地質(zhì)工程一體化導(dǎo)向系統(tǒng)1.0構(gòu)建研究

駱新穎?謝寅溥?陶俊亦

摘要：地質(zhì)工程一體化涵蓋了地質(zhì)、物探、鉆井、錄井等專業(yè)領(lǐng)域，涉及海量不同類型的數(shù)據(jù)。通過集成相關(guān)成熟應(yīng)用模塊與研發(fā)升級配套功能，初步構(gòu)建地質(zhì)工程一體化的數(shù)據(jù)湖和協(xié)同辦公平臺，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲及模型標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)訪問接口，實現(xiàn)各鉆探井場數(shù)據(jù)、圖件實時動態(tài)瀏覽、報表自動統(tǒng)計生成、成果共享、數(shù)據(jù)互通互用、成果結(jié)合應(yīng)用等內(nèi)容，后方全面覆蓋各鉆探、各地區(qū)重點探井及水平井地質(zhì)導(dǎo)向動態(tài)，具備遠(yuǎn)程跟蹤支持與多專業(yè)相結(jié)合的指揮決策能力，進(jìn)一步促進(jìn)工程地質(zhì)一體化理念有形化。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；工程；一體化

一、前言

目前部分鉆探公司擁有獨立自研的地質(zhì)導(dǎo)向系統(tǒng)，可以滿足頁巖氣水平井開采的基本需求。但是由于頁巖氣開發(fā)的地域限制，分布區(qū)域較為集中，在同一區(qū)塊往往存在多個服務(wù)單位進(jìn)行勘探開發(fā)。各服務(wù)單位間也普遍存在專業(yè)軟件類型眾多且不兼容、測量數(shù)據(jù)不一致、隨鉆過程中決策樣式多、歸檔資料不統(tǒng)一等問題[1]。因此，開發(fā)一套地質(zhì)工程一體化導(dǎo)向系統(tǒng)迫在眉睫，該平臺系統(tǒng)集數(shù)據(jù)填報、軌跡預(yù)測、單井綜合、三維軌跡、多井對比等功能為一體，實現(xiàn)遠(yuǎn)程導(dǎo)向理念與多專業(yè)相結(jié)合的指揮決策能力，降低了因地質(zhì)目標(biāo)不確定而帶來的鉆探風(fēng)險，為水平井鉆井過程提供地質(zhì)導(dǎo)向支持，體現(xiàn)前后方一體化、甲乙方一體化的技術(shù)理念。

二、系統(tǒng)建設(shè)原則

通過導(dǎo)向技術(shù)調(diào)研與發(fā)展分析，考慮服務(wù)對象的差異性，為滿足導(dǎo)向工作特點，同時考慮系統(tǒng)的先進(jìn)性、通用性、獨特性，確定系統(tǒng)建設(shè)全部以B/S端為最終目標(biāo)，打造真正的“多專業(yè)交互”導(dǎo)向工作平臺[2]。

1.工程技術(shù)應(yīng)用要服從地質(zhì)條件需求，地面工藝設(shè)施要服從地下油藏特征。

2.不搞重復(fù)建設(shè)。充分利用油田現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫資源（基礎(chǔ)庫、成果庫），充分利用已有的信息化建設(shè)成果和已有的成熟專業(yè)化軟件[3]。

3.平臺友好。要求做到界面友好、結(jié)構(gòu)友好、數(shù)據(jù)交換友好、軟件掛接友好。

4.可擴展。研究工區(qū)可擴展、專業(yè)接口可擴展、應(yīng)用軟件可擴展、核心參數(shù)項可擴展。

5.靈活介入。在油氣藏勘探開發(fā)的任何時間節(jié)點，都可以隨時介入，快速融合。

6.工程地質(zhì)一體化工作平臺建設(shè)過程中，充分集成應(yīng)用一些油田習(xí)慣使用的、成熟的、先進(jìn)的軟件和技術(shù)，結(jié)合過往使用過程中發(fā)現(xiàn)的問題和不足，開展針對性的二次開發(fā)，進(jìn)一步提高工作效率和質(zhì)量。

三、建立地質(zhì)導(dǎo)向數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)及數(shù)據(jù)訪問接口

明確了建設(shè)框架，Web應(yīng)用開發(fā)采用“HTML5 + vue + element-ui + jquery + zrender + echart+ canvas”的形式，Net Core WebAPI開發(fā)采用“ SqlSugar + log4net + autofac + swagger”形式，采用IIS部署發(fā)布。完成6個主要數(shù)據(jù)表的接口研發(fā)工作，滿足數(shù)據(jù)服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)的正常運行，具體方法如下：

