錄井?dāng)?shù)據(jù)一體化管理平臺的研制與開發(fā)

蔣住勇 黃艷娟 查啟洪 趙均溢 聶梓俊

摘要：通信網(wǎng)絡(luò)和計算機技術(shù)的發(fā)展為石油行業(yè)帶來了巨大的機遇。在錄井作業(yè)中，各家公司采用的綜合錄井儀廠家和型號不盡相同，導(dǎo)致其各有數(shù)據(jù)采集和處理解釋規(guī)范。數(shù)據(jù)的非標(biāo)準(zhǔn)化采集處理與存儲使得各個單位的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出獨立不相干狀態(tài)，難以實現(xiàn)統(tǒng)一、集中式管理，無法有效開發(fā)數(shù)據(jù)的綜合應(yīng)用方法，數(shù)據(jù)中包含的大量可用信息并沒有被發(fā)掘[1]。為此提出一款新型錄井?dāng)?shù)據(jù)一體化管理平臺，該平臺利用Spring框架，整合Redis、Rabbit MQ等消息中間件，通過Spring Cloud搭建微服務(wù)集群并利用衛(wèi)星通信對野外錄井現(xiàn)場中的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集轉(zhuǎn)發(fā)，此系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、整理、傳輸、發(fā)布于一體，能夠解決中石油所有油田數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性和規(guī)范性，真正地建立起中石油的錄井大數(shù)據(jù)中心，使得錄井資料更好地服務(wù)于地質(zhì)和工程。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)錄井;數(shù)據(jù);信息技術(shù);一體化平臺;采集

中圖分類號：TP399? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）03-0104-03

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

1 引言

當(dāng)前，信息化浪潮席卷全球，以大數(shù)據(jù)驅(qū)動的人工智能技術(shù)正在助力第四次工業(yè)革命的發(fā)展。石油化工行業(yè)在國家安全領(lǐng)域以及國民經(jīng)濟中發(fā)揮著不可磨滅的作用，而錄井技術(shù)更是石油工業(yè)中的關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)揮著獨一無二的作用[2]。但是由于該行業(yè)自身工作性質(zhì)的限制，其工作場地一般處于野外偏遠(yuǎn)地區(qū)，錄井信息大部分靠人工采集和經(jīng)驗化管理，錄井評價工作由基地解釋人員人工進(jìn)行，在解釋過程中，受解釋人員業(yè)務(wù)水平、看待問題角度等多方面因素影響，解釋過程不盡相同，其結(jié)論也因人而異[3]。除此之外，錄井現(xiàn)場信息量出現(xiàn)爆炸式增長，而其中錄井完井報告中更是存在大量需要人工反復(fù)錄入的重復(fù)性數(shù)據(jù)，煩瑣費時且費力，采用紙質(zhì)報告進(jìn)行驗收的錄井完井資料也極易造成工作效率的低下與紙質(zhì)資源的浪費[4]。因此，開發(fā)一款集錄井信息采集、整理、傳輸與錄井質(zhì)量評價的系統(tǒng)迫在眉睫。

2020年中國石油天然氣集團公司推出了新的錄井資料采集處理解釋規(guī)范（128-2020），目的是實現(xiàn)中石油管理下的16個油田公司數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化。但是由于各家公司采用的綜合錄井儀廠家和型號不同，導(dǎo)致各家有各家的數(shù)據(jù)采集和處理解釋規(guī)范。目前雖有解釋評價標(biāo)準(zhǔn)，但數(shù)據(jù)卻不是統(tǒng)一和標(biāo)準(zhǔn)的?；谝陨锨闆r，本文提出了一款基于128標(biāo)準(zhǔn)的新型錄井?dāng)?shù)據(jù)一體化管理平臺（以下簡稱LDIMP系統(tǒng)）。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計

