GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件設(shè)計(jì)理念及應(yīng)用

蔣琳琳

摘要：旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)已成為水平井、大位移井及定向井施工中不可缺少的技術(shù)，但地面軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用一直以來是制約其發(fā)展的瓶頸。GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件基于面向?qū)ο蟮乃枷攵O(shè)計(jì)，基于C#語言進(jìn)行開發(fā)，需要對隨鉆測量控制系統(tǒng)中的工具、軟件、解碼、操作等進(jìn)行發(fā)散式抽象，包含項(xiàng)目配置子系統(tǒng)、井下工具儀器與配置子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)、GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)等模塊，采用了先進(jìn)的信號檢測還原技術(shù)以及跨平臺的框架設(shè)計(jì)從而使軟件能兼容多個(gè)操作系統(tǒng)，開發(fā)新的服務(wù)功能耗時(shí)很少，為了滿足現(xiàn)場應(yīng)用，通過優(yōu)化算法，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向;軟件;設(shè)計(jì)理念;功能模塊;現(xiàn)場應(yīng)用

中圖分類號：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）11-0044-03

隨著油田老區(qū)開采進(jìn)入后期，非常規(guī)能源逐漸崛起，使得大斜度井、水平井、分支井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)在當(dāng)今復(fù)雜油氣藏開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展的隨鉆測量新技術(shù)，在鉆具鉆井時(shí)實(shí)現(xiàn)井眼軌道連續(xù)和實(shí)時(shí)導(dǎo)向。但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件方式及工程應(yīng)用目前是國內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的發(fā)展方向和攻關(guān)目標(biāo)，本文主要介紹了中國石油長城鉆探自主研發(fā)的指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向GW-RSS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理及現(xiàn)場實(shí)用方式，基本達(dá)到了國際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了隨鉆測量系統(tǒng)的控制平臺，具備兼容性、擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)掛接國際先進(jìn)的隨鉆測井儀器，滿足中國及海外石油資源的勘探開發(fā)。

1基本設(shè)計(jì)理念

1.1軟件框架

1）該系統(tǒng)框架通過定義相關(guān)軟件結(jié)構(gòu)和通訊接口，降低各功能模塊直接相互作用的影響，數(shù)據(jù)內(nèi)存庫同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲、測量參數(shù)顯示、圖標(biāo)打印等功能。

2）工具軟件通過對隨鉆測量系統(tǒng)相關(guān)儀器進(jìn)行測試，通過檢測地層軟件的配置是否正確，還原儀器原始數(shù)據(jù)，導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)程序，計(jì)算電阻率、伽馬、井斜、方位等隨鉆測量儀器現(xiàn)場工作數(shù)據(jù)。

3）GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件位于整個(gè)隨鉆測量系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)軟件，可實(shí)現(xiàn)所有單元模塊功能，處理各模塊計(jì)算數(shù)據(jù)和工程參數(shù)校驗(yàn)，由操作軟件與工具軟件共同構(gòu)成。

1.2軟件構(gòu)成

GW-RSS工具軟件主要用來完成車間測試、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、空氣標(biāo)定、配置工具文件等工作，解碼軟件主要用來現(xiàn)場操作，將脈沖的信號轉(zhuǎn)化為電信號，電信號再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，解碼井下儀器的工程參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)信息，并轉(zhuǎn)換為數(shù)值記錄，繪制現(xiàn)場測試曲線。

該軟件具備以下功能：

1）可測試和改進(jìn)所有井下工具，內(nèi)部模塊通過FSK相互通訊，各電路板通過CAN總線進(jìn)行通訊，儀器通過水循環(huán)測試檢測是否連接成功，通過泵入的鉆井液檢測命令，接收并顯示井下儀器是否可在現(xiàn)場滿足試驗(yàn)。

2）該軟件需要對脈沖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完成設(shè)置和標(biāo)定，同步井下與地面軟件的工作時(shí)間，統(tǒng)一定義數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸序列、處理隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)格式等。

3）更新儀器固件、配置工具序號、下載井下存儲器中存儲的隨鉆測井文件。

2開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)使用C#吾言進(jìn)行開發(fā)，C#是微軟專門為Microsoft的，NET Framework一起使用而特定設(shè)計(jì)的一種主流語言。該軟件目前主要應(yīng)用于代碼編制、軟件編寫、解碼濾波、數(shù)據(jù)管理、二次開發(fā)等應(yīng)用，基于Microsoft Visual Studi0 2010開發(fā)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，使用BugFree完成Bug的跟蹤管理。軟件系統(tǒng)支持Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 10操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)內(nèi)存1GB以上，50M存儲空間。

3功能概述

GW-RSS系統(tǒng)地面軟件在實(shí)現(xiàn)這些必須需求后，更實(shí)現(xiàn)了人性化，并在原基礎(chǔ)上優(yōu)化了算法，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。地面軟件系統(tǒng)主要包括以下子系統(tǒng)：

1）項(xiàng)目配置子系統(tǒng)：用于隨鉆施工項(xiàng)目的項(xiàng)目信息據(jù)配置，包括施工井隊(duì)、井場、油公司、區(qū)塊的編輯等功能，如圖1所示。