1.擴充和完善現(xiàn)有地質(zhì)導(dǎo)向模型，建立地質(zhì)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型。

2.各錄井公司對自己現(xiàn)有的軟件進(jìn)行修改，并對自己地質(zhì)導(dǎo)向軟件模型（隨鉆跟蹤模型、多井對比模板）按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改、保存、上傳。

3.各錄井公司需修改自己專業(yè)結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)和系統(tǒng)中數(shù)據(jù)模型及數(shù)據(jù)保持一致。

4.采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口和對外服務(wù)接口，方便各類專業(yè)軟件接入，見圖1。

四、系統(tǒng)功能介紹

為符合既滿足現(xiàn)場導(dǎo)向應(yīng)用，同時滿足后方管理應(yīng)用的雙預(yù)期目標(biāo)，通過統(tǒng)一的底層數(shù)據(jù)來源，實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向數(shù)據(jù)圖件共享與導(dǎo)向任務(wù)發(fā)布、跟蹤全過程跟蹤管理的目的?；诖耍O(shè)計形成系統(tǒng)界面與功能按鈕流程邏輯。地質(zhì)工程一體化導(dǎo)向系統(tǒng)1.0包括“數(shù)據(jù)填報、地質(zhì)建模、軌跡預(yù)測、單井綜合、三維軌跡、多井對比”。

（一）數(shù)據(jù)填報模塊

該模塊主要是導(dǎo)向工作各類數(shù)據(jù)表的錄入與查詢，具體包括導(dǎo)向日報、井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、LWD數(shù)據(jù)、解釋成果數(shù)據(jù)、特殊數(shù)據(jù)、巖屑巖心數(shù)據(jù)、鉆井地質(zhì)數(shù)據(jù)、井眼軌跡調(diào)整，數(shù)據(jù)可通過模板文件形式進(jìn)行填報上傳，見圖2。

在井號搜索下面，為搜索井的導(dǎo)向日報列表，主要展示了各導(dǎo)向井的導(dǎo)向日報基本情況。可一目了然查詢到任務(wù)名、井號、日期、測斜井深、設(shè)計垂深、設(shè)計A點坐標(biāo)、設(shè)計B點坐標(biāo)、A點坐標(biāo)、B點坐標(biāo)、設(shè)計井深、當(dāng)前垂深、施工階段、設(shè)計層位、當(dāng)前層位、設(shè)計水平段長、實際水平段等信息。

（二）井眼軌跡計算模塊

井眼軌跡計算與預(yù)測模塊開發(fā)根據(jù)隨鉆測斜數(shù)據(jù)（曲率半徑法、最小曲率法）對軌跡進(jìn)行實時計算獲取當(dāng)前井眼軌跡數(shù)據(jù)，并能對井斜數(shù)據(jù)插值計算及預(yù)測，對造斜段提供軌跡設(shè)計及預(yù)測展示功能。用戶登錄EISS地質(zhì)導(dǎo)向應(yīng)用系統(tǒng)后，可點擊“軌跡預(yù)測”模塊，輸入井深、井斜角、方位角，點擊“計算”，可計算出包括各點的垂深、閉合方位、閉合距、視平移、水平位移、狗腿度、東坐標(biāo)、北坐標(biāo)、大地坐標(biāo)計算等，見圖3。

（三）單井綜合圖

該模塊包括巖屑錄井圖、元素錄井圖等單井圖形的研發(fā)與基礎(chǔ)，實現(xiàn)Web端的數(shù)據(jù)樣式自定義設(shè)置，自定義曲線及比列尺展示，剖面符號自定義繪制添加、刪除和修改巖性符號實現(xiàn)RESFORM的填充方式矢量放縮功能圖道及曲線的拖拉拽放功能靈活滿足不同預(yù)設(shè)模板的工作需要，提高快速成圖的線上應(yīng)用工作效率，見圖4。