為了使地質(zhì)研究人員以及系統(tǒng)管理人員能夠快速、準(zhǔn)確地獲取第一手錄井?dāng)?shù)據(jù)，規(guī)范錄井及相關(guān)數(shù)據(jù)信息的管理，LDIMP系統(tǒng)需要對基地的服務(wù)器進(jìn)行集中式集群管理，將井場綜合錄井服務(wù)器作為節(jié)點，以衛(wèi)星通信、計算機網(wǎng)絡(luò)通信等多種通信方式為手段，建立實時數(shù)據(jù)采集、整理、評價與發(fā)布平臺。該平臺可在鉆測井過程中實現(xiàn)對井場綜合錄井儀狀態(tài)的遠(yuǎn)程實時跟蹤以及多井鉆測井過程中的遠(yuǎn)程自動監(jiān)測預(yù)警和隨鉆地質(zhì)跟蹤[5]。本平臺的總體框架可分為井場端、基地端和網(wǎng)絡(luò)發(fā)布端三個部分。各部分組成詳見圖1。

3 LDIMP系統(tǒng)主要模塊及功能

根據(jù)軟件系統(tǒng)設(shè)計理念并結(jié)合實際勘探開發(fā)需求，LDIMP系統(tǒng)共設(shè)計8個模塊，即用戶管理模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、資料整理模塊、數(shù)據(jù)庫管理模塊、質(zhì)量跟蹤模塊以及綜合應(yīng)用模塊（圖2）。系統(tǒng)啟動后，工作人員需要根據(jù)已分配賬號登錄系統(tǒng)，為滿足不同角色對系統(tǒng)的使用目的，不同賬號類型被分配了不同權(quán)限的數(shù)據(jù)查看與修改權(quán)限方式（例如甲方領(lǐng)導(dǎo)擁有對錄井綜合情況進(jìn)行查看并進(jìn)行數(shù)據(jù)修改權(quán)利、乙方開發(fā)人員需要對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)工作即擔(dān)任管理員角色，錄井工作人員是系統(tǒng)的主要使用群體，但是其僅擁有對系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的查看與導(dǎo)入權(quán)利，因此其權(quán)限也最小）。數(shù)據(jù)采集模塊與數(shù)據(jù)傳輸模塊的結(jié)合完成了整個錄井活動中產(chǎn)生的所有動靜態(tài)數(shù)據(jù)的采集與轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)。而資料整理模塊則負(fù)責(zé)根據(jù)中石油發(fā)布的128-2020標(biāo)準(zhǔn)對數(shù)據(jù)進(jìn)行分門別類，最終形成規(guī)范化的數(shù)據(jù)表格。數(shù)據(jù)庫管理模塊囊括了原始資料數(shù)據(jù)庫、實時資料數(shù)據(jù)庫與大數(shù)據(jù)中心，是整個系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的存儲倉庫，扮演著中流砥柱的角色。質(zhì)量跟蹤模塊則完成了上文中提到的對井場綜合錄井儀工作狀態(tài)的實時追蹤以及異常情況的遠(yuǎn)程監(jiān)測預(yù)警任務(wù)。LDIMP系統(tǒng)中的大數(shù)據(jù)中心唯一服務(wù)于綜合應(yīng)用模塊，該模塊中包含了錄井過程中的所有精確數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以做到對測井過程的情況預(yù)測與實時跟蹤，并以此作為基礎(chǔ)實現(xiàn)測井作業(yè)的自動驗收。

3.1 數(shù)據(jù)采集模塊

該模塊對錄井活動中產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，主要包括基礎(chǔ)資料，地質(zhì)錄井以及評價錄井三個方面的內(nèi)容。其中基礎(chǔ)資料包括但不限于基本數(shù)據(jù)、施工隊伍、套管設(shè)計等;地質(zhì)錄井資料包括但不限于巖屑描述、地質(zhì)分層、鉆井取芯描述、特殊工況標(biāo)注等;評價錄井資料包括但不限于泥頁巖密度分析、碳酸鹽含量分析、核磁共振錄井以及自然伽馬能譜錄井等。以上提到的錄井?dāng)?shù)據(jù)都可以分門別類為靜態(tài)數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)采集方式主要為人工錄入以及外部表格導(dǎo)入;動態(tài)數(shù)據(jù)采集方式為存儲設(shè)備直接導(dǎo)入或遠(yuǎn)程接口導(dǎo)入。

