一種基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統

郭 陽，王舒遲

（中國石油川慶鉆探工程有限公司地質勘探開發研究院信息處理中心，四川 成都 610056）

引言

鉆井工程是獲取石油、天然氣等油氣礦藏的主要途徑，其分為鉆前工程、鉆進工程和完井工程。鉆進工程是以鉆井隊為主體，鉆井服務隊伍為輔助通過鉆進手段實現油氣通道建立的手段。在鉆進工程中，鉆井作業在石油鉆進工程中屬于其核心業務，在油氣田開發行業中常常作為主營業務體現。在石油行業中，普遍以甲乙方的形式來區分油氣田開發方和油氣田作業方[1]，鉆井工程隸屬于油氣田作業方，鉆井作業則屬于油氣田作業方的作業主體，而鉆井液服務和錄井服務等一系列鉆井服務則是服務于鉆井作業主體的核心鉆井服務。

隨著石油行業的逐年發展，各類鉆井服務行業也隨之衍生而來，鉆井服務特指為鉆井作業服務的一系列輔助作業手段，以錄井服務、鉆井液服務、欠平衡服務、定向服務和旋轉導向服務等鉆井服務為典型代表。但是由于地質信息的多樣性，并非所有的鉆井作業均需要所有的鉆井服務參與或者并非所有的鉆井服務行業均在石油鉆進工程中全過程體現，而錄井服務和鉆井液服務則是出現于所有的石油鉆進工程中且全過程體現，因此又可以將這兩類服務統稱為核心鉆井服務。

為了應對在石油鉆進工程中會出現的高溫高壓高礦化度等復雜鉆進需要[2]，鉆井液服務應需而生，其可以有效地發揮控制地層壓力、保護油氣層和鉆井液循環等重要功能，為鉆井作業保駕護航。隨著石油鉆井體系和鉆井液體系的愈發復雜，大量的學者和公司開始進行數字化鉆井液服務，以鉆井液實時監測、鉆井液智能操控等系統[3]作為典型代表開展鉆井液信息化改革建設。由于地層信息的多樣性和不確定性，導致在石油鉆井作業過程中會出現一系列的風險出現，而錄井服務則是以各類地層信息為基底，及時識別地層巖性[4]等重要鉆進輔助信息，保障了鉆井作業的順利進行。隨著巖體成像技術和井位測量技術[5]等信息化錄井技術的發展，錄井服務的信息化建設也迫在眉睫。

隨著石油行業信息化改革的開始，川慶鉆探工程有限公司自2010 年起正式上線ERP 系統[6]以響應集團公司的信息化建設策略，并同步在其公司內部開展信息化改革，以鉆井作業為主體，各類鉆井服務作業為輔助來完成信息化建設的改革目標。

川慶鉆探工程有限公司是以鉆井作業為主體的油氣田作業方單位，其下屬有大量的鉆井服務業務，而鉆井液服務和錄井服務則是其核心鉆井服務業務。傳統而言，川慶鉆探工程有限公司的鉆井液服務和錄井服務是分別獨立的作業單位，各服務方以其獨立的紙質鉆井液安全施工設計和錄井地層地質設計為鉆井作業提供服務。但是鉆井液安全施工設計和錄井地層地質設計存在著大量的相同信息交叉，例如：井深、層位、地層孔隙壓力等信息，同時又分別擁有其特色服務信息。例如：錄井要求、鉆井液密度等信息，那么將相同的信息進行整合，特色信息進行區分的集成性系統的出現則尤為重要。為了一線作業的便捷性，系統同時提供了基于井深或層位等地層信息進行快速查找核心鉆井服務信息的功能，大大提升和改善了一線石油勘探開發作業的效率。

1 系統構架及應用場景

地層信息是石油鉆進工程中的主要參考依據之一，基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統以層位或井深等地層信息為依據，為鉆井作業施工方提供了以基礎鉆井信息為基礎，包含：井深、設計層厚、套管結構、鉆具結構等基礎鉆井信息。輔以特色錄井信息和鉆井液信息，包含：巖性、取心井段和錄井要求等錄井特色信息和鉆井液密度、鉆井液體系、精細化控壓鉆井液服務等鉆井液特色信息。

系統的數據初始來源于錄井地層地質設計和鉆井液安全施工設計，但錄井服務和鉆井液服務都是以獨立的主體存在于鉆井施工現場，其數據往往不能做到及時的共享，但是在石油鉆進工程作業中，其往往需要兩部分核心鉆井服務共享的數據才能保證進行鉆井作業的順利施工進行。同時，錄井服務和鉆井液服務往往會提供大量的相同數據，而相同數據的比重一般而言遠大于特色服務數據的占比，大量的重復冗余數據也給鉆井一線作業人員帶來一定的麻煩。基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統集成了錄井服務和鉆井液服務的基礎數據和特色數據，并且能夠通過地層信息及時對應到所需地層的鉆井服務信息，以信息化的形式提升了鉆井作業的效率。