（四）多井對比模塊

多井對比模塊主要是利用多口井?dāng)?shù)據(jù)庫中的綜合錄井資料、特殊錄井資料與測井資料通過該系統(tǒng)從橫向、縱向以及根據(jù)現(xiàn)場實際情況錄入切片方位，正確選擇傾斜方向、相切方位，從而通過后臺計算獲得地層真厚度計算值與地層傾角的計算值進(jìn)行多功能對比，能直觀了解熟悉鄰井巖性、分層、油氣水等成果性特征，從而實現(xiàn)了及時掌握本井鉆遇地層實時情況。該模塊提供連井剖面功能，通過現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)，以多井垂深對比圖為主要形式，用戶可以根據(jù)自己需求生成連井剖面功能，判斷分析當(dāng)前鉆遇層位，計算當(dāng)前地層傾角，進(jìn)而預(yù)測當(dāng)前情況下的著陸點深度?；谏细矘?biāo)志層的逐層卡取，逼近控制，不斷提高著陸點預(yù)測精度。支持不同分層類型、不同深度維度、不同對齊方式的多井對比，支持模板定制化，實現(xiàn)對多井進(jìn)行層位、巖性、剖面圖道的展示和分析，系統(tǒng)支持多井同時進(jìn)行新增對比層查看對比，用戶可以根據(jù)實際需求動態(tài)添加對比層，對比層能實現(xiàn)相互之間首尾連接，更直觀、一目了然。

（五）三維軌跡模塊

數(shù)據(jù)庫中存儲有豐富的井筒工程數(shù)據(jù)資源，包含測斜數(shù)據(jù)、井眼軌跡等全部鉆井工程數(shù)據(jù)，結(jié)合實鉆數(shù)據(jù)，將井斜、方位幾何學(xué)因素，在實際鉆井控制過程中結(jié)合了地質(zhì)、工程等因素綜合判斷，通過計算從當(dāng)前井底預(yù)測待鉆井眼軌跡是否能夠中靶，系統(tǒng)自動提取一體化數(shù)據(jù)庫內(nèi)井眼軌跡數(shù)據(jù)（包括勾選的鄰井和本井），計算生成三維井眼軌跡圖。鼠標(biāo)滾輪可以整體放大縮小生成的三維圖，按住鼠標(biāo)左鍵移動鼠標(biāo)可以旋轉(zhuǎn)三維圖，方便從不同角度直觀觀察各個井眼軌跡狀態(tài)。

（六）單井查詢

用戶點擊地質(zhì)導(dǎo)向數(shù)據(jù)發(fā)布與管理系統(tǒng)界面中的單井查詢，會打開地質(zhì)導(dǎo)向單井查詢界面。

1.查詢條件

用戶在左側(cè)查詢條件區(qū)域，按照提示，自定義施工起始日期、施工結(jié)束日期、選擇是否正鉆井或完成井、選擇鉆井公司及業(yè)主單位等限制條件查找目標(biāo)井。

2.單井?dāng)?shù)據(jù)

輸入搜索條件后，用戶點擊“查詢”按鈕，在單井?dāng)?shù)據(jù)區(qū)域出現(xiàn)對應(yīng)的單井列表。點擊井號前面的“+”后，展開單井?dāng)?shù)據(jù)列表，主要內(nèi)容包括“導(dǎo)向日報”“井基本數(shù)據(jù)”“LWD數(shù)據(jù)”“解釋成果數(shù)據(jù)”“特殊錄井?dāng)?shù)據(jù)”“巖屑巖心數(shù)據(jù)”“鉆井地質(zhì)數(shù)據(jù)”和“井眼軌跡調(diào)整”等模塊。

3.導(dǎo)向日報

用戶點擊導(dǎo)向日報按鈕后，在右邊的主界面展示當(dāng)前井的導(dǎo)向日報。單井導(dǎo)向日報由日期選擇及導(dǎo)向日報兩部分構(gòu)成。選擇日期進(jìn)入當(dāng)日的導(dǎo)向日報查詢，通過查看導(dǎo)向日報，可以詳細(xì)了解地質(zhì)導(dǎo)向井現(xiàn)場所填寫的日報信息。

4.井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

用戶點擊井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)前面的“+”，展開井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)列表。單井基礎(chǔ)數(shù)據(jù)由井基本數(shù)據(jù)、任務(wù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和地層分層數(shù)據(jù)三部分構(gòu)成。井基本數(shù)據(jù)詳細(xì)顯示當(dāng)前井的井基本數(shù)據(jù)，可以了解當(dāng)前井的如區(qū)塊信息、地理位置、構(gòu)造位置、坐標(biāo)信息、相對井位置等信息。

5.LWD數(shù)據(jù)