1）靜態(tài)數(shù)據(jù)采集：對于施工隊伍信息以及套管信息等工程中需要的基本數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)有兩套解決方案，首先對于系統(tǒng)陌生資料，因其并不存在歷史記錄，這時就需要工作人員手動將這部分信息輸入到系統(tǒng)中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)的持久化處理（圖3）。其次，如果系統(tǒng)面對的是老舊項目的數(shù)據(jù)采集任務(wù)，其可以通過Excel對數(shù)據(jù)進(jìn)行導(dǎo)入，本系統(tǒng)整合EasyExcel對表格數(shù)據(jù)進(jìn)行處理（包含導(dǎo)入導(dǎo)出功能），工作人員可以直接通過系統(tǒng)中的導(dǎo)入數(shù)據(jù)按鈕將Excel表格中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入到系統(tǒng)中的原始數(shù)據(jù)庫（圖4）。

2）動態(tài)數(shù)據(jù)采集：動態(tài)數(shù)據(jù)采集與隨鉆導(dǎo)入數(shù)據(jù)是相互綁定的關(guān)系，本功能的實現(xiàn)主要依賴于衛(wèi)星通信與計算機網(wǎng)絡(luò)通信。綜合錄井儀在錄井現(xiàn)場進(jìn)行錄井作業(yè)時會將數(shù)據(jù)存儲到錄井儀自帶的存儲器與數(shù)據(jù)庫中[3]，這時需要對綜合錄井儀數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取并通過衛(wèi)星通信將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到基地的實時數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而使系統(tǒng)按照128標(biāo)準(zhǔn)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理。

3.2 資料整理模塊

1）自動整理數(shù)據(jù)：當(dāng)數(shù)據(jù)通過衛(wèi)星通信傳輸?shù)竭_(dá)基地后，這些數(shù)據(jù)會按照系統(tǒng)給定的128標(biāo)準(zhǔn)自動寫入與之對應(yīng)的實時數(shù)據(jù)庫表格中，而這就是自動整理數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容。當(dāng)數(shù)據(jù)全部導(dǎo)入之后，系統(tǒng)可以根據(jù)錄井作業(yè)需求生成9表2圖，分別為基本數(shù)據(jù)表、錄井工作量統(tǒng)計表、地層分層數(shù)據(jù)表、油氣顯示統(tǒng)計表、鉆井液性能分段統(tǒng)計表、測井項目統(tǒng)計表、鉆井取芯統(tǒng)計表、井壁取心統(tǒng)計表、分析化驗樣品統(tǒng)計表以及錄井綜合圖和鉆井取芯錄井圖。

2）手動調(diào)整數(shù)據(jù)：毫無疑問，系統(tǒng)自動整理數(shù)據(jù)在減少工作人員工作負(fù)擔(dān)的同時提高了錄井效率，但非常不幸的是，受井場現(xiàn)場干擾、衛(wèi)星傳輸信號以及計算機網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的影響，系統(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)不一定是完全精確的。由于系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)要負(fù)責(zé)為質(zhì)量跟蹤模塊提供初始數(shù)據(jù)，因而如果放縱問題數(shù)據(jù)流向下一模塊，會對錄井質(zhì)量造成不可估計的嚴(yán)重影響。由此系統(tǒng)提供了手動調(diào)整修改數(shù)據(jù)的功能，當(dāng)管理人員發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)收集的錄井?dāng)?shù)據(jù)與實際測井?dāng)?shù)據(jù)有較大出入時，他們就要手動將誤差數(shù)據(jù)糾正成為正確數(shù)據(jù)并將修正后的數(shù)據(jù)從實時數(shù)據(jù)庫上傳到大數(shù)據(jù)中心。手動調(diào)整數(shù)據(jù)具有重要意義，只有發(fā)現(xiàn)誤差數(shù)據(jù)并進(jìn)行糾正，系統(tǒng)才會不斷地改進(jìn)，從而使提高下一次錄井評價質(zhì)量。

