基于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理的質(zhì)控平臺(tái)研發(fā)

劉勝 李徯徯 蔣震 萬(wàn)鑫

摘? 要：隨著我國(guó)企業(yè)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展與石油勘探工作的持續(xù)深入，石油石化企業(yè)在生產(chǎn)管理智能化和勘測(cè)場(chǎng)景多樣化等方面面臨著更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題，塔里木油田企業(yè)將儲(chǔ)層預(yù)測(cè)工作劃分成巖石物理、正演模擬、特殊處理及屬性分析、疊后反演、疊前反演5個(gè)工序，通過(guò)工作流程的分布式優(yōu)化推動(dòng)全局最優(yōu)，在降低解釋工作復(fù)雜度的同時(shí)，縮短項(xiàng)目的處理周期。在此基礎(chǔ)上，針對(duì)各質(zhì)控點(diǎn)制定詳細(xì)的處理工藝和精度要求，結(jié)合GeoEast-iEco數(shù)據(jù)解釋系統(tǒng)，研發(fā)一套智能質(zhì)控平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的高效率和高質(zhì)量質(zhì)控。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)層預(yù)測(cè); 分布式處理; 智能質(zhì)控；精度；質(zhì)控效率

中圖分類(lèi)號(hào)：P618.1? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? 文章編號(hào)：2095-2945（2024）08-0024-05

Abstract： With the continuous development of enterprise information construction in China and the continuous deepening of oil exploration， petroleum and petrochemical enterprises are facing more severe challenges in the aspects of intelligent production management and diversification of survey scenes. In order to deal with these problems， the Tarim Oilfield Company divided the reservoir prediction work into five processes： petrophysics， forward simulation， special treatment and attribute analysis， post-stack inversion， and prestack inversion， and promoted the global optimization through the distributed optimization of workflow， while reducing the complexity of interpretation and shortening the processing cycle of the project. On this basis， this study made detailed processing technology and posed precision requirements for each quality control point and， combined with GeoEast-iEco data interpretation system， developed a set of intelligent quality control platform， in order to achieve high efficiency and high quality quality control of reservoir prediction.

Keywords： reservoir prediction; distributed processing; intelligent quality control; accuracy; quality control efficiency

近年來(lái)，隨著我國(guó)的石油勘探工作向復(fù)雜油氣藏[1]發(fā)展，對(duì)地下地質(zhì)體速度求取精度的要求越來(lái)越高，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的需求也日益增加。塔里木油田自2021年以來(lái)，平均每年負(fù)責(zé)近20多個(gè)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)控工作，每個(gè)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)項(xiàng)目包括15個(gè)以上過(guò)程成果數(shù)據(jù)體需要質(zhì)控，工作量巨大。傳統(tǒng)的人工質(zhì)控方式存在質(zhì)控過(guò)程繁瑣化、質(zhì)控結(jié)果主觀化、質(zhì)控效率低等問(wèn)題。為此，本文提出了一種基于分布式處理的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控系統(tǒng)。本系統(tǒng)在確保數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性和完整性的同時(shí)，提高處理效率和保證結(jié)果質(zhì)量。

傳統(tǒng)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)項(xiàng)目通常由單獨(dú)的承包商來(lái)閉環(huán)處理其對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)全流程工作，包括巖石物理、正演模擬以及特殊處理及屬性分析等其他過(guò)程[2]。其中，特殊處理主要用于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)增強(qiáng)，而其他過(guò)程則用于信息分析和解釋。工區(qū)閉環(huán)的處理模式能滿(mǎn)足一般的石油勘探工作，但其存在“木桶效應(yīng)”，在探索成熟區(qū)域鄰近區(qū)及新區(qū)時(shí)，面臨著解釋周期不可控以及結(jié)果質(zhì)量低等問(wèn)題[3]。

