國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件對(duì)比及對(duì)國(guó)內(nèi)軟件的發(fā)展建議

趙慶，蔣宏偉，石林

霍宗強(qiáng)，連志龍，王思敏

（中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，北京100195）

國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件對(duì)比及對(duì)國(guó)內(nèi)軟件的發(fā)展建議

趙慶，蔣宏偉，石林

霍宗強(qiáng)，連志龍，王思敏

（中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院，北京100195）

石油勘探開(kāi)發(fā)向復(fù)雜深層領(lǐng)域擴(kuò)展，導(dǎo)致鉆井工程設(shè)計(jì)與施工越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)鉆井工程軟件的依賴性逐步增強(qiáng)，而國(guó)內(nèi)鉆井工程軟件與國(guó)外鉆井工程軟件相比，有很大差距。介紹了國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程和應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件的差別，并結(jié)合我國(guó)鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出我國(guó)鉆井工程軟件的發(fā)展要遵循軟件開(kāi)發(fā)的一般規(guī)律，要有明確的用戶定位并解決軟件開(kāi)發(fā)相關(guān)的基礎(chǔ)理論模型等關(guān)鍵問(wèn)題，闡述了鉆井工程軟件的總體研究思路和總體技術(shù)路線，指出要重視鉆井工程軟件集成平臺(tái)和單項(xiàng)專業(yè)軟件的研發(fā)以及鉆井工程軟件的測(cè)試和維護(hù)。指出鉆井工程軟件的開(kāi)發(fā)在注重整體規(guī)劃的同時(shí)，應(yīng)是平臺(tái)先行、滾動(dòng)開(kāi)發(fā)、持續(xù)集成，選擇一個(gè)單項(xiàng)專業(yè)軟件作為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)并加強(qiáng)推廣應(yīng)用，形成具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成熟實(shí)用的鉆井工程軟件。

鉆井工程軟件；用戶定位；軟件集成平臺(tái)；單項(xiàng)專業(yè)軟件；軟件測(cè)試；升級(jí)維護(hù)

隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)石油不斷增長(zhǎng)的需求，石油勘探開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)全球化特點(diǎn)，鉆井施工區(qū)域遍布世界各地，并廣泛分布于海洋、沙漠、沼澤、丘陵、山區(qū)等復(fù)雜地表和復(fù)雜地下地質(zhì)條件下，增加了鉆井施工的復(fù)雜程度和鉆井施工過(guò)程的不確定性，對(duì)鉆井工程設(shè)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)分析與控制技術(shù)提出了更高的要求，復(fù)雜井的鉆井工程數(shù)據(jù)分析、鉆井風(fēng)險(xiǎn)分析與控制、鉆井方案實(shí)時(shí)優(yōu)化等，都需要鉆井工程軟件提供技術(shù)支撐。鉆井工程軟件在提高鉆井效益、增強(qiáng)鉆井作業(yè)安全等方面發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。因此，充分分析國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件的開(kāi)發(fā)過(guò)程和應(yīng)用現(xiàn)狀，并結(jié)合我國(guó)鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用過(guò)程中存在的問(wèn)題，提出相應(yīng)發(fā)展建議，對(duì)研發(fā)我國(guó)自主品牌的鉆井工程軟件體統(tǒng)，滿足鉆井工程不斷增加的需求具有重要意義。

1 國(guó)外鉆井工程軟件

由于鉆井工程軟件在鉆井工程設(shè)計(jì)和施工分析中的重要性，國(guó)際知名的石油工程服務(wù)公司如Halliburton、Schlumbger等都研發(fā)了鉆井工程系列軟件，代表了鉆井工程軟件的國(guó)際水平。根據(jù)不同的功能，主要包括以下軟件：

1）鉆井工程設(shè)計(jì)、分析和實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)一體化軟件 ①哈里伯頓公司Landmark軟件；②斯倫貝謝公司DrillingOffice軟件；③Petris公司DrillNET軟件；④Paradigm公司Sysdrill軟件。

2）鉆井工程設(shè)計(jì)專用軟件 ①GeoMechanics公司GMI巖石力學(xué)軟件；②哈里伯頓公司Drillworks地層壓力預(yù)測(cè)軟件；③Signa公司HUBS欠平衡軟件；④斯倫貝謝公司Drillbench欠平衡軟件；⑤斯倫貝謝公司MUDWARE鉆井液軟件。

3）鉆井、地質(zhì)、油藏、測(cè)井等多學(xué)科集成軟件 ①哈里伯頓公司DecisionSpace軟件；②斯倫貝謝公司Petrel Drilling軟件。

