錄井數據一體化管理平臺的研制與開發

蔣住勇 黃艷娟 查啟洪 趙均溢 聶梓俊

摘要：通信網絡和計算機技術的發展為石油行業帶來了巨大的機遇。在錄井作業中，各家公司采用的綜合錄井儀廠家和型號不盡相同，導致其各有數據采集和處理解釋規范。數據的非標準化采集處理與存儲使得各個單位的數據呈現出獨立不相干狀態，難以實現統一、集中式管理，無法有效開發數據的綜合應用方法，數據中包含的大量可用信息并沒有被發掘[1]。為此提出一款新型錄井數據一體化管理平臺，該平臺利用Spring框架，整合Redis、Rabbit MQ等消息中間件，通過Spring Cloud搭建微服務集群并利用衛星通信對野外錄井現場中的數據進行采集轉發，此系統集數據采集、整理、傳輸、發布于一體，能夠解決中石油所有油田數據的統一性和規范性，真正地建立起中石油的錄井大數據中心，使得錄井資料更好地服務于地質和工程。

關鍵詞：地質錄井;數據;信息技術;一體化平臺;采集

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）03-0104-03

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

1 引言

當前，信息化浪潮席卷全球，以大數據驅動的人工智能技術正在助力第四次工業革命的發展。石油化工行業在國家安全領域以及國民經濟中發揮著不可磨滅的作用，而錄井技術更是石油工業中的關鍵技術，發揮著獨一無二的作用[2]。但是由于該行業自身工作性質的限制，其工作場地一般處于野外偏遠地區，錄井信息大部分靠人工采集和經驗化管理，錄井評價工作由基地解釋人員人工進行，在解釋過程中，受解釋人員業務水平、看待問題角度等多方面因素影響，解釋過程不盡相同，其結論也因人而異[3]。除此之外，錄井現場信息量出現爆炸式增長，而其中錄井完井報告中更是存在大量需要人工反復錄入的重復性數據，煩瑣費時且費力，采用紙質報告進行驗收的錄井完井資料也極易造成工作效率的低下與紙質資源的浪費[4]。因此，開發一款集錄井信息采集、整理、傳輸與錄井質量評價的系統迫在眉睫。

2020年中國石油天然氣集團公司推出了新的錄井資料采集處理解釋規范（128-2020），目的是實現中石油管理下的16個油田公司數據的標準化和規范化。但是由于各家公司采用的綜合錄井儀廠家和型號不同，導致各家有各家的數據采集和處理解釋規范。目前雖有解釋評價標準，但數據卻不是統一和標準的。基于以上情況，本文提出了一款基于128標準的新型錄井數據一體化管理平臺（以下簡稱LDIMP系統）。

2 系統方案設計

為了使地質研究人員以及系統管理人員能夠快速、準確地獲取第一手錄井數據，規范錄井及相關數據信息的管理，LDIMP系統需要對基地的服務器進行集中式集群管理，將井場綜合錄井服務器作為節點，以衛星通信、計算機網絡通信等多種通信方式為手段，建立實時數據采集、整理、評價與發布平臺。該平臺可在鉆測井過程中實現對井場綜合錄井儀狀態的遠程實時跟蹤以及多井鉆測井過程中的遠程自動監測預警和隨鉆地質跟蹤[5]。本平臺的總體框架可分為井場端、基地端和網絡發布端三個部分。各部分組成詳見圖1。

3 LDIMP系統主要模塊及功能

根據軟件系統設計理念并結合實際勘探開發需求，LDIMP系統共設計8個模塊，即用戶管理模塊、數據采集模塊、數據傳輸模塊、資料整理模塊、數據庫管理模塊、質量跟蹤模塊以及綜合應用模塊（圖2）。系統啟動后，工作人員需要根據已分配賬號登錄系統，為滿足不同角色對系統的使用目的，不同賬號類型被分配了不同權限的數據查看與修改權限方式（例如甲方領導擁有對錄井綜合情況進行查看并進行數據修改權利、乙方開發人員需要對系統進行維護工作即擔任管理員角色，錄井工作人員是系統的主要使用群體，但是其僅擁有對系統中數據的查看與導入權利，因此其權限也最小）。數據采集模塊與數據傳輸模塊的結合完成了整個錄井活動中產生的所有動靜態數據的采集與轉發任務。而資料整理模塊則負責根據中石油發布的128-2020標準對數據進行分門別類，最終形成規范化的數據表格。數據庫管理模塊囊括了原始資料數據庫、實時資料數據庫與大數據中心，是整個系統所有數據的存儲倉庫，扮演著中流砥柱的角色。質量跟蹤模塊則完成了上文中提到的對井場綜合錄井儀工作狀態的實時追蹤以及異常情況的遠程監測預警任務。LDIMP系統中的大數據中心唯一服務于綜合應用模塊，該模塊中包含了錄井過程中的所有精確數據，通過對這些數據進行分析，可以做到對測井過程的情況預測與實時跟蹤，并以此作為基礎實現測井作業的自動驗收。