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的安全傳輸方面，由于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)[4]的保密性，確保項(xiàng)目雙方網(wǎng)絡(luò)通暢的同時(shí)，需要保障數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中的安全性和完整性。虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Network，VPN）是一種通過(guò)在客戶(hù)機(jī)與網(wǎng)關(guān)之間建立加密的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接的虛擬技術(shù)，可以確保數(shù)據(jù)在經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)的安全性。然而，對(duì)于非頁(yè)面端的數(shù)據(jù)訪問(wèn)，傳統(tǒng)的質(zhì)控平臺(tái)通常依賴(lài)額外的應(yīng)用軟件進(jìn)行轉(zhuǎn)換，無(wú)法實(shí)現(xiàn)端到端的安全傳輸。

針對(duì)以上原因，本文基于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理新模式，結(jié)合GeoEast-iEco[5]數(shù)據(jù)解釋和處理平臺(tái)，構(gòu)建了網(wǎng)頁(yè)端一體化智能質(zhì)控平臺(tái)。該平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)處理的在線質(zhì)控功能，能夠一鍵生成質(zhì)檢表和質(zhì)量控制報(bào)告，并支持質(zhì)控項(xiàng)目的在線作業(yè)。同時(shí)，平臺(tái)建立了三級(jí)質(zhì)檢在線管理等功能，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控流程的一體化和智能化。此外，通過(guò)建立項(xiàng)目專(zhuān)用的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)部署，遠(yuǎn)程用戶(hù)可以獲得安全接入地址，確保數(shù)據(jù)訪問(wèn)的安全性和保密性。

1? 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)控新模式

隨著勘探工作的持續(xù)進(jìn)行，所面臨的工作環(huán)境日益復(fù)雜，其難度也在不斷增加[6]。為了更有效地質(zhì)控這些數(shù)據(jù)，本文提出了一種基于分布式處理平臺(tái)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)通過(guò)將儲(chǔ)層預(yù)測(cè)全流程劃分為5個(gè)工序、15個(gè)質(zhì)控任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控流程的一體化和智能化。

1.1? 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理

在本系統(tǒng)中，儲(chǔ)層預(yù)測(cè)包括5個(gè)主要步驟：巖石物理、正演模擬、特殊處理及屬性分析、疊后反演和疊前反演。在巖石物理階段，采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)清洗和校正技術(shù)，以確保數(shù)據(jù)的質(zhì)量和準(zhǔn)確性。在正演模擬、特殊處理及屬性分析階段，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和分布式計(jì)算框架，處理儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。在其他解釋階段，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，以更準(zhǔn)確地獲取層速度等信息。最后，在質(zhì)控階段，使用基于分布式處理平臺(tái)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控系統(tǒng)，監(jiān)控和控制數(shù)據(jù)處理的質(zhì)量和效率。

1.2? 儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控系統(tǒng)處理技術(shù)與精度要求

儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控系統(tǒng)基于分布式處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的全流程質(zhì)控。系統(tǒng)在每個(gè)處理階段設(shè)置質(zhì)控點(diǎn)，并通過(guò)質(zhì)控任務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)解釋進(jìn)行監(jiān)控和優(yōu)化。通過(guò)這種方式，保證數(shù)據(jù)解釋質(zhì)量的同時(shí)，提高項(xiàng)目周轉(zhuǎn)的效率。

根據(jù)多年的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)[7]，針對(duì)塔里木盆地的實(shí)際勘探場(chǎng)景，本文在儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理的基礎(chǔ)上，制定了總體處理技術(shù)要求和過(guò)程質(zhì)控要求，并從定性和定量2方面對(duì)工作精度要求制定了具體的質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)塔里木盆地的實(shí)際場(chǎng)景需求，結(jié)合以往的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)經(jīng)驗(yàn)[8]，制定了適用于該地區(qū)的儲(chǔ)層預(yù)測(cè)質(zhì)控流程，并梳理了重點(diǎn)試驗(yàn)參數(shù)。此外，還統(tǒng)一規(guī)定了相應(yīng)的測(cè)試范圍和區(qū)域的基準(zhǔn)參數(shù)[9]。表1展示了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)技術(shù)的部分要求，從而保障儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的高質(zhì)量，對(duì)各個(gè)質(zhì)控模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行具體化和模塊化。