1.1 哈里伯頓公司Landmark鉆井工程軟件

哈里伯頓公司的Landmark鉆井工程軟件是國(guó)際上應(yīng)用最多、市場(chǎng)占有率最高的軟件產(chǎn)品；已為世界前20大油氣生產(chǎn)商中的18家提供鉆井軟件服務(wù)，并不斷改進(jìn)產(chǎn)品，以滿足不同客戶的需求［1］。Landmark鉆井工程系列軟件是運(yùn)行于EDM（engineering data model工程數(shù)據(jù)模型）數(shù)據(jù)平臺(tái)之上的軟件系統(tǒng)，其產(chǎn)品覆蓋了鉆井工程設(shè)計(jì)和施工分析的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括井眼軌跡設(shè)計(jì)軟件Compass、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件CasingSeat、套管設(shè)計(jì)軟件StressCheck／WellCat、鉆井施工設(shè)計(jì)與分析軟件WellPlan（包括水力學(xué)計(jì)算分析、波動(dòng)壓力計(jì)算、井控分析、鉆具摩阻／扭矩、鉆具臨界轉(zhuǎn)速分析、固井模擬、卡鉆分析）、周期成本設(shè)計(jì)軟件WellCost、鉆具實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸軟件OpenWire、鉆井施工數(shù)據(jù)管理軟件OpenWells、鉆井施工數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)發(fā)布軟件iWellFile以及三維軟件DecisionSpace，在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸軟件支持下，Landmark軟件可遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)計(jì)算鉆井水力學(xué)和鉆具摩阻／扭矩，在DecisionSpace中，能夠進(jìn)行三維地質(zhì)環(huán)境中井眼軌跡的可視化設(shè)計(jì)和實(shí)鉆軌跡監(jiān)控［2］。

Landmark鉆井工程軟件從最開(kāi)始的DOS版本模塊到Windows版本模塊，用了10年的時(shí)間；又用了8年的時(shí)間，形成了一體化軟件數(shù)據(jù)平臺(tái)；同時(shí)Landmark鉆井工程軟件采用了不斷收購(gòu)成熟軟件的發(fā)展方式。Landmark鉆井工程軟件是完整的鉆完井軟件，為鉆井工程師、地質(zhì)學(xué)家和鉆井承包商提供了信息共享與專業(yè)協(xié)作的平臺(tái)，包括Compass、CasingSeat、WellCat等；混合使用多種軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，開(kāi)發(fā)語(yǔ)言包括C＃、C＋＋和Java等；在集成方式方面，該軟件在形式上是各自獨(dú)立的一系列軟件，但采用了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底層、應(yīng)用界面、功能組件；底層基于EDM數(shù)據(jù)庫(kù)。Landmark的EDM 2003數(shù)據(jù)庫(kù)基于SQL Server 2000版本，是Landmark軟件眾多功能模塊的基礎(chǔ)；從規(guī)模上看，Landmark的EDM非常巨大，數(shù)據(jù)項(xiàng)眾多，門(mén)類繁多，但內(nèi)在的統(tǒng)一性并不明顯，從數(shù)據(jù)表的前綴不難發(fā)現(xiàn)這是一個(gè)雜合體，這和Landmark通過(guò)不停收購(gòu)來(lái)擴(kuò)充軟件實(shí)力的方式有關(guān)。

1.2 斯倫貝謝公司系列鉆井工程軟件

斯倫貝謝公司的鉆井工程軟件主要在其公司內(nèi)應(yīng)用和對(duì)外提供技術(shù)服務(wù)。偏重于鉆井施工數(shù)據(jù)的管理與分析，如Osprey Operations Manager，該軟件基于Web，能用于對(duì)世界范圍內(nèi)的鉆井、完井作業(yè)進(jìn)行管理、優(yōu)化和監(jiān)控。該公司的Petrel Drilling Workflows系統(tǒng)，能夠在三維地質(zhì)體中設(shè)計(jì)井眼軌跡，監(jiān)測(cè)鉆井事件 （井漏、卡鉆、井控、井眼穩(wěn)定）。為了分析控制鉆井風(fēng)險(xiǎn)，斯倫貝謝公司開(kāi)發(fā)了NDS鉆井風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含了WellTRAK知識(shí)系統(tǒng)、RiskTRAK鉆井風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、Drill-MAP風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估軟件，以及DrillCAST短期風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)軟件。這些軟件構(gòu)成了風(fēng)險(xiǎn)管理、識(shí)別、預(yù)測(cè)和預(yù)防所需的功能。NDS團(tuán)隊(duì)借助這些軟件收集、整理和分析數(shù)據(jù)，確保鉆井成功所需的鉆井施工措施，總結(jié)失敗教訓(xùn)與成功的經(jīng)驗(yàn)，從而減少事故的發(fā)生，降低鉆井費(fèi)用［3］。