3.1 數據采集模塊

該模塊對錄井活動中產生的所有數據進行采集，主要包括基礎資料，地質錄井以及評價錄井三個方面的內容。其中基礎資料包括但不限于基本數據、施工隊伍、套管設計等;地質錄井資料包括但不限于巖屑描述、地質分層、鉆井取芯描述、特殊工況標注等;評價錄井資料包括但不限于泥頁巖密度分析、碳酸鹽含量分析、核磁共振錄井以及自然伽馬能譜錄井等。以上提到的錄井數據都可以分門別類為靜態數據與動態數據。靜態數據采集方式主要為人工錄入以及外部表格導入;動態數據采集方式為存儲設備直接導入或遠程接口導入。

1）靜態數據采集：對于施工隊伍信息以及套管信息等工程中需要的基本數據的采集，系統有兩套解決方案，首先對于系統陌生資料，因其并不存在歷史記錄，這時就需要工作人員手動將這部分信息輸入到系統中，以便進行數據的持久化處理（圖3）。其次，如果系統面對的是老舊項目的數據采集任務，其可以通過Excel對數據進行導入，本系統整合EasyExcel對表格數據進行處理（包含導入導出功能），工作人員可以直接通過系統中的導入數據按鈕將Excel表格中的數據導入到系統中的原始數據庫（圖4）。

2）動態數據采集：動態數據采集與隨鉆導入數據是相互綁定的關系，本功能的實現主要依賴于衛星通信與計算機網絡通信。綜合錄井儀在錄井現場進行錄井作業時會將數據存儲到錄井儀自帶的存儲器與數據庫中[3]，這時需要對綜合錄井儀數據庫中的數據進行實時讀取并通過衛星通信將數據轉發到基地的實時數據庫，進而使系統按照128標準對這些數據進行規范化處理。

3.2 資料整理模塊

1）自動整理數據：當數據通過衛星通信傳輸到達基地后，這些數據會按照系統給定的128標準自動寫入與之對應的實時數據庫表格中，而這就是自動整理數據的核心內容。當數據全部導入之后，系統可以根據錄井作業需求生成9表2圖，分別為基本數據表、錄井工作量統計表、地層分層數據表、油氣顯示統計表、鉆井液性能分段統計表、測井項目統計表、鉆井取芯統計表、井壁取心統計表、分析化驗樣品統計表以及錄井綜合圖和鉆井取芯錄井圖。

2）手動調整數據：毫無疑問，系統自動整理數據在減少工作人員工作負擔的同時提高了錄井效率，但非常不幸的是，受井場現場干擾、衛星傳輸信號以及計算機網絡通信質量的影響，系統收集到的數據不一定是完全精確的。由于系統采集的數據要負責為質量跟蹤模塊提供初始數據，因而如果放縱問題數據流向下一模塊，會對錄井質量造成不可估計的嚴重影響。由此系統提供了手動調整修改數據的功能，當管理人員發現系統收集的錄井數據與實際測井數據有較大出入時，他們就要手動將誤差數據糾正成為正確數據并將修正后的數據從實時數據庫上傳到大數據中心。手動調整數據具有重要意義，只有發現誤差數據并進行糾正，系統才會不斷地改進，從而使提高下一次錄井評價質量。

3.3 數據庫管理模塊

該模塊對原始資料數據庫、實時資料數據庫以及大數據中心三個數據庫進行統一集中式管理。其中原始資料數據庫中存放的是與錄井活動相關的所有靜態數據，包括手動錄入的基礎信息以及系統導入的表格、文檔與視頻資料等。受工作性質制約，靜態數據一經導入便不可由當前工作人員修改，若數據錄入產生差錯，只能向上級領導報備對錯誤數據進行糾正;實時資料數據庫中保存錄井工作進行過程中通過衛星通信傳輸到基地的隨鉆動態數據，系統會對這部分數據進行實時讀取從而繪制動態隨鉆圖。大數據中心中保存的是各口井的準確資料，其作用是通過對準確數據進行的分析，對測井質量進行預測，也因此該數據庫不會保存正在進行錄井作業的井數據。

3.4 質量跟蹤模塊

質量跟蹤模塊是該系統的重要模塊，通過實時數據采集，系統會對已收集到的動態數據進行渲染繪制成圖并在web端發布，從而完成對錄井現場的儀器狀態進行遠程監控的任務，實現鉆井進度跟蹤、評價錄井解釋、隨鉆壓力監測以及儲層評價應用等。圖5為模擬動態跟蹤鉆井深度。

