鉆井實時數(shù)據(jù)質(zhì)量提升管理方法探討

史旻，袁則名，于忠濤，袁洪水，謝志階，馮慶富

中海油能源發(fā)展股份有限公司 工程技術(shù)分公司 （天津 300452）

0 引言

為了促進(jìn)鉆完井作業(yè)管理模式轉(zhuǎn)變和管理效率提升，2013年4月中海油投資建設(shè)了鉆井實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)[1-3]。該體系結(jié)合鉆完井靜態(tài)及動態(tài)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，打破了鉆完井?dāng)?shù)據(jù)信息孤島的困擾，實現(xiàn)海上、陸地等鉆井信息系統(tǒng)的共享和聯(lián)動。從而進(jìn)一步提升了鉆完井相關(guān)信息系統(tǒng)的實用性和數(shù)據(jù)質(zhì)量[4-6]。

要提升信息系統(tǒng)的實用水平和數(shù)據(jù)質(zhì)量，必須要為數(shù)據(jù)定制相關(guān)數(shù)據(jù)管理規(guī)則：在數(shù)據(jù)采集時，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性；在數(shù)據(jù)監(jiān)測時，必須對相關(guān)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行全面的整理和檢查，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)募皶r性；在數(shù)據(jù)應(yīng)用時，必須保障數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，以便數(shù)據(jù)的高效應(yīng)用和分析決策[7-10]。

1 鉆井實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)

1.1 數(shù)據(jù)采集

為了保證現(xiàn)場采集的鉆井實時數(shù)據(jù)準(zhǔn)確有效，系統(tǒng)采用現(xiàn)場錄井公司傳感器采集的WITS數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源，采集的數(shù)據(jù)以時間軸和深度軸為主線，設(shè)置3～5 s傳輸一組數(shù)據(jù)，涵蓋井的基礎(chǔ)信息、鉆具、套管、固井、泥漿、深度、時間、鉆井參數(shù)等數(shù)據(jù)，基本滿足中海油現(xiàn)場作業(yè)實際需求。通過讀取中轉(zhuǎn)服務(wù)器WITS-0數(shù)據(jù)，解析轉(zhuǎn)換為WITSML格式數(shù)據(jù)后，實時存儲在實時監(jiān)測數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

1.2 數(shù)據(jù)存儲

數(shù)據(jù)庫將采用SQL Server 2008和Oracle 11g，SQL Server用于API服務(wù)的數(shù)據(jù)配置，Oracle用于所有的WITSML對象、用戶信息、會話跟蹤、Web顯示服務(wù)等。根據(jù)中海油作業(yè)模式，數(shù)據(jù)采用分級管理方式，即各有限分公司分別進(jìn)行本地數(shù)據(jù)存儲和應(yīng)用，國內(nèi)數(shù)據(jù)同步匯總傳輸?shù)街行姆?wù)器存儲，存儲在中心的數(shù)據(jù)實時進(jìn)行異地備份，國際公司因錄井公司不同，數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨(dú)配置傳輸和存儲（圖1）。

2 實時數(shù)據(jù)質(zhì)量管理方法研究

為提高鉆井實時數(shù)據(jù)質(zhì)量，必須從數(shù)據(jù)源著手進(jìn)行有效管理。比如在鉆進(jìn)期間，及時與現(xiàn)場確認(rèn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，并對回傳的懸重、泵壓、扭矩、排量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測分析，對出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象及時進(jìn)行處理分析。并根據(jù)實際作業(yè)情況，將井基本信息、鉆機(jī)、鉆具組合、套管等靜態(tài)數(shù)據(jù)完善到實時監(jiān)測系統(tǒng)，以達(dá)到數(shù)據(jù)的完整性。通過長期對實時數(shù)據(jù)質(zhì)量的監(jiān)測和分析，總結(jié)出一種數(shù)據(jù)管理方法，持續(xù)改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量（圖2），保證數(shù)據(jù)的可靠性和實用性。

圖1 數(shù)據(jù)采集流程

圖2 數(shù)據(jù)質(zhì)量持續(xù)改進(jìn)

2.1 數(shù)據(jù)分析

分析數(shù)據(jù)是界定整個實時數(shù)據(jù)質(zhì)量方法的關(guān)鍵步驟，它能夠讓數(shù)據(jù)管理者認(rèn)識所有數(shù)據(jù)的維護(hù)需求，了解數(shù)據(jù)格式、存儲類型、采集內(nèi)容和數(shù)據(jù)傳輸質(zhì)量，并及時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)源和采集信息不一致和不匹配的情況。通過分析實際數(shù)據(jù)傳輸情況，數(shù)據(jù)質(zhì)量問題主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)缺失、數(shù)據(jù)傳輸中斷、數(shù)據(jù)異常等。分析原因為實際數(shù)據(jù)采集設(shè)備故障，數(shù)據(jù)單位設(shè)置不統(tǒng)一，網(wǎng)絡(luò)信號不穩(wěn)定及靜態(tài)數(shù)據(jù)未錄入等，導(dǎo)致數(shù)據(jù)缺失和傳輸中斷（圖3）。

2.2 建立度量及確定目標(biāo)

根據(jù)分析數(shù)據(jù)質(zhì)量的原因，明確數(shù)據(jù)質(zhì)量提升改進(jìn)的標(biāo)準(zhǔn)，評估指標(biāo)，建立度量方法，為后續(xù)工作的開展提供一個數(shù)據(jù)質(zhì)量目標(biāo)和評估基線（圖4）。

1）針對數(shù)據(jù)傳輸中斷，及時與錄井公司溝通，處理數(shù)據(jù)中斷故障，進(jìn)行數(shù)據(jù)續(xù)傳。

2）針對數(shù)據(jù)單位不統(tǒng)一，編制實時數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)，對采集數(shù)據(jù)項進(jìn)行定義，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。