1.3 Petris公司的DrillNET軟件

DrillNET軟件是由Petris公司開(kāi)發(fā)的高級(jí)鉆井與完井工程設(shè)計(jì)軟件，它將原Maurer軟件的功能集成到一個(gè)具有操作簡(jiǎn)單、界面直觀的軟件平臺(tái)上，使鉆井工程設(shè)計(jì)變得更加簡(jiǎn)單，能夠減少培訓(xùn)時(shí)間，允許實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與重復(fù)使用。同時(shí)，DrillNET軟件的優(yōu)勢(shì)集中體現(xiàn)在穩(wěn)健、高級(jí)的算法與輸出結(jié)果上；可完成復(fù)雜井眼軌跡設(shè)計(jì)、井眼軌跡防碰設(shè)計(jì)、套管強(qiáng)度設(shè)計(jì)、井眼內(nèi)扭矩及拉力計(jì)算、下套管計(jì)算、注水泥設(shè)計(jì)、復(fù)雜井眼鉆具壽命計(jì)算、鉆井水力學(xué)壓力控制設(shè)計(jì)和井控設(shè)計(jì)［4］。DrillNET軟件在2013年已被哈里伯頓公司收購(gòu)。

2 國(guó)內(nèi)鉆井工程軟件

國(guó)內(nèi)油田所使用的鉆井軟件大多是通過(guò)項(xiàng)目研究形式與石油院校合作開(kāi)發(fā)的，不能完全滿足油田鉆井工程設(shè)計(jì)的需要。這些軟件的開(kāi)發(fā)大多局限于常規(guī)鉆井工程部分設(shè)計(jì)與分析軟件，還沒(méi)有形成完整的、滿足鉆井工程設(shè)計(jì)和施工需要的鉆井軟件體系，鉆井風(fēng)險(xiǎn)分析、工程與地質(zhì)一體化軟件、鉆井遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)分析與決策等方面的軟件還是空白。國(guó)內(nèi)的軟件公司和石油院校開(kāi)發(fā)的鉆井工程軟件主要有：中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院與大慶鉆探工程公司、石油高校聯(lián)合開(kāi)發(fā)的ANYDRILL鉆井工程軟件1.0，北京怡恒陽(yáng)光公司的井軌跡設(shè)計(jì)軟件Navigator，中國(guó)石油大學(xué) （華東）開(kāi)發(fā)的欠平衡鉆井多相流動(dòng)水力參數(shù)設(shè)計(jì)和計(jì)算軟件系統(tǒng)，北京奧爾創(chuàng)新石油工程技術(shù)有限公司研發(fā)的欠平衡鉆井設(shè)計(jì)和監(jiān)測(cè)軟件，北京超思唯科石油軟件開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司開(kāi)發(fā)的井場(chǎng)信息管理系統(tǒng)、鉆井工程設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng)（IDDS）、鉆井動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與專家診斷系統(tǒng)，西安新生代公司開(kāi)發(fā)的鉆井信息管理與工程服務(wù)系統(tǒng)和西部世紀(jì)開(kāi)發(fā)的石油工程技術(shù)服務(wù)信息管理平臺(tái)，中國(guó)石油大學(xué) （北京）開(kāi)發(fā)的鉆井工程監(jiān)測(cè)與輔助決策系統(tǒng)等。

2.1 ANYDRILL鉆井工程軟件1.0

中國(guó)石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院與長(zhǎng)城鉆探工程公司、大慶鉆探工程公司、西南石油大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué) （北京）、長(zhǎng)江大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的ANYDRILL鉆井工程軟件1.0，主要包括鉆井軟件平臺(tái)、鉆井專用分析軟件、鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)控與技術(shù)決策系統(tǒng)、鉆井設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)V1.0，軟件功能豐富、計(jì)算準(zhǔn)確、使用方便，可較好地滿足現(xiàn)場(chǎng)鉆井工程設(shè)計(jì)與施工需要；可為陸上油氣勘探開(kāi)發(fā)示范工程和復(fù)雜深井鉆井工程提供技術(shù)支撐［5］。

1）鉆井軟件平臺(tái) 包括鉆井?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層模塊、井瀏覽器模塊、井眼軌跡編輯器、地層描述編輯器、地溫梯度編輯器、鉆機(jī)編輯器、鉆井復(fù)雜編輯器、井身結(jié)構(gòu)編輯與繪制模塊、鉆具組合編輯與繪制模塊、鉆井軟件模塊集成管理框架與主應(yīng)用程序模塊。

2）鉆井專用分析軟件 欠平衡／氣體鉆井設(shè)計(jì)及分析系統(tǒng)、控壓鉆井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)、鉆井液設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)、固井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)、地層壓力預(yù)測(cè)分析與監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、巖石力學(xué)分析系統(tǒng)、鉆柱力學(xué)分析系統(tǒng)等［6］。

