考WITS/WITSML 核心數據模型、中石油EDPM 數據模型，形成了適合國際市場和國內各油田公司要求的數據庫，實現了井場數據統一存儲。平臺展示模式實現綜合遠程數據查詢、實時曲線顯示、歷史曲線回放、輔助決策等，不同用戶可通過電腦客戶端、手機APP、網頁瀏覽多種方式獲取現場的數據信息，改變以往單項專業技術各自服務的模式，同時提高后方技術人員對現場的支持力度。

2.2 分布式部署

全新的基于微內核的分布式井場信息平臺，為用戶提供了可以實現“一次開發、多端部署”的高效開發工具，通過創建中心庫和主服務，將各個油區的權限數據和井信息(概要)存放到中心庫中，在各個油區部署數據同步客戶端，客戶端通過修改設置只連接主服務，定期通過調用主服務的數據同步接口將井信息同步到中心庫，中心庫中追加油區基礎數據(包含油區基本信息，油區服務器地址和端口號等)，信息平臺中各個具體功能連接數據的方式修改為動態連接方式，當前井所在油區通過服務獲得油區服務器地址和端口號后動態連接，實現分布式部署平臺，滿足長慶、遼河、冀東、威遠等多油區井監控的需求，有效地解決不同區域數據源分別配置一套數據服務，造成各數據服務間割裂，無法使用同一平臺接收不同油區數據服務。用戶無需面對硬件的多樣化與復雜性，一次開發，即可讓應用夸設備運行，改善各級任務對資源的無序爭奪帶來的系統卡頓，確保穩定流暢的交互體驗。

2.3 數據庫重構與優化

系統平臺在保證原有系統持續可用的情況下，創建滿足多專業應用、適應國際化標準和便于軟件集成的中心數據庫，并將各個油區的權限數據和井信息存放到中心數據庫中，解決各專業數據庫異構問題，并且動態鏈接各個油區服務器，達到井場信息一體化，滿足多油區井監控的需求；同時根據平臺設計要求進行用戶角色、系統權限等邏輯模型設計，提高平臺數據應用安全性。數據庫模型由基于WITS/WITSML 的核心數據模型、專業應用集成數據模型和系統數據模型三部分構成。

2.4 多專業數據采集、傳輸及發布管理

鉆井作業是一個多方集體協作的過程，單獨采集錄井數據不能很好的反映現場施工的詳細情況，平臺集成了現場的多專業數據，建立了不同專業的錄入端口，將地質錄井數據、綜合錄井數據、隨鉆測量數據、測井數據、鉆井工程數據、鉆井液性能等數據分專業錄入，并進行數據項及數據單位的歸一化處理，為下一步的應用和存儲做好數據預處理。同時在現場進行數據庫平臺的建設和標準接口的開發，通過無線遠程傳輸系統進行現場實時數據的WITS/WITSML 格式的數據傳輸，不同用戶可通過電腦客戶端、手機APP、網頁瀏覽多種方式獲取現場的數據信息。

2.5 遠程輔助決策指揮

井場信息分布式共享平臺中的遠程輔助決策指揮模塊，包括客戶端郵件、視頻會議、視頻監控等主要功能。通過建立不同區域、多層次、多群組協同工作的環境，將作業過程中地域分散的多部門管理決策者、多領域專家和現場技術服務人員融為一體，不同專業的多個專家共同對現場問題進行研究判斷分析，由單隊服務轉變為專家“集中會診”，實時進行參數校驗、資料處理、故障診修等遠程控制、指揮、決策的創新錄井模式。

(1)客戶端郵件。信息服務共享平臺客戶端郵件使用IMAP/APOP/POP3/SMTP/ESMTP/協議收發電子郵件，系統帳號與現有的郵件帳號關聯，做到使用錄井現場信息服務共享系統帳號登陸的同時，可以接收相應的郵件，同時也可以使用郵件帳號登陸地系統。

(2)視頻會議。系統使用內部賬號就可以使用視頻會議功能，方便基地與現場溝通交流，將公司文件及時傳達給現場，提高基地管理效率。

(3)視頻監控。視頻監控可以將作業現場施工畫面實時傳送回基地。通過視頻監控可以結合曲線了解現場情況，避免不安全行為，實現標準化作業，能夠使基地及時了解現場情況，為基地指揮決策提供依據。

3 平臺推廣應用

平臺在國內外油區廣泛應用，利用此系統改變了以往單項專業技術各自服務的模式，深入優化施工方案，提高了儲層鉆遇率。

鉆井開工前，甲方通過系統平臺的移動單兵和遠程視頻會議功能對現場技術交底和遠程開工驗收，解決了監督人員短缺及受天氣、天氣影響不能及時到現場管理的難題，縮短了井隊等停時間。

鉆前地質導向人員利用地質資料，落實箱體甜點位置以及上下地層曲線特征，并完成優質頁巖段內部的小層劃分，確定導向跟蹤過程中的主要標志層，建立地質導向模型，依據導向模型優化施工方案、預判鉆井風險，降低施工難度與風險。

實鉆過程中，鉆井、錄井、鉆井液各專業及現場工作人員與基地支持無縫對接，現場技術人員分專業錄入數據，保證數據的實時性和唯一性，地質人員通過逐層逼近，分析目標層位置，與工程人員隨時溝通確保以最佳角度安全著陸目的層。水平段鉆進過程中，利用系統平臺中氣測、鉆時、地化、元素、伽瑪等數據對地質甜點有效識別，判斷軌跡上切與下切儲層狀態指導軌跡優化調整，鉆井液人員通過工程等數據隨時調整鉆井液各項數據，基于工程安全情況下給出最為合理的調整方案，實現地質與工程的統一，達到鉆遇箱體甜點并保障安全高效鉆井，實現了工程甜點與地質甜點有效結合。后方專家通過視頻會議、視頻監控、即時通訊功能分析現場反饋的實時數據，對現場鉆進參數優化，推薦最優鉆井參數，根據現場井身軌跡數據進行實時跟蹤、中靶預測，實時分析井壁穩定性、井筒壓力以及管柱安全等方面的潛在風險，針對性提出優化方案，進行遠程輔助決策。

鉆后本井實現了多專業專家共享數據、多專業協同作業指導，完鉆后將各類成果更新到系統中的區域模型，形成知識庫，方案與實際對比分析，總結經驗，為今后鉆井施工提供技術支持。

4 結語

平臺是專業應用軟件管理系統集成化、一體化的最終載體。平臺統一存儲各專業數據，在不同區塊分布式部署安裝，實現多專業協同作業及多源數據共享，高效數據傳輸為遠程監控提供必要手段，軟件集成技術，實現各專業軟件快速集成；隨鉆數據應用模塊，實現對井下復雜情況分析預警；地質導向模塊實現快速油氣層發現和提高儲層鉆遇率；輔助決策模塊，實現遠程實時技術支持和監測。