1.3? 過(guò)程質(zhì)控要求

對(duì)于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，以往質(zhì)控方式人為主觀判斷的因素較多，對(duì)質(zhì)控結(jié)果存在一定程度干擾。通過(guò)三級(jí)質(zhì)檢的方式，可以極大降低人為因素所帶來(lái)的影響，以改善抽檢的質(zhì)量[10]。為了確保儲(chǔ)層預(yù)測(cè)的高質(zhì)量，針對(duì)每個(gè)項(xiàng)目采用三級(jí)質(zhì)檢的方式完成項(xiàng)目檢驗(yàn)，明確規(guī)定各個(gè)任務(wù)的關(guān)鍵步驟的檢驗(yàn)點(diǎn)，制定合格標(biāo)準(zhǔn)以及不同級(jí)別的抽檢率標(biāo)準(zhǔn)，具體質(zhì)檢流程如下。

一級(jí)質(zhì)檢：由項(xiàng)目承包商自行進(jìn)行自檢，確保自檢率達(dá)到100%。

二級(jí)質(zhì)檢：由項(xiàng)目監(jiān)督方進(jìn)行抽檢，抽檢率不低于工序中定義的抽檢率要求。

三級(jí)質(zhì)檢：由專(zhuān)業(yè)化小組進(jìn)行抽檢，抽檢率不低于工序中定義的抽檢率要求。

同時(shí)，對(duì)每個(gè)質(zhì)控點(diǎn)賦予不同的權(quán)重，以便根據(jù)各個(gè)質(zhì)控點(diǎn)的考核情況進(jìn)行綜合量化評(píng)價(jià)。按照從上到下逐級(jí)抽檢的方式，最終的合格率將根據(jù)三級(jí)質(zhì)檢的合格率相乘得出。

2? 智能質(zhì)控平臺(tái)建設(shè)

基于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理的組織模式，在降低勘探工作難度的同時(shí)，縮短了整體工作周期。然而，在質(zhì)控方面，傳統(tǒng)的質(zhì)控工作由于沒(méi)有統(tǒng)一的處理軟件，數(shù)據(jù)需要在不同平臺(tái)軟件之間進(jìn)行傳輸[11]，造成資源浪費(fèi)的同時(shí)，也大大影響了工作人員的質(zhì)控效率以及項(xiàng)目的進(jìn)度。同時(shí)，現(xiàn)有的質(zhì)檢方式大都采用線下的方式進(jìn)行，這導(dǎo)致了質(zhì)控流程冗長(zhǎng)、數(shù)據(jù)遷移困難等問(wèn)題。為了解決以上問(wèn)題，本文基于儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理的組織模式搭建一體化智能質(zhì)控平臺(tái)，以實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)處理項(xiàng)目的在線遠(yuǎn)程質(zhì)控，保障整個(gè)質(zhì)控流程的質(zhì)量和效率。

2.1? 總體設(shè)計(jì)

一體化智能質(zhì)控平臺(tái)的搭建從數(shù)據(jù)載入、功能構(gòu)建、用戶(hù)定制以及應(yīng)用效果四個(gè)方面進(jìn)行考慮。在數(shù)據(jù)載入方面，對(duì)于GeoEast-iEco平臺(tái)所處理的數(shù)據(jù)進(jìn)行在線載入，而其他處理軟件則需要離線載入；在功能構(gòu)建方面，實(shí)現(xiàn)質(zhì)檢進(jìn)度管理、質(zhì)控報(bào)告及質(zhì)檢記錄等功能；在用戶(hù)定制方面，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目承包商、監(jiān)督方以及監(jiān)督用戶(hù)聯(lián)合保障質(zhì)檢；在應(yīng)用效果方面，實(shí)現(xiàn)在線遠(yuǎn)程質(zhì)控、質(zhì)控結(jié)果展示和定量評(píng)價(jià)。