3）鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)控與技術(shù)決策系統(tǒng) 建立了鉆井風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)模型和鉆井風(fēng)險(xiǎn)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分析模型，實(shí)現(xiàn)了井漏和地層流體侵入風(fēng)險(xiǎn)的量化分析［7，8］。

4）鉆井設(shè)計(jì)集成系統(tǒng)V1.0 能夠完成直井、定向井、水平井、分支井等井型的鉆井工程設(shè)計(jì)，自動(dòng)生成設(shè)計(jì)文本；基于統(tǒng)一的鉆井工程數(shù)據(jù)庫(kù)，做到了鉆井?dāng)?shù)據(jù)一處錄入多處使用，并增強(qiáng)了數(shù)據(jù)安全性和保密性。

2.2 Navigator定向井水平井軌跡設(shè)計(jì)及計(jì)算分析系統(tǒng)

Navigator定向井水平井軌跡設(shè)計(jì)及計(jì)算分析系統(tǒng)是北京怡恒陽(yáng)光公司開(kāi)發(fā)的一套定向井水平井鉆井工程軟件，該系統(tǒng)擁有軌跡設(shè)計(jì)、實(shí)鉆計(jì)算分析、防碰掃描、軌跡圖形的實(shí)時(shí)顯示、可視化編輯輸出等功能。軌跡設(shè)計(jì)功能提供十幾種設(shè)計(jì)模型，能夠進(jìn)行任何類型的定向井水平井剖面、任意多個(gè)靶段的軌跡設(shè)計(jì)，具備側(cè)鉆定向井、側(cè)鉆水平井和大斜度井段扭方位的設(shè)計(jì)功能。

2.3 鉆井工程設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng) （IDDS）

北京超思唯科石油軟件開(kāi)發(fā)有限責(zé)任公司的鉆井工程設(shè)計(jì)一體化系統(tǒng) （簡(jiǎn)稱IDDS）具有一體化鉆井工程設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)書(shū)生成與管理及實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與統(tǒng)計(jì)分析等功能，可完成井眼軌跡設(shè)計(jì)、井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、水力計(jì)算、鉆具組合設(shè)計(jì)、鉆頭及鉆井參數(shù)設(shè)計(jì)、油氣井壓力控制、鉆井液設(shè)計(jì)、固井設(shè)計(jì)等，自動(dòng)生成符合行業(yè)規(guī)范的鉆井工程設(shè)計(jì)書(shū)；提供多套鉆井設(shè)計(jì)模版，供用戶靈活選擇［9］。

3 國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件對(duì)比分析

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外鉆井工程軟件進(jìn)行的對(duì)比分析可以看出它們具有各自的特點(diǎn)。

國(guó)外鉆井工程軟件的特點(diǎn)是：①大——系統(tǒng)龐大，形成一體化鉆井軟件體系；②精——軟件算法精確，應(yīng)用面廣；③高——軟件研發(fā)隊(duì)伍大，水平高；④長(zhǎng)——軟件開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，特別在長(zhǎng)期持續(xù)維護(hù)完善和升級(jí)方面。

國(guó)內(nèi)鉆井工程軟件的特點(diǎn)是：①小——系統(tǒng)分散，影響力小，不能形成完整的鉆井軟件體系，對(duì)決策和服務(wù)影響小；②少——軟件特色技術(shù)少；③低——軟件研發(fā)隊(duì)伍小，低水平重復(fù)開(kāi)發(fā)；④短——項(xiàng)目式開(kāi)發(fā)，開(kāi)發(fā)過(guò)后持續(xù)維護(hù)少，我國(guó)大型鉆井工程軟件研發(fā)剛剛起步［10］。

4 國(guó)內(nèi)鉆井工程軟件的發(fā)展建議

1）遵循軟件開(kāi)發(fā)的一般順序 軟件開(kāi)發(fā)一般分為6個(gè)階段：?jiǎn)栴}的定義及規(guī)劃、需求分析、軟件設(shè)計(jì)、程序編碼、軟件測(cè)試以及推廣應(yīng)用。鉆井工程軟件涉及眾多的工程分析計(jì)算，諸如流體力學(xué)計(jì)算、管柱力學(xué)計(jì)算等，而且要緊密結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際。因此，鉆井工程軟件必須遵循軟件開(kāi)發(fā)的一般順序，不能不考慮鉆井工程和軟件開(kāi)發(fā)的實(shí)際，而簡(jiǎn)單人為地去設(shè)計(jì)鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的時(shí)間點(diǎn)，以為就應(yīng)該在一定的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)出成熟的鉆井工程軟件。我們可以分析國(guó)外成熟的鉆井工程軟件：Landmark軟件在1984年開(kāi)發(fā)完成DOS版本W(wǎng)ellPlan模塊，1995年開(kāi)發(fā)完成Windows版本W(wǎng)ellPlan模塊和Compass模塊，2個(gè)不同的版本用了11年的時(shí)間；一直到今天，相關(guān)人員仍然在對(duì)WellPlan模塊和Compass模塊進(jìn)行持續(xù)的完善和升級(jí)。因此，對(duì)于國(guó)外成熟的鉆井軟件，我們不能僅僅關(guān)注國(guó)外成熟軟件的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也應(yīng)關(guān)注其軟件的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用以及維護(hù)過(guò)程，吸取國(guó)外成熟軟件成功的經(jīng)驗(yàn)。

