基于Python的油田生產(chǎn)資料預(yù)處理軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用

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(中國石油新疆油田公司 勘探開發(fā)研究院，新疆 克拉瑪依 834000)

在實(shí)際工作中，由于基礎(chǔ)資料類型繁多、數(shù)據(jù)零散，整理起來讓技術(shù)人員費(fèi)盡腦汁[1]，整理數(shù)據(jù)的時(shí)間約占項(xiàng)目周期的30%～40%[2]。通過前期調(diào)研，梳理了國內(nèi)各大油田內(nèi)部主要使用的資料整理軟件，見表1所列，可以歸納為六大類，分別是地質(zhì)類、測井類、繪圖類、地震解釋類、地震反演類及建模數(shù)模類。在軟件使用過程中發(fā)現(xiàn)，從建立工區(qū)到數(shù)據(jù)成圖，主要涉及到鉆井、錄井、測井、試油四大類基礎(chǔ)地質(zhì)資料[3]。油田軟件對于數(shù)據(jù)加載格式主要包括以下四種[4-6]，分別是.las，.txt，.lis，.xls格式。各大油田建立的資料數(shù)據(jù)庫中，原始數(shù)據(jù)格式類型多，包括文本文件格式、716存儲(chǔ)格式、表格格式等。除了數(shù)據(jù)格式的多樣性外，文件表頭也不統(tǒng)一，有中文表頭、英文表頭、中英文表頭。不同油田軟件對數(shù)據(jù)格式的要求，以及數(shù)據(jù)之間格式轉(zhuǎn)換都是資料預(yù)處理面臨的問題。

除了上述問題外，目前，油田內(nèi)部使用的資料預(yù)處理軟件也有多種，見表2所列。該類軟件功能均過于單一，并未達(dá)到集成化和針對性解決油田資料預(yù)處理的目的，國內(nèi)外已有的大型資料預(yù)處理平臺(tái)，比如斯倫貝謝推出的Geofram平臺(tái)[7]，中國石油集團(tuán)測井有限公司技術(shù)中心研發(fā)的LEAD平臺(tái)等[8]，對于操作系統(tǒng)、運(yùn)行環(huán)境都有嚴(yán)格的要求，并且維護(hù)難度較大[9-11]。除此之外，對于試油試采資料方面，暫未有相關(guān)的預(yù)處理軟件，該類資料在日常的工作中，不僅數(shù)據(jù)量龐大，而且整理耗時(shí)長，對試油試采資料的預(yù)處理，也是油田日常工作中需重視的問題。

表1 油田常用資料整理

表2 資料預(yù)處理軟件清單

1 軟件設(shè)計(jì)思路及功能體系建立

1.1 編程語言優(yōu)選

目前，主流的編程語言主要有Java，C++，C，Python，Visual Basic等。從實(shí)際編譯方面出發(fā)，歸納出5種編程語言的特點(diǎn)見表3所列。

表3 五種編程語言特點(diǎn)簡介

相比于其他編程語言，Python語言具有更加快捷的開發(fā)速度，語法簡潔易于擴(kuò)展和嵌入，便于充分利用不同編程語言的優(yōu)勢[12]。因此，選用Python語言來開發(fā)油田生產(chǎn)資料預(yù)處理軟件——紅番茄，這也是將Python編程語言運(yùn)用到油田生產(chǎn)中的探索性嘗試。

1.2 軟件功能體系建立

為充分調(diào)用Python語言的多種數(shù)據(jù)庫，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)實(shí)際工作中對于資料預(yù)處理工作的需求，根據(jù)Python語言自身特點(diǎn)，提出功能集成化的軟件設(shè)計(jì)思路，如圖1所示。

圖1 紅番茄軟件設(shè)計(jì)思路示意

紅番茄軟件運(yùn)用Python語言編寫，共有五大模塊，分別是： 試油參數(shù)提取模塊、原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)Forward模塊、原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊、原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)LAS模塊以及原始曲線拼接模塊。截止目前，紅番茄軟件一共可實(shí)現(xiàn)13項(xiàng)預(yù)處理功能，如圖2所示。同時(shí)，考慮到實(shí)際工作中問題的多樣性，紅番茄軟件預(yù)留了更新模塊，用于后續(xù)的軟件升級和優(yōu)化。

圖2 紅番茄軟件資料預(yù)處理功能框架示意

針對windows XP及以上版本測試了軟件模塊，均可正常運(yùn)行，紅番茄軟件應(yīng)用程序直接安裝后即可運(yùn)行，無需其他配套要求。

試油參數(shù)提取模塊主要用于試油數(shù)據(jù)的提取工作，既可以提取整列數(shù)據(jù)，也可以通過設(shè)定首尾關(guān)鍵字提取關(guān)鍵字間的數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)Forward模塊，主要有4項(xiàng)功能： 為測井曲線批量添加Forward表頭；利用比例系數(shù)統(tǒng)一氣測曲線數(shù)量級；從測井曲線集中挑選所需曲線轉(zhuǎn)為Forward格式；對曲線重采樣并剔除奇異值。