2 數據庫框架及實現思路

基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統數據庫以MYSQL 為實現手段，其總共包含三類核心鉆井服務數據，其中，以核心鉆井液服務表為基底，通過表id進行表數據關聯，共包含錄井信息表、基礎信息表、鉆井液表三個鉆井服務信息表，而三個鉆井服務表也通過表id 與其下屬表完成表關聯關系，如圖1 所示。

其中，錄井信息表里包含巖性表、取心井段表和錄井要求表，以其各表的表id 與錄井信息表相關聯；基礎信息表包含井狀表、鉆具結構表、地層孔隙壓力表、油氣水漏及鄰井資料表和故障提示表，以其各表的表id 與基礎信息表相關聯；鉆井液表包含鉆井液信息表和精細化控壓表，以其各表的表id 與鉆井液表相關聯。

2.1 基礎信息表

基礎信息表是基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統的基礎鉆井信息存儲空間，其將鉆井液服務和錄井服務中的鉆井基礎信息進行集合，包含井深、層位、設計厚度等基礎井信息，而這些基礎的鉆井信息則是進行錄井服務和鉆井液服務的基礎。

基礎信息表通過MYSQL 提供的SELECT 功能首先讀取井狀表中的所有信息，隨后依托于INNER JOIN 功能將井狀表和基礎信息表通過井狀表id 進行關聯；在對基礎信息表關聯完成后，通過INNER JOIN 功能進而對鉆具結構表、地層孔隙壓力表、油氣水漏及鄰井資料表和故障提示表通過其表id 與基礎信息表進行關聯；待各表關聯完成后，在對鉆具結構表、地層孔隙壓力表、油氣水漏及鄰井資料表和故障提示表中所需要信息進行查詢，以完成基礎信息表的所需信息查詢功能。

2.2 錄井信息表

錄井信息表是基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統的錄井信息存儲空間，其將錄井服務的特色信息進行存儲，包含巖性綜述、取心井段和錄井要求等基礎錄井信息，而這些基礎的特色錄井信息為鉆井作業提供了重要的地質信息參考。

錄井信息表通過MYSQL 提供的SELECT 功能首先讀取巖性表中的所有信息，隨后依托于INNER JOIN 功能將巖性表和錄井信息表通過巖性表id 進行關聯；在對錄井信息表關聯完成后，通過INNER JOIN功能進而對取心井段表和錄井要求表通過其表id 與錄井信息表進行關聯；待各表關聯完成后，在對取心井段表和錄井要求表中所需要信息進行查詢，以完成錄井信息表的所需信息查詢功能。但是由于單獨的錄井信息并沒有任何工程意義，所以在錄井信息表中加入了層位數據使得其錄井數據具有工程意義，則需要通過INNER JOIN 功能將錄井信息表與核心鉆井服務表通過錄井信息表id 進行關聯；在與核心鉆井服務表關聯完成后，在逐級通過INNER JOIN 功能完成對基礎信息表和井狀表的關聯；進而通過SELECT 功能實現層位的讀取，在讀取完成錄井信息表所有數據及基礎信息表的層位數據后，即可完成錄井信息表的數據查詢功能。

2.3 鉆井液表

鉆井液表是基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統的鉆井液資料存儲空間，其將鉆井液服務的特色信息進行存儲，包含鉆井液密度、鉆井液體系和是否需要精細化控壓輔助等基礎鉆井液信息，而這些基礎的特色鉆井液信息為鉆井作業提供了重要的鉆井液信息參考。

鉆井液表通過MYSQL 提供的SELECT 功能首先讀取鉆井液信息表中的所有信息，隨后依托于INNER JOIN 功能將鉆井液信息表和鉆井液表通過鉆井液信息表id 進行關聯；在對鉆井液表關聯完成后，在對精細化控壓表通過其表id 與鉆井液表進行關聯，待關聯完成后；在對鉆井液表中所需要的信息進行查詢，以完成鉆井液信息的所需信息查詢功能。但是由于單獨的鉆井液信息并沒有任何工程意義，所以在鉆井液信息表中加入了層位數據使得其鉆井液數據具有工程意義，則需要通過INNER JOIN 功能將鉆井液表與核心鉆井服務表通過鉆井液表id 進行關聯，在與核心鉆井服務表關聯完成后。在逐級通過INNER JOIN 功能完成對基礎信息表和井狀表的關聯，進而通過SELECT 功能實現層位的讀取，在讀取完成鉆井液表所有數據及基礎信息表的層位數據后，即可完成鉆井液表的數據查詢功能。

2.4 核心鉆井服務表

核心鉆井液服務表是基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統的主體，其包含了所有的核心鉆井服務信息，包括基礎信息表、錄井信息表和鉆井液表在內，以一個整體的形式將所有的核心鉆井服務數據進行數據展示，為鉆井作業提供了集成性的數據參考。