2）針對(duì)不同用戶定制開(kāi)發(fā)相應(yīng)的鉆井工程軟件 鉆井工程軟件要有明確的用戶定位，能夠針對(duì)不同的用戶開(kāi)發(fā)功能不同的軟件。經(jīng)過(guò)調(diào)研分析，建議劃分為如下4類用戶：①鉆井工程設(shè)計(jì)中心用戶，主要是指各個(gè)油田公司的鉆井工程設(shè)計(jì)中心。各個(gè)油田公司的鉆井工程設(shè)計(jì)中心在進(jìn)行鉆井設(shè)計(jì)的時(shí)候，雖然遵循了鉆井設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但不同的設(shè)計(jì)中心有不同的設(shè)計(jì)中心和設(shè)計(jì)習(xí)慣，需要軟件開(kāi)發(fā)人員根據(jù)具體情況對(duì)軟件功能進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。這類軟件應(yīng)該首先考慮軟件的全面性和實(shí)用性。②科研機(jī)構(gòu)，主要是指各類石油研究院所、國(guó)內(nèi)石油院校等。這類用戶更關(guān)注軟件的準(zhǔn)確性和先進(jìn)性，要求軟件相應(yīng)的基礎(chǔ)理論要有一定的深度。③專業(yè)化公司，主要是指定向井公司、固井公司、鉆井液公司、欠平衡鉆井公司等，這類用戶更關(guān)注軟件的專業(yè)性。④個(gè)人用戶，主要是指各級(jí)管理部門(mén)領(lǐng)導(dǎo)、井隊(duì)技術(shù)工程師、井隊(duì)監(jiān)督人員等，這類用戶更關(guān)注軟件的友好性和簡(jiǎn)捷性。

3）鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題 鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)之前需要解決以下方面的關(guān)鍵問(wèn)題：①鉆井基礎(chǔ)理論模型應(yīng)符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際——鉆井基礎(chǔ)理論模型準(zhǔn)確是軟件實(shí)用的先決條件，如人們經(jīng)常說(shuō)國(guó)外的鉆井工程軟件計(jì)算結(jié)果更加準(zhǔn)確，雖然我們引進(jìn)了很多國(guó)外鉆井工程軟件，但一直沒(méi)有掌握國(guó)外鉆井工程軟件采用的基礎(chǔ)數(shù)學(xué)模型，也就是軟件的核心技術(shù)。鉆井基礎(chǔ)理論模型的建立涉及巖石力學(xué)、流體力學(xué)、管柱力學(xué)和油田化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，需要加大研究力度；鉆井工程軟件開(kāi)發(fā)應(yīng)加強(qiáng)與高等院校、科研院所的合作，充分利用高等院校、科研院所在鉆井基礎(chǔ)理論方面的研究成果；同時(shí)要處理好其知識(shí)產(chǎn)權(quán)的歸屬問(wèn)題。②先進(jìn)信息技術(shù)與鉆井工程結(jié)合——信息技術(shù)已成為支撐當(dāng)今經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和社會(huì)生活的基石，鉆井工程軟件的開(kāi)發(fā)必須要與先進(jìn)信息技術(shù)相結(jié)合，但目前我國(guó)鉆井工程與先進(jìn)信息技術(shù)如信息融合、數(shù)據(jù)挖掘、專家系統(tǒng)等的結(jié)合還處于起步階段。③軟件功能滿足生產(chǎn)需求——鉆井工程軟件要首先滿足實(shí)用性，軟件功能必須滿足生產(chǎn)實(shí)際需求，體現(xiàn)先進(jìn)的鉆井工藝、技術(shù)和裝備。