原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)模塊也具有4項(xiàng)功能： 批量去除特殊表頭，主要用于Forward工區(qū)導(dǎo)出的曲線數(shù)據(jù)，以及從原始數(shù)據(jù)庫中下載的716存儲(chǔ)格式曲線數(shù)據(jù)；將原始的巖性數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的石文軟件加載格式；從測井曲線中挑選所需曲線轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)格式；對曲線進(jìn)行重采樣并剔除奇異值。原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)LAS模塊，主要用于原始數(shù)據(jù)向LAS格式的批量轉(zhuǎn)換，同時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)曲線重采樣以及異常值剔除。原始曲線拼接模塊，主要將多次測量的測井曲線進(jìn)行深度拼接，該模塊提供自動(dòng)和手動(dòng)兩種拼接方式。

通過分模塊測試和集中封裝測試，紅番茄軟件對于原始數(shù)據(jù)加載、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、試油參數(shù)提取、測井曲線拼接均能很好實(shí)現(xiàn)，尤其是從原始測井?dāng)?shù)據(jù)中自動(dòng)拾取常規(guī)9條曲線的功能，提高了科研分析人員篩選有效數(shù)據(jù)的效率，為室內(nèi)油田生產(chǎn)資料預(yù)處理提供新方法。

2 實(shí)例分析

以新疆油田實(shí)際生產(chǎn)資料數(shù)據(jù)為例進(jìn)行軟件測試，隨機(jī)選取154口開發(fā)井和312口評價(jià)井?dāng)?shù)據(jù)，利用紅番茄軟件分析數(shù)據(jù)加載格式和轉(zhuǎn)換耗時(shí)兩方面性能。

2.1 兼容性分析

紅番茄軟件具有較好兼容性，主要表現(xiàn)在兩方面： 一方面對文件格式的兼容性好，可以直接轉(zhuǎn)換文本格式和Excel格式的文件；另一方面對數(shù)據(jù)格式兼容性好，如數(shù)據(jù)格式為中文表頭、英文表頭或中英文混合表頭的，均可直接批量轉(zhuǎn)換，以批量添加Forward表頭為例，通過使用Forward表頭添加功能，可批量將原先的中文表頭、英文表頭及中英文表頭轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的Forward格式，便于Forward軟件加載成圖。

利用紅番茄軟件兼容性好的特點(diǎn)，不僅簡化了資料預(yù)處理過程，而且為后期軟件數(shù)據(jù)加載提供了方便。

2.2 高效性分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證紅番茄軟件的執(zhí)行效率，從X1井區(qū)選取了154口開發(fā)井的測井曲線，從X2井區(qū)評價(jià)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中隨機(jī)選取了312口評價(jià)井的測井曲線分別進(jìn)行了測試。測試結(jié)果表明，利用紅番茄軟件對生產(chǎn)資料進(jìn)行預(yù)處理，相比于手工和半自動(dòng)化處理的模式，大幅縮減至原耗時(shí)間的約33%。

總的來說，對于測井曲線快速批量格式轉(zhuǎn)換、有效信息提取、曲線批量挑選以及特殊表頭批量處理等，紅番茄軟件均能高效完成。隨著生產(chǎn)資料數(shù)量的增大、數(shù)據(jù)類型的增多、格式混雜程度的增加，紅番茄軟件兼容好、效率高的優(yōu)勢便會(huì)更加突顯。

3 結(jié)束語

在將計(jì)算機(jī)語言的優(yōu)勢應(yīng)用到油田實(shí)際生產(chǎn)資料預(yù)處理過程中，得到以下結(jié)論：

1)將Python編程語言易擴(kuò)展的優(yōu)點(diǎn)引入到油田生產(chǎn)資料預(yù)處理軟件中是能夠?qū)崿F(xiàn)的。

2)利用Python語言編寫的紅番茄軟件，實(shí)現(xiàn)

了油田生產(chǎn)資料預(yù)處理功能集成化的目的，并添加了試油資料整理功能，進(jìn)一步彌補(bǔ)了之前預(yù)處理軟件的不足。

3)紅番茄軟件對提高實(shí)際油田生產(chǎn)資料預(yù)處理工作效率能夠發(fā)揮積極作用，該結(jié)論也為國內(nèi)面臨相同生產(chǎn)資料預(yù)處理問題的油田提供參考。