核心鉆井服務表通過MYSQL 提供的SELECT 功能首先讀取了井狀表中的所有信息，隨后依托于INNER JOIN 功能將井狀表和基礎信息表通過井狀表id進行關聯，在對基礎信息表關聯完成后。通過INNER JOIN 功能進而對鉆具結構表、地層孔隙壓力表、油氣水漏及鄰井資料表和故障提示表通過其表id 與基礎信息表進行關聯。隨后通過INNER JOIN 功能將基礎信息表與核心鉆井服務表通過基礎信息表id 相關聯，在與核心鉆井服務表關聯完成后，在逐級通過INNER JOIN 功能完成對錄井信息表和鉆井液表的關聯，進而通過SELECT 功能實現錄井信息表和鉆井液表中的所需數據讀取，在讀取完成基礎信息表、錄井信息表和鉆井液表三表數據后，即可完成核心鉆井服務表數據查詢功能。

3 功能模塊及應用設計

基于地層信息的基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統總共提供三種功能模塊，其一是對核心鉆井服務信息的查詢功能，其二是基于層位信息對核心鉆井信息的特定層位信息查詢，其三則是基于井深信息對核心鉆井信息的特定井深信息查詢。

3.1 核心鉆井服務信息查詢功能模塊

核心鉆井服務信息查詢功能模塊調用了基礎信息表、錄井信息表和鉆井液表三表數據集中的數據，以一種集成的形式將所有的鉆井信息數據提供給作業人員，例如：層位、井深、錄井要求、鉆井液密度和地層孔隙壓力等。

以川慶鉆探工程有限公司德探1 井數據為例，系統基于企業報表平臺BI 工具，將預先創建的數據集中的數據導入，以電子表格的形式將數據顯示，如圖2 所示。

其中，核心鉆井服務信息查詢功能模塊利用企業報表平臺BI 工具所提供的超鏈接功能實現了基礎信息表、錄井信息表、鉆井液表的單獨數據查看模塊，通過點擊對應的表名，例如基礎信息表，即可進入基礎信息表的所有數據展示頁面。

3.2 基于層位信息的核心鉆井服務功能模塊

基于層位信息的核心鉆井服務功能模塊調用了基礎信息表、錄井信息表和鉆井液表三表數據集中的數據，以層位為篩選點，通過便捷的點擊想要查看地層的核心鉆井服務信息，即可完成特定地層核心鉆井服務信息的查詢功能。

以川慶鉆探工程有限公司德探1 井數據為例，系統基于企業報表平臺BI 工具，將預先創建的數據集中的數據導入，以電子表格的形式將數據顯示，當選擇層位為天馬山組時，天馬山組的所有核心鉆井服務信息將對應顯示，如圖3 所示。

其中，利用MYSQL 數據庫提供的where 篩選功能，當所選擇的層位和數據庫中的層位相對應時，即可完成對應層位數據的顯示，例如：天馬山組=天馬山組，系統則判斷顯示天馬山組的數據。

3.3 基于井深信息的核心鉆井服務功能模塊

基于井深信息的核心鉆井服務功能模塊調用了基礎信息表、錄井信息表和鉆井液表三表數據集中的數據，以井深為篩選點，通過手動輸入想要查詢的井深數據以找到想要查看井深的核心鉆井服務信息，即可完成特定井深核心鉆井服務信息的查詢功能。

以川慶鉆探工程有限公司德探1 井數據為例，系統基于企業報表平臺BI 工具，將預先創建的數據集中的數據導入，以電子表格的形式將數據顯示，當輸入井深為66 m 時，遂寧組的所有核心鉆井服務信息將對應顯示，如圖4 所示。

其中，利用MYSQL 數據庫提供的where 篩選功能，當所輸入的井深信息處于判斷邊界時，即可完成對應井深數據的顯示，例如，當輸入井深為66 m 時，由于井深66 m 大于50 m（天馬山組）且小于90 m（遂寧組）的判斷邊界線，即可認定此時處于遂寧組，系統則判斷顯示遂寧組的數據。

4 結語

在石油鉆進工程的施工作業中，其作業主體為鉆井作業，鉆井作業往往伴隨著一系列的鉆井服務作業，以錄井服務和鉆井液服務為典型代表，傳統的錄井服務和鉆井液服務以紙質錄井地層地質設計和鉆井液安全施工設計獨立存在于鉆井作業現場，給一線作業員工帶來了極大的不便。基于地層信息的核心鉆井服務追蹤系統將傳統的信息數字化，將分割的信息集成化，以層位和井深等地層信息為基準，便捷的方便一線作業人員快速定位所需核心鉆井服務信息。實踐證明，該系統大大地改善了核心鉆井服務的效率，為川慶鉆探工程有限公司及石油行業信息化建設做出了一定的貢獻。