4）鉆井工程軟件的總體研究思路 國(guó)內(nèi)對(duì)鉆井工程軟件進(jìn)行了很多的研究，結(jié)合目前的進(jìn)展情況，認(rèn)為鉆井工程軟件的總體研究思路是：①集成已有軟件，如巖石力學(xué)分析系統(tǒng)、固井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)、欠平衡／氣體鉆井設(shè)計(jì)與分析系統(tǒng)等；②結(jié)合先進(jìn)鉆井技術(shù)，如控壓鉆井技術(shù)、井眼軌跡設(shè)計(jì)與控制技術(shù)、地層壓力預(yù)測(cè)技術(shù)等；③注重多學(xué)科集成，如計(jì)算機(jī)專業(yè)、鉆井專業(yè)、物探專業(yè)、測(cè)井專業(yè)、油田化學(xué)專業(yè)等；④優(yōu)選軟件開(kāi)發(fā)模式，如采用先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)架構(gòu)，形成先進(jìn)的軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用先進(jìn)的軟件項(xiàng)目管理模式等。

5）鉆井工程軟件的總體技術(shù)路線 鉆井工程施工是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及眾多的工程分析計(jì)算，諸如流體力學(xué)計(jì)算、管柱力學(xué)計(jì)算、巖石力學(xué)計(jì)算、地層壓力分析計(jì)算等，需要鉆井、鉆井液、固井、測(cè)井等部門(mén)協(xié)作配合。與此相對(duì)應(yīng)，在鉆井工程設(shè)計(jì)和施工分析方面需要研發(fā)眾多的分析計(jì)算軟件，并將這些軟件進(jìn)行集成應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆井工程設(shè)計(jì)與工藝分析的一體化應(yīng)用。

鉆井工程軟件的總體技術(shù)路線是：應(yīng)用最新的軟件開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的鉆井工程軟件平臺(tái)，結(jié)合最新的鉆井科技成果和鉆井現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)需求分析，劃分軟件功能模塊，強(qiáng)化軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程中的單元測(cè)試與模塊測(cè)試，應(yīng)用企業(yè)服務(wù)總線思想進(jìn)行軟件系統(tǒng)集成，最終形成結(jié)構(gòu)開(kāi)放、功能擴(kuò)展的鉆井工程軟件平臺(tái)和鉆井工程設(shè)計(jì)與分析軟件系統(tǒng)，如圖1。

軟件總體開(kāi)發(fā)方式應(yīng)是整體規(guī)劃、平臺(tái)先行、滾動(dòng)開(kāi)發(fā)、過(guò)程管理、定量考核、動(dòng)態(tài)調(diào)整、持續(xù)集成、逐步完善。

6）鉆井工程軟件集成平臺(tái)的研發(fā) 鉆井工程軟件集成平臺(tái)是各個(gè)單項(xiàng)鉆井軟件的基礎(chǔ)，它能夠提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)支持、遠(yuǎn)程通信支持、數(shù)值計(jì)算支持、圖形可視化支持、報(bào)表打印支持等等，屬于軟件基礎(chǔ)建設(shè)部分。軟件平臺(tái)建設(shè)影響到軟件的功能規(guī)劃、界面設(shè)計(jì)、交互習(xí)慣、后期的推廣應(yīng)用和整體維護(hù)等。一個(gè)功能完善的軟件集成平臺(tái)，將使得每一個(gè)功能模塊具有較高的重用性，從而提高鉆井軟件開(kāi)發(fā)的效率。

鉆井工程軟件集成平臺(tái)應(yīng)采用當(dāng)前國(guó)際上最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)，其中包括統(tǒng)一而靈活的數(shù)據(jù)庫(kù)，統(tǒng)一的開(kāi)發(fā)環(huán)境和極其豐富的開(kāi)發(fā)工具以及微軟開(kāi)源的集成模式。應(yīng)包括數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)層及面向文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口、平臺(tái)模塊管理集成框架、平臺(tái)主應(yīng)用程序、通用鉆井工程編輯器組件庫(kù) （如井瀏覽器組件、井身結(jié)構(gòu)編輯組件等）、繪圖組件庫(kù) （鉆具組合繪圖組件、井眼軌跡繪圖組件等）、圖表組件庫(kù) （曲線圖組件、餅狀圖組件等）、常用鉆井工程算法庫(kù)、鉆井工程設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū)生成服務(wù)、遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)鉆井工程數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)通信服務(wù)、鉆井軟件應(yīng)用日志自動(dòng)記錄服務(wù)、應(yīng)用軟件配置集成服務(wù)和軟件系統(tǒng)自動(dòng)更新服務(wù)等。