2）井下工具儀器與配置子系統(tǒng)：包括對井下儀器采集數(shù)據(jù)的方式、遙測數(shù)據(jù)發(fā)送方式的編輯，配置如圖2所示。

另外也包含對井下儀器所存儲的定向參數(shù)，伽馬、電阻率數(shù)據(jù)下載、處理等功能;同時(shí)具有對井下測量儀器的校驗(yàn)、標(biāo)定，以及同步系統(tǒng)時(shí)鐘的功能，如圖3所示。為井下儀器通訊與配置主界面用戶可以通過在此界面來測試配置井下儀器，完成對井下測量儀器的校準(zhǔn)。軟件系統(tǒng)可根據(jù)電阻率測井儀在鹽水標(biāo)定池中的測量值，以及空氣標(biāo)定數(shù)據(jù)表，鹽水標(biāo)定池的鹽水電阻率計(jì)算出電阻率測井儀的校準(zhǔn)系數(shù)，修正電阻率測井儀的測量數(shù)據(jù)，保證儀器的測量精度。

3）實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)：對地面采集到的泥漿脈沖信號進(jìn)行分析，獲取實(shí)時(shí)隨鉆測井信息。如圖4所示，用戶可以在此界面對實(shí)時(shí)解碼的參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)還可以設(shè)置一些補(bǔ)償參數(shù)修正實(shí)時(shí)解碼的數(shù)據(jù)。若系統(tǒng)出現(xiàn)自動解碼無法工作的異常情況，現(xiàn)場可以通過手動解碼選擇合適的FID解碼實(shí)時(shí)隨鉆信息，保證實(shí)時(shí)解碼數(shù)據(jù)的有效性。

4）GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)：對鉤載、立管壓力、絞車傳感器的標(biāo)定、監(jiān)控，對井下儀器遙輸至地面的隨鉆測井信息和在地面所測量鉆井工程信息進(jìn)行監(jiān)控。深度跟蹤子系統(tǒng)，利用對傳感器的狀態(tài)監(jiān)測來實(shí)時(shí)跟蹤井深，以建立精確的井深時(shí)間記錄文件，用來生成準(zhǔn)確的井深測井?dāng)?shù)據(jù)曲線。測井?dāng)?shù)據(jù)圖形化處理子系統(tǒng)是對實(shí)時(shí)隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)和井下存儲器記錄的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出標(biāo)準(zhǔn)化的測井曲線。遠(yuǎn)程鉆臺數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)只要向鉆臺司鉆實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前井斜、方位、工具面、井深、泵壓等工程參數(shù)。環(huán)境補(bǔ)償子系統(tǒng)作用是對隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空氣校正，泥漿溫度、電阻率補(bǔ)償，井眼補(bǔ)償。為空氣校正儀器軟件的界面，軟件系統(tǒng)自動測量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算生成空氣校正數(shù)據(jù)表，如圖5所示。

5）數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)：對井場采樣數(shù)據(jù)的記錄、回放、處理。該xito那個(gè)軟件可實(shí)現(xiàn)設(shè)置施工的項(xiàng)目信息自動選擇已記錄的井場數(shù)據(jù)進(jìn)行回放。記錄施工配置信息，空氣校驗(yàn)信息，原始泥漿脈沖信號，井深時(shí)間對應(yīng)曲線等。

4現(xiàn)場應(yīng)用

現(xiàn)場通過對采集的泥漿脈沖信號進(jìn)行分析，獲取井下儀器遠(yuǎn)程傳送的實(shí)時(shí)隨鉆測井信息和工程信息。對比傳統(tǒng)的脈沖調(diào)制信號解碼方式，混合了多種環(huán)境噪音，優(yōu)化信號解碼，提高抗干擾能力，對其解碼所得的數(shù)據(jù)列于下方列表中，與真實(shí)地層信息一致，滿足儀器在各種井下復(fù)雜條件下的需求。圖6為說明了實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)的工作流程，圖7為實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)的軟件界面，圖形框內(nèi)有三條曲線，分別為原始泥漿壓力波形、濾波后波形、相關(guān)波形曲線。文字列表框以列表方式記錄了實(shí)時(shí)解碼數(shù)據(jù)。

測井?dāng)?shù)據(jù)圖形化處理子系統(tǒng)：對實(shí)時(shí)隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)和井下存儲器記錄的隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出測井曲線。隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理流程，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。原始隨鉆測井?dāng)?shù)據(jù)通過校正，補(bǔ)償后最終以井深一測井?dāng)?shù)據(jù)的記錄方式存人數(shù)據(jù)庫，測井?dāng)?shù)據(jù)在此以數(shù)據(jù)列表和二維圖形的方式顯示，方便用戶編輯，如圖7所示。

5結(jié)論

GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件基于面向?qū)ο蟮乃枷攵O(shè)計(jì)，基于C#語言進(jìn)行開發(fā)，基于Common Library和Framework構(gòu)架的，使用Microsoft Visual Studi0 2010開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件開發(fā)，CW-RSS系統(tǒng)地面軟件主要分為項(xiàng)目配置子系統(tǒng)：項(xiàng)目配置子系統(tǒng)、井下工具儀器與配置子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)、GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)等，采用了先進(jìn)的信號檢測還原技術(shù)以及跨平臺的框架設(shè)計(jì)從而使軟件能兼容多個(gè)操作系統(tǒng)，開發(fā)新的服務(wù)功能，耗時(shí)很少，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。