地質工程一體化導向系統1.0構建研究

駱新穎?謝寅溥?陶俊亦

摘要：地質工程一體化涵蓋了地質、物探、鉆井、錄井等專業領域，涉及海量不同類型的數據。通過集成相關成熟應用模塊與研發升級配套功能，初步構建地質工程一體化的數據湖和協同辦公平臺，形成統一的數據存儲及模型標準及數據訪問接口，實現各鉆探井場數據、圖件實時動態瀏覽、報表自動統計生成、成果共享、數據互通互用、成果結合應用等內容，后方全面覆蓋各鉆探、各地區重點探井及水平井地質導向動態，具備遠程跟蹤支持與多專業相結合的指揮決策能力，進一步促進工程地質一體化理念有形化。

關鍵詞：地質；工程；一體化

一、前言

目前部分鉆探公司擁有獨立自研的地質導向系統，可以滿足頁巖氣水平井開采的基本需求。但是由于頁巖氣開發的地域限制，分布區域較為集中，在同一區塊往往存在多個服務單位進行勘探開發。各服務單位間也普遍存在專業軟件類型眾多且不兼容、測量數據不一致、隨鉆過程中決策樣式多、歸檔資料不統一等問題[1]。因此，開發一套地質工程一體化導向系統迫在眉睫，該平臺系統集數據填報、軌跡預測、單井綜合、三維軌跡、多井對比等功能為一體，實現遠程導向理念與多專業相結合的指揮決策能力，降低了因地質目標不確定而帶來的鉆探風險，為水平井鉆井過程提供地質導向支持，體現前后方一體化、甲乙方一體化的技術理念。

二、系統建設原則

通過導向技術調研與發展分析，考慮服務對象的差異性，為滿足導向工作特點，同時考慮系統的先進性、通用性、獨特性，確定系統建設全部以B/S端為最終目標，打造真正的“多專業交互”導向工作平臺[2]。

1.工程技術應用要服從地質條件需求，地面工藝設施要服從地下油藏特征。

2.不搞重復建設。充分利用油田現有數據庫資源（基礎庫、成果庫），充分利用已有的信息化建設成果和已有的成熟專業化軟件[3]。

3.平臺友好。要求做到界面友好、結構友好、數據交換友好、軟件掛接友好。

4.可擴展。研究工區可擴展、專業接口可擴展、應用軟件可擴展、核心參數項可擴展。

5.靈活介入。在油氣藏勘探開發的任何時間節點，都可以隨時介入，快速融合。

6.工程地質一體化工作平臺建設過程中，充分集成應用一些油田習慣使用的、成熟的、先進的軟件和技術，結合過往使用過程中發現的問題和不足，開展針對性的二次開發，進一步提高工作效率和質量。

三、建立地質導向數據模型標準及數據訪問接口

明確了建設框架，Web應用開發采用“HTML5 + vue + element-ui + jquery + zrender + echart+ canvas”的形式，Net Core WebAPI開發采用“ SqlSugar + log4net + autofac + swagger”形式，采用IIS部署發布。完成6個主要數據表的接口研發工作，滿足數據服務、應用服務的正常運行，具體方法如下：

1.擴充和完善現有地質導向模型，建立地質導向結構化和非結構化數據模型。

2.各錄井公司對自己現有的軟件進行修改，并對自己地質導向軟件模型（隨鉆跟蹤模型、多井對比模板）按照標準進行修改、保存、上傳。

3.各錄井公司需修改自己專業結構化數據和系統中數據模型及數據保持一致。

4.采用統一的數據接口和對外服務接口，方便各類專業軟件接入，見圖1。

四、系統功能介紹

為符合既滿足現場導向應用，同時滿足后方管理應用的雙預期目標，通過統一的底層數據來源，實現地質導向數據圖件共享與導向任務發布、跟蹤全過程跟蹤管理的目的。基于此，設計形成系統界面與功能按鈕流程邏輯。地質工程一體化導向系統1.0包括“數據填報、地質建模、軌跡預測、單井綜合、三維軌跡、多井對比”。