2.2? 技術(shù)框架

為了提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)控的效率，本文基于GeoEast-iEco平臺(tái)搭建了一個(gè)并行計(jì)算結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括存儲(chǔ)層、資源管理與作業(yè)調(diào)度層、并行框架層、質(zhì)檢算法層以及交互層。

在存儲(chǔ)層方面，采用了多維度動(dòng)態(tài)道頭索引機(jī)制、緩存機(jī)制以及分布式讀寫(xiě)機(jī)制，以實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)讀取的能力。資源管理與作業(yè)調(diào)度層利用集群資源管理技術(shù)，確保算法能夠快速執(zhí)行。并行框架層負(fù)責(zé)批量計(jì)算各類(lèi)質(zhì)檢模塊。質(zhì)檢算法層則負(fù)責(zé)進(jìn)行質(zhì)檢的定量計(jì)算。最后，交互層采用GeoToolkit組件[12]為用戶(hù)提供各類(lèi)地震成像展示、質(zhì)檢報(bào)告生成等交互功能。

通過(guò)這樣的并行計(jì)算結(jié)構(gòu)，能夠提高儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)處理的效率，使得儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)檢工作更加高效準(zhǔn)確。

為確保儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的安全性和完整性，采取了一系列安全措施。首先，部署了一個(gè)專(zhuān)用的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，使甲方員工能夠安全地訪問(wèn)乙方公司的內(nèi)部質(zhì)控平臺(tái)服務(wù)器和Geoeast服務(wù)器，同時(shí)滿(mǎn)足甲方質(zhì)檢員異地訪問(wèn)的需求。

在實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)時(shí)，乙方公司在公網(wǎng)IP上部署一個(gè)VPN路由器[13]，以便快速、便捷地實(shí)現(xiàn)異地用戶(hù)對(duì)乙方公司內(nèi)網(wǎng)的訪問(wèn)。不論用戶(hù)是在手機(jī)終端還是其他區(qū)域局域網(wǎng)用戶(hù)，都可以通過(guò)PPTP/L2TP協(xié)議進(jìn)行訪問(wèn)，并且訪問(wèn)數(shù)據(jù)會(huì)進(jìn)行加密，直接進(jìn)入公司內(nèi)網(wǎng)的質(zhì)控平臺(tái)服務(wù)器，從而實(shí)現(xiàn)協(xié)同工作。

通過(guò)這樣的安全措施，能夠確保儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)在項(xiàng)目雙方網(wǎng)絡(luò)中的暢通無(wú)阻，同時(shí)保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。用戶(hù)可以安心地進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問(wèn)，并參與質(zhì)控工作。

2.3? 質(zhì)控作業(yè)批處理

對(duì)于質(zhì)控作業(yè)的批處理，基于MapReduce框架[14]Map階段負(fù)責(zé)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊處理，而Reduce階段負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的歸并處理。通過(guò)這種方式，可以有效地完成質(zhì)控作業(yè)的批處理。

用戶(hù)可以通過(guò)前端界面監(jiān)管作業(yè)參數(shù)和狀態(tài)，查看儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和質(zhì)控項(xiàng)目的展示等功能。通過(guò)這個(gè)前端網(wǎng)頁(yè)，用戶(hù)可以方便地管理和監(jiān)控質(zhì)控作業(yè)的進(jìn)度，并且查看相關(guān)數(shù)據(jù)和項(xiàng)目的展示。

