石油钻井过程录井远程传输及决策系统的实现方法

石油钻井过程录井远程传输及决策系统的实现方法

彭华

彭华

中石化中原石油工程录井公司信息管理中心河南濮阳457000

摘要：对石油钻井过程录井远程决策系统进行需求分析，主要从系统最终目标出发，针对系统的最终目标进行功能需求分析，并结合系统中的用例图和系统活动图对系统的需求进行详细阐述，并且分析了系统必不可少的非功能需求，为系统的设计和实现提供依据。

关键词：石油钻井；录井信息；远程传输；决策系统；软件

井场录井信息传输技术是运用数据采集技术、网络技术、数据库技术、卫星（或GPRS）无线通信技术等现代化技术将井场录井信息实时采集、处理、传输、存储、应用的综合性应用技术。井场录井信息传输技术是将来自传感器采集到的钻、录井现场的各种地质及工程数据经过现场计算机处理，通过无线通信网络传送到接收服务器，并通过接收服务器将这些数据写入中心数据库服务器，最后将这些数据通过网络向终端用户发布。它能够实时提供多媒体服务，使用户能够通过网络进行远程生产监控、实时油气评价、工程安全预告及决策支持工作。为了改变录井技术人员长期驻井的传统工作方式，远程作业模式渐渐引入到录井技术中。在此背景下，如何将远程作业模式在录井技术中具体运用，使录井技术人员在基地后方就能了解钻井现场的情况，从而实现远程作业，成为录井公司函需解决的问题。

1现代信息录井技术在石油勘探开发中的应用

随着勘探开发难度的增加，石油勘探开发的发展越来越依赖于各种新技术的研究、开发和应用，而现代信息测井技术是最关键的技术之一。

（1）现代信息录井技术的优势

测井技术通过现代通讯技术的引入，可以确保及时而准确的信息，完成数据传输，使指定的部门工作人员可以从繁重的工作中解放出来，去收集、处理数据并进行相关的研究，从而更好地提高测井技术，以便为石油的勘探和开发做出更大的贡献。

（2）现代信息录井技术的作用

国际石油勘探开发包括钻井信息技术的发展趋势是实现信息、情报和自动化，这是提高石油勘探开发的先决条件。提高效率，现代信息技术是钻井的重要基础，推动信息技术的发展。自动钻探技术，是个重要的技术，如数据收集是一个最重要的前提，石油勘探开发智能决策系统、井场信息集成和自动信息采集，迫切需要测井技术等关键技术的开发与利用，提供无限的发展空间。

（3）现代信息录井技术的运用

提高开发水平是解决勘探开发问题的关键，是石油企业增加研发投资、资本投资、发展现代信息测井技术的良好环境，是石油勘探开发快速发展的关键。为钻井提供技术支持网站泥浆录井技术的主要任务之一，许多新技术，如大位移井在石油勘探和开发的大量使用，大大减小了测井技术中的困难；水平井地质导向、快速色谱、岩性微观分析技术可以有效地解决这个问题和定量荧光油添加剂等，可以有效地提高岩性识别、分辨率；在PDC钻头的钻井过程中，利用现代测井技术，欠平衡钻井有效地降低了勘探开发的风险，提供了技术支持，提高了生产效率。现代信息成像测井技术，依靠核心，钻井地质设计、位置测量、核磁共振，专家解释，评价油气层与现代科学技术，提高记录的准确性，为勘探开发的快速发展打下坚实的基础。另外，现代信息技术使工作机械化到信息化、地球物理勘探和钻井信息集成、信息系统、建立测井产业为石油勘探开发的先进产业注入了新鲜血液，并提供了动力。突破专业的边界和不断变化的服务对象使石油勘探和开发能够涵盖技术的各个方面。测井数据的智能处理是现代信息测井技术在石油勘探开发中的重要体现。综合评价油气资源、油气藏、油气富集和综合评价单井油气资源，综合评价现代信息统计。同时，利用多井对比软件对水平区油气资源进行评价，找到水库的位置，指导野外勘探开发的部署。现场综合评价报告及时准确，极大地促进了勘探开发，有效提高了探井成功率，节约了勘探开发投资，提高了经济效益。此外，它还可以通过计算机的精确操作和强大的处理能力消除解释结果的自动误差，使数据更加可靠。计算机数据的标准化有利于信息系统的传输和共享。