3.5 綜合應用模塊

綜合應用模塊主要完成數據分析與自動驗收的任務，當系統進行資料整理時，在其將準確數據上傳到數據中心之前，會生成一個測井準確數據和錄井設計數據比對的結果，通過設置誤差范圍并進行分析，系統可以得到一批合格與不合格的數據。由此建立大數據中心，工作人員可以對某口井的錄井質量給出評價并預測在實際測井時將會出現的狀況。因此，參考大數據的預測結果，可以對測井過程進行跟蹤，從而實現自動驗收。圖6為錄井預測曲線與測井實際曲線的對比圖。

4 平臺關鍵問題及解決方法

4.1 規范化的數據錄入

由于目前中石油管理下的16個油田公司所使用的錄井儀廠家和型號不同，這給系統的數據采集任務設置了障礙，如何實現數據的規范化錄入成為首要解決的問題。

1）利用相應接口直接讀取綜合錄井數據：放眼國內外，各家油田公司使用的綜合錄井儀規格多達幾十種，錄井數據大部分保存在綜合錄井儀自身集成的Access、SQL Server等數據庫中[3]，受綜合錄井儀型號不同的影響，其數據格式以及存儲標準也各式各樣。為此，系統針對國內錄井隊伍中常見的24種綜合錄井儀設計開發數據讀取接口，以此實現將錄井現場的不同格式數據存儲到統一的綜合數據庫中。

2）利用存儲設備進行數據的轉移：一般來說，鉆井信息存儲在綜合錄井儀自身攜帶的數據庫中，對于老舊項目來說，若想維護其歷史數據，則要對其進行采集，這時需要工作人員手動將綜合錄井儀數據庫中的錄井數據導出到U盤或其他電子存儲設備中并以此作為中轉設備將數據轉存到原始資料數據庫中。

4.2 同步化的成圖展示

系統質量跟蹤模塊中具備成圖展示的功能，即在測井時，數據可以跟上鉆頭，在鉆頭挖到什么深度，橫向還是縱向能取到石油。當把這一系列的數據采集起來后，系統可以在計算機上面繪出具體實時圖像，亦即實現數圖聯動，這也是我們將要面臨的一個重難點。

1）利用衛星通信將數據轉存到實時數據庫中：同步化的成圖展示，顧名思義，其重點在于數據同步與成圖展示，由于錄井作業大多位于野外現場，而受制于基站建設普及程度，導致其網絡通信質量不比城區，因此，如何將數據實時進行轉發成為首要解決的問題。系統選擇以基地服務器為集群，以衛星為通信節點，實時收集轉發綜合錄井儀自帶數據庫中的隨鉆數據到基地中的實時數據庫。

2）使用E-charts對數據進行可視化處理：系統對實時數據庫中的數據進行實時讀取并處理分析，然后使用E-charts對分析處理后的數據進行成圖繪制，最后通過計算機網絡將數據的成圖展示在web發布端。考慮到成圖繪制的實時性，系統每隔1s便會對實時數據庫的數據進行再次讀取從而獲得最新數據，然后對web端的成圖重新進行新數據的渲染。以此系統便實現數據同步與成圖展示功能（圖3）。

5 結束語

石油工業歷史上的每一次飛躍都得益于技術革命的推動。抓住數字化、網絡化、智能化帶來的歷史機遇，石油錄井行業將逐步實現錄井數據的及時采集、快速整理、準確評價、深度預測、科學決策的目標，并將成為推動錄測井技術發展和改革、加快錄測井行業高質量發展、提升行業地位和作用的巨大引擎[2]。此系統的成功落實對石油行業在數據的規范化整合以及處理?方面具有重要意義，屆時，資源的互換和交流會實現零轉化、低延遲，解決問題的方法和手段會更加多樣化，速度和結論也會空前迅速和有效，以大數據處理實際問題已成為當今社會的必然趨勢，基于大數據來解決實際問題，也可以提高處理新問題時的可行性和科學性。

參考文獻：

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[2] 閻榮輝，黃子艦，楊永強，等.“互聯網+”時代的智慧錄井系統應用探索[J].錄井工程，2020，31（2）：1-5.

[3] 王建梅.錄井隨鉆自動解釋評價系統的研制與開發[J].錄井工程，2017，28（3）：122-126.

[4] 嚴永慧.基于互聯網技術的錄井完井資料處理與驗收[J].江漢石油職工大學學報，2017，30（1）：51-54.

[5] 汪福勇，邢會民，趙建平，等.地質錄井一體化數據管理平臺研究與應用[J].錄井工程，2012，23（1）：68-71，80.

【通聯編輯：謝媛媛】