3.3 數(shù)據(jù)庫管理模塊

該模塊對原始資料數(shù)據(jù)庫、實時資料數(shù)據(jù)庫以及大數(shù)據(jù)中心三個數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一集中式管理。其中原始資料數(shù)據(jù)庫中存放的是與錄井活動相關(guān)的所有靜態(tài)數(shù)據(jù)，包括手動錄入的基礎(chǔ)信息以及系統(tǒng)導(dǎo)入的表格、文檔與視頻資料等。受工作性質(zhì)制約，靜態(tài)數(shù)據(jù)一經(jīng)導(dǎo)入便不可由當(dāng)前工作人員修改，若數(shù)據(jù)錄入產(chǎn)生差錯，只能向上級領(lǐng)導(dǎo)報備對錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行糾正;實時資料數(shù)據(jù)庫中保存錄井工作進(jìn)行過程中通過衛(wèi)星通信傳輸?shù)交氐碾S鉆動態(tài)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)會對這部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取從而繪制動態(tài)隨鉆圖。大數(shù)據(jù)中心中保存的是各口井的準(zhǔn)確資料，其作用是通過對準(zhǔn)確數(shù)據(jù)進(jìn)行的分析，對測井質(zhì)量進(jìn)行預(yù)測，也因此該數(shù)據(jù)庫不會保存正在進(jìn)行錄井作業(yè)的井?dāng)?shù)據(jù)。

3.4 質(zhì)量跟蹤模塊

質(zhì)量跟蹤模塊是該系統(tǒng)的重要模塊，通過實時數(shù)據(jù)采集，系統(tǒng)會對已收集到的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行渲染繪制成圖并在web端發(fā)布，從而完成對錄井現(xiàn)場的儀器狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的任務(wù)，實現(xiàn)鉆井進(jìn)度跟蹤、評價錄井解釋、隨鉆壓力監(jiān)測以及儲層評價應(yīng)用等。圖5為模擬動態(tài)跟蹤鉆井深度。

3.5 綜合應(yīng)用模塊

綜合應(yīng)用模塊主要完成數(shù)據(jù)分析與自動驗收的任務(wù)，當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行資料整理時，在其將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)上傳到數(shù)據(jù)中心之前，會生成一個測井準(zhǔn)確數(shù)據(jù)和錄井設(shè)計數(shù)據(jù)比對的結(jié)果，通過設(shè)置誤差范圍并進(jìn)行分析，系統(tǒng)可以得到一批合格與不合格的數(shù)據(jù)。由此建立大數(shù)據(jù)中心，工作人員可以對某口井的錄井質(zhì)量給出評價并預(yù)測在實際測井時將會出現(xiàn)的狀況。因此，參考大數(shù)據(jù)的預(yù)測結(jié)果，可以對測井過程進(jìn)行跟蹤，從而實現(xiàn)自動驗收。圖6為錄井預(yù)測曲線與測井實際曲線的對比圖。

4 平臺關(guān)鍵問題及解決方法

4.1 規(guī)范化的數(shù)據(jù)錄入

由于目前中石油管理下的16個油田公司所使用的錄井儀廠家和型號不同，這給系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集任務(wù)設(shè)置了障礙，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)的規(guī)范化錄入成為首要解決的問題。

1）利用相應(yīng)接口直接讀取綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)：放眼國內(nèi)外，各家油田公司使用的綜合錄井儀規(guī)格多達(dá)幾十種，錄井?dāng)?shù)據(jù)大部分保存在綜合錄井儀自身集成的Access、SQL Server等數(shù)據(jù)庫中[3]，受綜合錄井儀型號不同的影響，其數(shù)據(jù)格式以及存儲標(biāo)準(zhǔn)也各式各樣。為此，系統(tǒng)針對國內(nèi)錄井隊伍中常見的24種綜合錄井儀設(shè)計開發(fā)數(shù)據(jù)讀取接口，以此實現(xiàn)將錄井現(xiàn)場的不同格式數(shù)據(jù)存儲到統(tǒng)一的綜合數(shù)據(jù)庫中。