2石油录井远程决策系统需求分析

2.1系统目标

目前实施录井作业，仍然需要录井技术人员长期驻守在井场，监测现场各类仪器设备的数据，录井人员的工作任务比较繁重，并且钻井现场的条件一般都比较艰苦，为工作人员带来诸多不便。随着井场的信息化建设，钻井队目前都普遍配备3G上网卡，同时钻井工程公司内部的局域网高速、稳定，相关设备先进，这都为把钻井现场数据实时传送到基地后方打下了硬件基础，各种智能决策支持技术也使智能化代替人工提供了条件。面向石油录井的远程决策支持系统旨在将信息的传输与共享、智能化应用与录井技术结合起来，建立一套从钻井现场到基地后方的数据通路，使得录井工程师在基地后方就能对现场的各类问题给出相应的解决办法，从而达到节约生产成本，提高工作效率，增加企业效益的目的。本系统应实现以下主要业务目标：

（1）钻井现场应该有一款无线采传设备，能够统一采集现场各类仪器设备的数据，并且能够实时、准确无差错地向基地后方传输数据。

（2）基地后方应建立一个将录井数据作为数据支撑，进行各项生产决策的决策支持平台，实现井场数据监测、井眼轨迹监测和工程异常预警。

2.2系统的功能性需求

系统首先获取井场现场数据，利用有线或无线方式传输到后方，实现数据的及时、准确传输，后续依据各类井场数据进行井场数据监测、井眼轨迹监测、工程异常预警，该系统主要的功能需求如下。

（1）无线采传设备能够满足在恶劣环境下应用的条件，要能适应野外各种复杂环境；能够满足现场各类仪器设备的接口以及配置要求，进行数据采集。

（2）无线采传设备能够对数据进行计算和存储，并形成统一数据格式，如WITS标准格式。

（3）系统支持利用GPRS、现场自组网、拨号上网或其它专线联网方式下的信息传输和共享，并且支持断点续传，保证网络出现错误或其它情况下信息的正确传输。

（4）要将录井数据实时、准确地展示出来，不能由于数据转换出现数据不全的错误。

（5）以测斜数据为基础，能够利用井眼轨迹计算模型得到设计井眼轨迹，并将实钻井眼轨迹与之对比，进行井眼轨迹监测。

（6）通过对录井的各项参数进行分析可对工程异常进行预报，预报要具有及时性和准确性。

2.3系统的非功能性需求

（1）系统的安全性：录井远程决策系统是以录井中获取的实时数据为基础，进行后续的生产决策，所以系统对安全性具有非常高的要求，不能出现系统被攻击而造成数据缺失或错误等情况。

（2）系统的稳定性：钻井平台往往会昼夜不停地连续工作，钻机一旦启动，所有相关设备要24小时运转，所有人员都要坚守岗位，若系统出现不稳定的情况，将会给钻井作业带来非常大的损失，所以要求录井远程决策系统具有能满足产生需求的稳定性。