（一）數據填報模塊

該模塊主要是導向工作各類數據表的錄入與查詢，具體包括導向日報、井基礎數據、LWD數據、解釋成果數據、特殊數據、巖屑巖心數據、鉆井地質數據、井眼軌跡調整，數據可通過模板文件形式進行填報上傳，見圖2。

在井號搜索下面，為搜索井的導向日報列表，主要展示了各導向井的導向日報基本情況。可一目了然查詢到任務名、井號、日期、測斜井深、設計垂深、設計A點坐標、設計B點坐標、A點坐標、B點坐標、設計井深、當前垂深、施工階段、設計層位、當前層位、設計水平段長、實際水平段等信息。

（二）井眼軌跡計算模塊

井眼軌跡計算與預測模塊開發根據隨鉆測斜數據（曲率半徑法、最小曲率法）對軌跡進行實時計算獲取當前井眼軌跡數據，并能對井斜數據插值計算及預測，對造斜段提供軌跡設計及預測展示功能。用戶登錄EISS地質導向應用系統后，可點擊“軌跡預測”模塊，輸入井深、井斜角、方位角，點擊“計算”，可計算出包括各點的垂深、閉合方位、閉合距、視平移、水平位移、狗腿度、東坐標、北坐標、大地坐標計算等，見圖3。

（三）單井綜合圖

該模塊包括巖屑錄井圖、元素錄井圖等單井圖形的研發與基礎，實現Web端的數據樣式自定義設置，自定義曲線及比列尺展示，剖面符號自定義繪制添加、刪除和修改巖性符號實現RESFORM的填充方式矢量放縮功能圖道及曲線的拖拉拽放功能靈活滿足不同預設模板的工作需要，提高快速成圖的線上應用工作效率，見圖4。

（四）多井對比模塊

多井對比模塊主要是利用多口井數據庫中的綜合錄井資料、特殊錄井資料與測井資料通過該系統從橫向、縱向以及根據現場實際情況錄入切片方位，正確選擇傾斜方向、相切方位，從而通過后臺計算獲得地層真厚度計算值與地層傾角的計算值進行多功能對比，能直觀了解熟悉鄰井巖性、分層、油氣水等成果性特征，從而實現了及時掌握本井鉆遇地層實時情況。該模塊提供連井剖面功能，通過現場采集數據，以多井垂深對比圖為主要形式，用戶可以根據自己需求生成連井剖面功能，判斷分析當前鉆遇層位，計算當前地層傾角，進而預測當前情況下的著陸點深度。基于上覆標志層的逐層卡取，逼近控制，不斷提高著陸點預測精度。支持不同分層類型、不同深度維度、不同對齊方式的多井對比，支持模板定制化，實現對多井進行層位、巖性、剖面圖道的展示和分析，系統支持多井同時進行新增對比層查看對比，用戶可以根據實際需求動態添加對比層，對比層能實現相互之間首尾連接，更直觀、一目了然。

（五）三維軌跡模塊

數據庫中存儲有豐富的井筒工程數據資源，包含測斜數據、井眼軌跡等全部鉆井工程數據，結合實鉆數據，將井斜、方位幾何學因素，在實際鉆井控制過程中結合了地質、工程等因素綜合判斷，通過計算從當前井底預測待鉆井眼軌跡是否能夠中靶，系統自動提取一體化數據庫內井眼軌跡數據（包括勾選的鄰井和本井），計算生成三維井眼軌跡圖。鼠標滾輪可以整體放大縮小生成的三維圖，按住鼠標左鍵移動鼠標可以旋轉三維圖，方便從不同角度直觀觀察各個井眼軌跡狀態。

（六）單井查詢

用戶點擊地質導向數據發布與管理系統界面中的單井查詢，會打開地質導向單井查詢界面。

1.查詢條件

用戶在左側查詢條件區域，按照提示，自定義施工起始日期、施工結束日期、選擇是否正鉆井或完成井、選擇鉆井公司及業主單位等限制條件查找目標井。

2.單井數據

輸入搜索條件后，用戶點擊“查詢”按鈕，在單井數據區域出現對應的單井列表。點擊井號前面的“+”后，展開單井數據列表，主要內容包括“導向日報”“井基本數據”“LWD數據”“解釋成果數據”“特殊錄井數據”“巖屑巖心數據”“鉆井地質數據”和“井眼軌跡調整”等模塊。