2）利用存儲設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)移：一般來說，鉆井信息存儲在綜合錄井儀自身攜帶的數(shù)據(jù)庫中，對于老舊項目來說，若想維護(hù)其歷史數(shù)據(jù)，則要對其進(jìn)行采集，這時需要工作人員手動將綜合錄井儀數(shù)據(jù)庫中的錄井?dāng)?shù)據(jù)導(dǎo)出到U盤或其他電子存儲設(shè)備中并以此作為中轉(zhuǎn)設(shè)備將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到原始資料數(shù)據(jù)庫中。

4.2 同步化的成圖展示

系統(tǒng)質(zhì)量跟蹤模塊中具備成圖展示的功能，即在測井時，數(shù)據(jù)可以跟上鉆頭，在鉆頭挖到什么深度，橫向還是縱向能取到石油。當(dāng)把這一系列的數(shù)據(jù)采集起來后，系統(tǒng)可以在計算機上面繪出具體實時圖像，亦即實現(xiàn)數(shù)圖聯(lián)動，這也是我們將要面臨的一個重難點。

1）利用衛(wèi)星通信將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到實時數(shù)據(jù)庫中：同步化的成圖展示，顧名思義，其重點在于數(shù)據(jù)同步與成圖展示，由于錄井作業(yè)大多位于野外現(xiàn)場，而受制于基站建設(shè)普及程度，導(dǎo)致其網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量不比城區(qū)，因此，如何將數(shù)據(jù)實時進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)成為首要解決的問題。系統(tǒng)選擇以基地服務(wù)器為集群，以衛(wèi)星為通信節(jié)點，實時收集轉(zhuǎn)發(fā)綜合錄井儀自帶數(shù)據(jù)庫中的隨鉆數(shù)據(jù)到基地中的實時數(shù)據(jù)庫。

2）使用E-charts對數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理：系統(tǒng)對實時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時讀取并處理分析，然后使用E-charts對分析處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行成圖繪制，最后通過計算機網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)的成圖展示在web發(fā)布端?？紤]到成圖繪制的實時性，系統(tǒng)每隔1s便會對實時數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)進(jìn)行再次讀取從而獲得最新數(shù)據(jù)，然后對web端的成圖重新進(jìn)行新數(shù)據(jù)的渲染。以此系統(tǒng)便實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步與成圖展示功能（圖3）。

5 結(jié)束語

石油工業(yè)歷史上的每一次飛躍都得益于技術(shù)革命的推動。抓住數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化帶來的歷史機遇，石油錄井行業(yè)將逐步實現(xiàn)錄井?dāng)?shù)據(jù)的及時采集、快速整理、準(zhǔn)確評價、深度預(yù)測、科學(xué)決策的目標(biāo)，并將成為推動錄測井技術(shù)發(fā)展和改革、加快錄測井行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、提升行業(yè)地位和作用的巨大引擎[2]。此系統(tǒng)的成功落實對石油行業(yè)在數(shù)據(jù)的規(guī)范化整合以及處理?方面具有重要意義，屆時，資源的互換和交流會實現(xiàn)零轉(zhuǎn)化、低延遲，解決問題的方法和手段會更加多樣化，速度和結(jié)論也會空前迅速和有效，以大數(shù)據(jù)處理實際問題已成為當(dāng)今社會的必然趨勢，基于大數(shù)據(jù)來解決實際問題，也可以提高處理新問題時的可行性和科學(xué)性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李義.井場數(shù)據(jù)采集管理及綜合應(yīng)用方法研究[J].信息系統(tǒng)工程，2020（4）：49-50.

[2] 閻榮輝，黃子艦，楊永強，等.“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的智慧錄井系統(tǒng)應(yīng)用探索[J].錄井工程，2020，31（2）：1-5.

[3] 王建梅.錄井隨鉆自動解釋評價系統(tǒng)的研制與開發(fā)[J].錄井工程，2017，28（3）：122-126.

[4] 嚴(yán)永慧.基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的錄井完井資料處理與驗收[J].江漢石油職工大學(xué)學(xué)報，2017，30（1）：51-54.

[5] 汪福勇，邢會民，趙建平，等.地質(zhì)錄井一體化數(shù)據(jù)管理平臺研究與應(yīng)用[J].錄井工程，2012，23（1）：68-71，80.

【通聯(lián)編輯：謝媛媛】