3）針對靜態(tài)數(shù)據(jù)缺失，確定靜態(tài)數(shù)據(jù)錄入數(shù)據(jù)項，依據(jù)中海油鉆完井?dāng)?shù)據(jù)庫采集標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行相關(guān)信息完善。

2.3 數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測規(guī)則定制

根據(jù)確定的目標(biāo)，建立質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)，明確實時采集數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測規(guī)則，便于對數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和解析，提升對數(shù)據(jù)的管理，保證數(shù)據(jù)的完整性，一致性和實用性。

1）制定實時數(shù)據(jù)監(jiān)測模板（表1），以時間軸和深度軸記錄井段內(nèi)所發(fā)生的數(shù)據(jù)異?；顒忧闆r。

2）根據(jù)實際作業(yè)情況，及時跟蹤記錄靜態(tài)數(shù)據(jù)錄入情況和Agents計算數(shù)據(jù)。

圖3 數(shù)據(jù)異常

圖4 數(shù)據(jù)質(zhì)量管理流程

表1 動態(tài)數(shù)據(jù)監(jiān)測表

2.4 數(shù)據(jù)監(jiān)測校核處理

通過監(jiān)測集成展示不同作業(yè)工況的鉆井?dāng)?shù)據(jù)（圖5），對數(shù)據(jù)質(zhì)量進(jìn)行二次驗證及校核,這對提高數(shù)據(jù)資產(chǎn)的準(zhǔn)確性和價值至關(guān)重要。

圖5 數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測

1）數(shù)據(jù)質(zhì)量二次完善。通過對數(shù)據(jù)質(zhì)量的校核，對數(shù)據(jù)異常現(xiàn)象進(jìn)行二次數(shù)據(jù)質(zhì)量運(yùn)維處理和完善，直至數(shù)據(jù)達(dá)到規(guī)則要求。

2）監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量與目標(biāo)對比。建立監(jiān)測數(shù)據(jù)質(zhì)量與制定目標(biāo)對比機(jī)制，能夠讓數(shù)據(jù)管理人員及時掌握數(shù)據(jù)的質(zhì)量水平，對錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行及時清理，為后續(xù)生產(chǎn)提供優(yōu)質(zhì)數(shù)據(jù)。

3 實時數(shù)據(jù)應(yīng)用及其效果

自該系統(tǒng)上線運(yùn)行以來，實時數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)中已存儲了2 800口實時鉆井?dāng)?shù)據(jù)。通過實時數(shù)據(jù)質(zhì)量管理方法的實施，在保證數(shù)據(jù)以高質(zhì)量存儲的前提下，數(shù)據(jù)管理團(tuán)隊還調(diào)研現(xiàn)場作業(yè)需求，為相關(guān)信息化項目提供數(shù)據(jù)支持，實現(xiàn)鉆井實時數(shù)據(jù)的深化應(yīng)用。

3.1 鉆井參數(shù)優(yōu)化系統(tǒng)

通過靜態(tài)系統(tǒng)、實時數(shù)據(jù)系統(tǒng)、動態(tài)模擬計算系統(tǒng)及相關(guān)的商業(yè)軟件，以現(xiàn)場施工過程的實際需要為出發(fā)點(diǎn)，堅持風(fēng)險管控和時效管理兩個原則，形成了全井段重點(diǎn)鉆井參數(shù)可視化分析，水力預(yù)測與井眼清潔分析、鉆頭機(jī)械性能分析、鉆進(jìn)及下套管摩阻扭矩分析等多項主要數(shù)據(jù)分析成果（圖6）。

圖6 重點(diǎn)參數(shù)對比跟蹤

3.2 鉆井時效分析系統(tǒng)

通過調(diào)用實時井及歷史井?dāng)?shù)據(jù)，對單井、多井不同作業(yè)狀態(tài)、不同井段、不同區(qū)塊的作業(yè)井時效進(jìn)行分析。該系統(tǒng)現(xiàn)已進(jìn)行了1 500余口井的作業(yè)效率管理,鉆井時效統(tǒng)計分析（圖7），并開展了600余口井的實時作業(yè)效率管理工作。

圖7 鉆井時效統(tǒng)計分析

3.3 復(fù)雜情況與事故案例庫系統(tǒng)

集成靜態(tài)數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)，通過讀取復(fù)雜情況和事故類型曲線（圖8），形成復(fù)雜情況事故動態(tài)庫，并進(jìn)行統(tǒng)計和分析，計算事故原因，總結(jié)鉆井操作異常特征。

4 結(jié)束語

1）數(shù)據(jù)作為公司最具價值的無形資產(chǎn)，數(shù)據(jù)質(zhì)量成為決定資產(chǎn)優(yōu)劣的一個重要方面。通過實時數(shù)據(jù)質(zhì)量管理方法的應(yīng)用，對數(shù)據(jù)的質(zhì)量有了很大提升，但這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要不斷改進(jìn)質(zhì)量管理措施，持續(xù)完善數(shù)據(jù)質(zhì)量管理體系，讓數(shù)據(jù)發(fā)揮更大價值。

2）利用數(shù)據(jù)進(jìn)行鉆井施工和鉆井參數(shù)的實時優(yōu)化與分析、現(xiàn)場及遠(yuǎn)程實時技術(shù)決策，指導(dǎo)現(xiàn)場鉆井施工，實現(xiàn)安全、高效、快速、科學(xué)的鉆井作業(yè)。

3）隨著鉆完井?dāng)?shù)據(jù)不斷增加，需建立健全數(shù)據(jù)質(zhì)量評價體系，不斷提升數(shù)據(jù)質(zhì)量提升管理工作。

圖8 復(fù)雜情況曲線