3.導向日報

用戶點擊導向日報按鈕后，在右邊的主界面展示當前井的導向日報。單井導向日報由日期選擇及導向日報兩部分構成。選擇日期進入當日的導向日報查詢，通過查看導向日報，可以詳細了解地質導向井現場所填寫的日報信息。

4.井基礎數據

用戶點擊井基礎數據前面的“+”，展開井基礎數據列表。單井基礎數據由井基本數據、任務基礎數據和地層分層數據三部分構成。井基本數據詳細顯示當前井的井基本數據，可以了解當前井的如區塊信息、地理位置、構造位置、坐標信息、相對井位置等信息。

5.LWD數據

用戶點擊LWD數據前面的“+”，展開LWD數據列表，主要包括LWD數據、LWD井斜數據、隨鉆深度數據、隨鉆遲到數據、導向模型數據、成像數據等子數據。LWD數據展示當前井的詳細LWD數據，包括狀態、井深、垂深、鉆頭位置、伽馬深度、伽馬垂深、平均伽馬等。LWD井斜數據展示當前井LWD井斜詳細數據，包括井筒名、序號、井深、垂深、井斜角、方位角、閉合方位、閉合距、水平位移、視平移、狗腿度、北坐標、東坐標、軌跡類型、備注等數據。隨鉆深度數據展示當前井隨鉆深度數據，包括井筒名、井深、鉆頭位置、遲到井深、大鉤高度、鉆時、微鉆時、轉速、立壓、套壓、鉆壓、扭矩、排量等數據。隨鉆遲到數據顯示隨鉆氣測值及部分鉆井液性能信息，包括井筒名、井深、遲到井深、全烴、C1、C2、C3、IC4、NC4、IC5、NC5、密度、黏度、氯離子等數據。導向模型數據顯示導向模型的詳細數據。成像數據顯示數據模型成像數據，包括井筒號、密度深度、密度垂深、方位密度、伽瑪深度等數據。

6.解釋成果數據

解釋成果數據由巖性解釋數據、測井解釋數據、單項解釋數據三部分構成。用戶點擊解釋成果數據前面的“+”，展開解釋成果數據列表。巖性解釋數據主要為分段巖性描述信息，包括歸位頂深、歸位底深、顏色、含油級別、巖石名稱、巖性綜述、提交人、審核人等內容。測井解釋數據主要包含層位、開始井深、結束井深、厚度、有效厚度等信息。單項解釋數據包含解釋項目、層位、解釋頂井深、解釋低井深、解釋層位、提交人、審核人等信息。

五、系統應用情況

地質工程導向系統1.0上線運行以來充分考慮了不同地區、不同井場的現場鉆、錄、測參數種類差異特點，通過平臺在線自定義編輯，完善升級錄井數據共享與資料處理功能，實現了針對不同地區標準的多專業數據快速調用與靈活成圖分析應用的需要，已初步推廣應用，累計覆蓋10口井，系統穩定，儲層箱體鉆遇率達95%以上，實現降本增效的目標。同時，為地質導向中心提供遠程技術決策支持，應用效果良好。

六、結語

地質工程一體化導向系統1.0根據應用數據類型與功能模塊需求，拓充完善現有EISS數據庫，建立結構化和非結構化數據模型，實現統一存儲，為前端應用調取提供基礎條件，推動了多方共同交互式遠程導向目標的開展，將地質導向中隨鉆測井技術、工程應用軟件與地質導向師緊密結合，優化了水平井井眼軌跡在儲層中的位置，將井軌跡置于“地質+工程”甜點之內，在高質量地實現地質目標的同時，提高鉆完井施工的整體時效，達到既滿足地質導向跟蹤應用，又滿足后方導向管理應用的雙重目的。

參考文獻

[1]周麗麗.水平井井場數據一體化協同工作平臺.錄井工程，2019，30（1）：82-87.

[2]趙彬凌.水平井綜合錄井地質導向系統及應用.鉆采工藝，2008，31（6）：45-46+97.

[3]李琪，張紹槐，郭建明，等.油氣鉆井智能信息綜合集成系統[J].天然氣工業，1997（02）：64-67+10.