（3）系统的易用性：录井远程决策系统主要是为基地各技术人员制定决策提供依据，因此显示数据、图表的页面应当简洁明了，突出重点，让方便用户使用。

（4）系统的开放性：开放性主要体现在录井远程决策系统应当采用石油与计算机行业的各类标准化要求，如进行以WITS为标准的数据传输。

（5）系统的可扩展性：由于录井技术发展越来越完善，未来可发展更多的井场实际应用，因此要求系统在未来可添加其它的油田作业服务项目。

（6）运行环境要求：录井远程决策系统应当能够在油田公司所部署的实际软硬件环境中运行。

3远程决策系统的实现方法

3.1系统用例分析

系统首先要获取钻井现场的各类数据并远程传输给后方基地，将系统用例分为远程传输端和决策支持端两部分进行分析。

（1）远程传输端用例

远传客户端用例（图1）：远传客户端客户主要涉及的系统用例有客户上线、客户下线、配置管理、获取实时数据、对文件型数据的处理等。其中配置管理包括：服务器配置管理、井配置管理、仪器参数配置管理、工况状态维护等；对于文件型数据要进行压缩后再上传。

图1远传客户端用例图

远传服务器端用例（图2）：远传服务器端服务器参与的系统用例有用户管理服务、实时数据服务、FTP服务。用户管理服务包括监测用户上线和用户下线；FTP服务主要包括对接收到的数据解压缩和写入数据库的服务。

图2远传服务端用例图

（2）决策支持端用例

决策端用户主要的系统用例有系统设置、井场数据监测、井眼轨迹监测、工程异常预警、个人信息维护和获取帮助信息等（图3）。井眼轨迹监测主要包括对参数的管理和井眼轨迹模型的管理；工程异常预警主要包括对各项指标的管理和预警后的处理。

图3决策支持端用例图

3.2系统工作流分析

系统活动图可以对系统中业务用例的工作流程进行详细的说明，系统在进行远程传输时，最主要的业务用例有客户上线活动、实时数据发送服务、文件传输服务和文件传输服务。

（1）客户上线活动

客户在连接服务器时发送认证包，等待服务器的响应，而服务器会一直监测是否有用户请求，当收到用户请求时，通过查询数据库确认用户是否合法，若合法则加入用户列表，结束；若不合法，拒绝连接，结束。

（2）实时数据发送活动

发送实时数据时，若收到服务器对所发实时数据的响应，则删除响应的相应序号的实时数据。服务器收到实时数据时，会生成实时数据序号，并缓存实时数据，等到合适的实际再发送实时数据；若缓存的数据越界，则会生成实时数据文件，压缩后等到合适时机再发送实时数据压缩文件。

（3）文件传输活动

部分实时数据由于网络或其他原因未及时发送，所以会生成文件包，发送文件时，首先要选择相应文件并生成压缩文件进行发送，发送前会判断服务器是否己经存在该文件，如果存在则将文件移动位置，便于管理；若不存在该文件，则进行文件传输。服务器收到文件响应包后，会删除指定文件。

（4）文件传输活动

接收端收到文件后进行解压，对其类型进行判断，若是实时数据类型，则批量导入数据；若是数据库数据，则导入库中，最后，所有文件类型都进行更新操作。

4石油录井远程决策系统总体架构设计

依据系统的需求分析和设计原则，井现场各类随钻仪器和录井设备获取到的数据是进行后续分析和决策支持的数据基础，系统的实现首先要采集钻井现场的数据并通过各类网络远程传输到基地后方，为后续工作决策提供数据支持，所以系统需要选用一款具有集中采集、统一传输及数据共享功能的无线采传处理器。针对以上对无线采传处理器的要求，本系统采用智能采传仪来统一采集并将钻井现场的数据远程传输到基地后方，以实现井场数据监测、井眼轨迹监测、工程异常预警等功能。

在整个系统中，智能采传仪主要进行统一采集钻井现场诸如录井设备、随钻仪器、LWD/MWD等仪器的数据，并将这些数据进行处理形成统一数据格式后进行传输的工作。这些现场数据可以传输给现场工作站，也可以经由远传客户端、远传服务器与无线网络形成的传输链路远程传输到基地后方的基地工作站，使用基地工作站的专家工程师便可由此平台上提供的决策支持进行下一步的生产工作安排。整个系统的网络拓扑结构如图4所示。

图4系统网络拓扑结构图

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