用戶點擊LWD數(shù)據(jù)前面的“+”，展開LWD數(shù)據(jù)列表，主要包括LWD數(shù)據(jù)、LWD井斜數(shù)據(jù)、隨鉆深度數(shù)據(jù)、隨鉆遲到數(shù)據(jù)、導(dǎo)向模型數(shù)據(jù)、成像數(shù)據(jù)等子數(shù)據(jù)。LWD數(shù)據(jù)展示當(dāng)前井的詳細(xì)LWD數(shù)據(jù)，包括狀態(tài)、井深、垂深、鉆頭位置、伽馬深度、伽馬垂深、平均伽馬等。LWD井斜數(shù)據(jù)展示當(dāng)前井LWD井斜詳細(xì)數(shù)據(jù)，包括井筒名、序號、井深、垂深、井斜角、方位角、閉合方位、閉合距、水平位移、視平移、狗腿度、北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、軌跡類型、備注等數(shù)據(jù)。隨鉆深度數(shù)據(jù)展示當(dāng)前井隨鉆深度數(shù)據(jù)，包括井筒名、井深、鉆頭位置、遲到井深、大鉤高度、鉆時、微鉆時、轉(zhuǎn)速、立壓、套壓、鉆壓、扭矩、排量等數(shù)據(jù)。隨鉆遲到數(shù)據(jù)顯示隨鉆氣測值及部分鉆井液性能信息，包括井筒名、井深、遲到井深、全烴、C1、C2、C3、IC4、NC4、IC5、NC5、密度、黏度、氯離子等數(shù)據(jù)。導(dǎo)向模型數(shù)據(jù)顯示導(dǎo)向模型的詳細(xì)數(shù)據(jù)。成像數(shù)據(jù)顯示數(shù)據(jù)模型成像數(shù)據(jù)，包括井筒號、密度深度、密度垂深、方位密度、伽瑪深度等數(shù)據(jù)。

6.解釋成果數(shù)據(jù)

解釋成果數(shù)據(jù)由巖性解釋數(shù)據(jù)、測井解釋數(shù)據(jù)、單項解釋數(shù)據(jù)三部分構(gòu)成。用戶點擊解釋成果數(shù)據(jù)前面的“+”，展開解釋成果數(shù)據(jù)列表。巖性解釋數(shù)據(jù)主要為分段巖性描述信息，包括歸位頂深、歸位底深、顏色、含油級別、巖石名稱、巖性綜述、提交人、審核人等內(nèi)容。測井解釋數(shù)據(jù)主要包含層位、開始井深、結(jié)束井深、厚度、有效厚度等信息。單項解釋數(shù)據(jù)包含解釋項目、層位、解釋頂井深、解釋低井深、解釋層位、提交人、審核人等信息。

五、系統(tǒng)應(yīng)用情況

地質(zhì)工程導(dǎo)向系統(tǒng)1.0上線運行以來充分考慮了不同地區(qū)、不同井場的現(xiàn)場鉆、錄、測參數(shù)種類差異特點，通過平臺在線自定義編輯，完善升級錄井?dāng)?shù)據(jù)共享與資料處理功能，實現(xiàn)了針對不同地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的多專業(yè)數(shù)據(jù)快速調(diào)用與靈活成圖分析應(yīng)用的需要，已初步推廣應(yīng)用，累計覆蓋10口井，系統(tǒng)穩(wěn)定，儲層箱體鉆遇率達(dá)95%以上，實現(xiàn)降本增效的目標(biāo)。同時，為地質(zhì)導(dǎo)向中心提供遠(yuǎn)程技術(shù)決策支持，應(yīng)用效果良好。

六、結(jié)語

地質(zhì)工程一體化導(dǎo)向系統(tǒng)1.0根據(jù)應(yīng)用數(shù)據(jù)類型與功能模塊需求，拓充完善現(xiàn)有EISS數(shù)據(jù)庫，建立結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)模型，實現(xiàn)統(tǒng)一存儲，為前端應(yīng)用調(diào)取提供基礎(chǔ)條件，推動了多方共同交互式遠(yuǎn)程導(dǎo)向目標(biāo)的開展，將地質(zhì)導(dǎo)向中隨鉆測井技術(shù)、工程應(yīng)用軟件與地質(zhì)導(dǎo)向師緊密結(jié)合，優(yōu)化了水平井井眼軌跡在儲層中的位置，將井軌跡置于“地質(zhì)+工程”甜點之內(nèi)，在高質(zhì)量地實現(xiàn)地質(zhì)目標(biāo)的同時，提高鉆完井施工的整體時效，達(dá)到既滿足地質(zhì)導(dǎo)向跟蹤應(yīng)用，又滿足后方導(dǎo)向管理應(yīng)用的雙重目的。

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