7）單項(xiàng)專業(yè)軟件的研發(fā) 單項(xiàng)專業(yè)軟件的研發(fā)，嚴(yán)格按照軟件開(kāi)發(fā)的一般步驟，詳細(xì)進(jìn)行需求分析；建立軟件的邏輯模型，編寫(xiě)需求規(guī)格說(shuō)明書(shū)，設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的軟件系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，并將整個(gè)系統(tǒng)分解成若干個(gè)子系統(tǒng)或模塊，定義子系統(tǒng)或模塊間的接口關(guān)系，對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)定義；編寫(xiě)軟件概要設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，數(shù)據(jù)庫(kù)或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；按照軟件詳細(xì)說(shuō)明書(shū)，進(jìn)行軟件的編碼工作；同時(shí)，按照軟件的測(cè)試要求，同步進(jìn)行軟件各階段的測(cè)試，形成軟件的測(cè)試版本。

單項(xiàng)專業(yè)軟件的研發(fā)過(guò)程是一個(gè)逐步完善的迭代過(guò)程，如圖2。

圖1 鉆井工程設(shè)計(jì)和工藝軟件研發(fā)技術(shù)路線

圖2 單項(xiàng)專業(yè)軟件研發(fā)技術(shù)路線

8）注重鉆井工程軟件的測(cè)試和維護(hù) 鉆井工程軟件要達(dá)到穩(wěn)定、實(shí)用的目標(biāo)，必須要經(jīng)過(guò)反復(fù)的測(cè)試，包括室內(nèi)的程序測(cè)試和現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用測(cè)試；同時(shí)要注重搜集實(shí)際應(yīng)用人員，也就是軟件用戶的反饋意見(jiàn)，及時(shí)修改完善軟件功能。國(guó)內(nèi)外成熟的鉆井工程軟件，都有一批相對(duì)固定的用戶，持續(xù)的為軟件開(kāi)發(fā)單位提出意見(jiàn)和建議。同樣，鉆井工程軟件也要形成一批相對(duì)固定的用戶 （用戶數(shù)量可以不要求多，一定要能夠接受軟件存在的缺陷，對(duì)鉆井工程軟件的完善抱有信心，提出真實(shí)的意見(jiàn)和建議，比如說(shuō)鉆探集團(tuán)的鉆井院），能夠及時(shí)反饋軟件存在的缺陷。軟件開(kāi)發(fā)人員和實(shí)際使用人員緊密結(jié)合在一起，從修改鉆井工程軟件的源代碼做起，逐步完善鉆井工程軟件。因此，應(yīng)該利用共同承擔(dān)國(guó)家科技重大專項(xiàng)、集團(tuán)公司課題的機(jī)會(huì)、以及 “十一五”期間合作鉆井工程軟件的經(jīng)歷，加強(qiáng)與油田公司、鉆探集團(tuán)的合作，形成一批鉆井工程軟件的固定用戶，為鉆井工程軟件的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試提供基地，達(dá)到搜集軟件缺陷和建議、完善軟件功能的目的。避免鉆井工程軟件是項(xiàng)目式開(kāi)發(fā)，因科研項(xiàng)目攻關(guān)而開(kāi)發(fā)，也因科研項(xiàng)目驗(yàn)收而結(jié)束，導(dǎo)致軟件開(kāi)發(fā)過(guò)后持續(xù)應(yīng)用少甚至不應(yīng)用［11］。

5 結(jié)論

1）鉆井工程軟件涉及專業(yè)廣、系統(tǒng)龐大、研發(fā)難度大，需要跨學(xué)科、多專業(yè)和跨部門(mén)協(xié)作，是一個(gè)長(zhǎng)期循序漸進(jìn)的過(guò)程；需要與國(guó)內(nèi)各油田公司、鉆探公司、研究院所、石油高校緊密合作，形成功能齊全的鉆井工程軟件，并規(guī)模推廣應(yīng)用。

2）國(guó)際上著名的大型鉆井工程軟件都是基于統(tǒng)一的集成平臺(tái)和統(tǒng)一的鉆井工程數(shù)據(jù)庫(kù)，據(jù)此可以共同完成各種復(fù)雜井的綜合設(shè)計(jì)，并可以做到數(shù)據(jù)一次錄入，各單項(xiàng)軟件共同使用。因此，大型軟件集成平臺(tái)的開(kāi)發(fā)尤為重要。

3）鉆井工程軟件集成平臺(tái)作為整個(gè)大型鉆井工程軟件的基礎(chǔ)，可提高各單項(xiàng)鉆井工程軟件的協(xié)作性和互補(bǔ)性，縮短開(kāi)發(fā)周期，同時(shí)既可以充分滿足鉆井工程軟件用戶的復(fù)雜需求，又可以顯著提高其工作效率，增強(qiáng)龐大鉆井工程數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和完整性，為鉆井工程向深井、超深井、多分支井、復(fù)雜井的快速發(fā)展提供有力支撐。

4）鉆井工程軟件的開(kāi)發(fā)，要注重整體規(guī)劃，軟件功能設(shè)計(jì)要全面，具體開(kāi)發(fā)過(guò)程應(yīng)是平臺(tái)先行、滾動(dòng)開(kāi)發(fā)、持續(xù)集成，即在進(jìn)行平臺(tái)開(kāi)發(fā)的同時(shí)，選擇一個(gè)單項(xiàng)專業(yè)軟件作為開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。單項(xiàng)專業(yè)軟件達(dá)到穩(wěn)定、實(shí)用的目標(biāo)后，集成到軟件平臺(tái)上來(lái)檢驗(yàn)平臺(tái)的實(shí)用性，同時(shí)加強(qiáng)單項(xiàng)專業(yè)軟件的推廣應(yīng)用，為軟件平臺(tái)的推廣應(yīng)用和其他單項(xiàng)專業(yè)軟件的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

［1］董振國(guó) .美國(guó)鉆井信息管理系統(tǒng)DFW［J］.計(jì)算機(jī)應(yīng)用，1996，10（5）：34～36.

［2］華遠(yuǎn)信，張桂強(qiáng)，朱偉鴻，等 .COMPASS、WellPlan軟件在鉆井設(shè)計(jì)和施工中的應(yīng)用 ［J］.西南石油學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，26（1）：83～86.

［3］張冬梅，周英操，蔣宏偉，等 .國(guó)外石油鉆井軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 ［J］.石油科技論壇，2012，31（3）：46～50.

［4］劉巖生，趙慶，蔣宏偉，等 .鉆井工程軟件的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ［J］.鉆采工藝，2012，35（4）：38～40.

［5］張冬梅，周英操，趙慶，等.ANYDRILL鉆井工程設(shè)計(jì)與工藝軟件 ［J］.石油科技論壇，2012，31（1）：17～19.

［6］石林，蔣宏偉，周英操，等 .鉆井工程設(shè)計(jì)與工藝軟件ANYDRILL1.0的研發(fā)與應(yīng)用 ［J］.石油天然氣學(xué)報(bào) （江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)），2012，34（6）：108～111.

［7］趙慶，劉巖生，蔣宏偉，等 .鉆井實(shí)時(shí)監(jiān)控與技術(shù)決策系統(tǒng)研發(fā)進(jìn)展 ［J］.石油科技論壇，2013，32（3）：11～14.

［8］連志龍，趙慶，霍宗強(qiáng)，等 .井下風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用 ［J］.石油鉆采工藝，2011，33（2）：25～28.

［9］張冬梅，周英操，趙慶，等 .鉆井工程設(shè)計(jì)與工藝軟件的發(fā)展現(xiàn)狀 ［J］.重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2012，14（2）：66～68.

［10］李大偉 .對(duì)中石油專業(yè)應(yīng)用軟件的現(xiàn)狀分析與發(fā)展思考 ［J］.石油工業(yè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2008，（4）：2～5.

［11］李大偉，劉海英 .關(guān)于石油工業(yè)軟件工程化的思考 ［J］.中國(guó)石油勘探，2000，5（1）：32～36.

［編輯］ 黃鸝

Suggestions for Development of Dom estic Drilling Engineering Software

ZHAO Qing，JIANG Hongwei，SHI Lin，HUO Zongqiang，LIAN Zhilong，WANG Sim in (First Author's Address:CNPC Drilling Research Institute，Beijing 100195，China)

The exploration and development of petroleum has extended tomore complex and deeper fields，which resulted in more complex well drilling design and construction and more dependence on the software of drilling engineering increasingly.However，compared with other countries'drilling engineering software，software in our country was less developed.The developing process and application status of internal and external drilling engineering softwarewere introduced，and the differences between them were analyzed.Based on the problems in China's software development and application，general rules of China's drilling engineering software developmentwere proposed，the major problems of targeting specific customers，finding the basic theoretical model related to software development and so forth were needed.The overall research ideas and technical route of drilling engineering software are illustrated，it is pointed out thatemphasis should be puton software integrating platform of drilling engineer，testing and maintenance of drilling engineering software and professional software development of singlemodule.It is also pointed out that during the drilling engineering software developing process，attention should be paid to the overall planning.Meantime，it should focus on the platform，rolling development of the software and sustainable integration，a professional software of single module is chosen as the key developing point for promoting its application.Eventually，themature and practical drilling engineering software with independent intellectual property rights is developed.

drilling engineering software;customer position;software integration platform;single professional software;software testing;upgrade and maintenance

TE22

A

1000-9752（2014）05-0087-06

2013-10-12

國(guó)家科技重大專項(xiàng) （2011ZX05021-006）。

趙慶 （1970-），男，1992年西南石油學(xué)院畢業(yè)，碩士，高級(jí)工程師，現(xiàn)從事鉆井軟件研發(fā)及管理工作。