3? 實(shí)現(xiàn)效果

3.1? 全量質(zhì)控

根據(jù)質(zhì)控指標(biāo)以及定量檢測(cè)質(zhì)控要求，從點(diǎn)、線、面及切片4個(gè)維度對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行效果的對(duì)比分析。圖1的左側(cè)展示了執(zhí)行波場(chǎng)分離后的Z分量在去噪前后時(shí)的對(duì)比，圖的右側(cè)展示了Z分量[15]在去噪前后的單炮信噪比，從圖中可以看出，Z分量的噪聲在去噪后從53.88%降低為44.07%，而信號(hào)占比從45.61%提高到55.32%?；谂幚硭惴K和內(nèi)置信噪比計(jì)算模塊，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)的快速信噪比分析計(jì)算；同時(shí)在Web前端頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)分布式遠(yuǎn)程信噪比分析計(jì)算功能，滿(mǎn)足了儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)處理解釋過(guò)程質(zhì)量控制對(duì)信噪比分析計(jì)算的需求。

在測(cè)井時(shí)獲得的曲線，可反映出不同巖性、層位特征，相同區(qū)域測(cè)井曲線反映了本區(qū)域的地質(zhì)特征，具有一定的規(guī)律性，通過(guò)定性展示特定區(qū)域的聯(lián)井曲線可以對(duì)測(cè)井曲線質(zhì)量進(jìn)行定性質(zhì)控。圖2展示了巖石物理質(zhì)控中的測(cè)井曲線[16]圖，其中，數(shù)據(jù)源為縱波層速度、橫波層速度、密度曲線等，可以定性分析測(cè)井曲線特征與巖性的吻合程度，為后續(xù)處理解釋工作提供了質(zhì)量參考。

3.2? 三級(jí)質(zhì)檢在線管理

經(jīng)由本平臺(tái)創(chuàng)建的質(zhì)控項(xiàng)目支持三級(jí)質(zhì)檢的線上管理，質(zhì)控項(xiàng)目信息包括油田質(zhì)檢人員、項(xiàng)目承包人員以及專(zhuān)業(yè)監(jiān)督人員，由甲方提供質(zhì)檢需求，乙方進(jìn)行質(zhì)控意見(jiàn)的在線反饋，數(shù)據(jù)經(jīng)由內(nèi)部專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)，并通過(guò)質(zhì)控平臺(tái)查看相關(guān)質(zhì)控?cái)?shù)據(jù)報(bào)告以進(jìn)行在線審核。

3.3? 質(zhì)控報(bào)告在線生成

傳統(tǒng)的質(zhì)控記錄工作通常是線下進(jìn)行的，工作人員需要依賴(lài)專(zhuān)業(yè)軟件來(lái)記錄質(zhì)檢數(shù)據(jù)，例如質(zhì)檢數(shù)量、合格率等，并且需要進(jìn)行線下的人工簽字。為了解決這個(gè)問(wèn)題，智能質(zhì)控平臺(tái)構(gòu)建了一個(gè)網(wǎng)頁(yè)端的系統(tǒng)，可以在線生成質(zhì)檢記錄和質(zhì)控報(bào)告。

針對(duì)質(zhì)檢過(guò)程的在線記錄，系統(tǒng)能夠自動(dòng)獲取質(zhì)檢用戶(hù)的信息以及所有的操作，并生成質(zhì)檢記錄表。在這個(gè)過(guò)程中，系統(tǒng)會(huì)完成定量質(zhì)控，而質(zhì)檢人員則負(fù)責(zé)定性判斷。質(zhì)檢表中的關(guān)鍵字段由平臺(tái)根據(jù)相應(yīng)的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成，這不僅提高了質(zhì)控處理的效率，也避免了人為主觀因素的影響。

另外，針對(duì)質(zhì)控報(bào)告的在線生成，平臺(tái)會(huì)將質(zhì)控點(diǎn)的處理數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并按照指定的模板生成相應(yīng)的質(zhì)控報(bào)告文檔。報(bào)告中會(huì)說(shuō)明檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)以及質(zhì)控結(jié)果是否合格，從而簡(jiǎn)化了工作人員的報(bào)告流程。

4? 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)儲(chǔ)層預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)分布式處理組織模式的探索，成功地制定了質(zhì)控處理技術(shù)體系，并在此基礎(chǔ)上搭建了一體化智能質(zhì)控平臺(tái)。平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了在線質(zhì)控、遠(yuǎn)程質(zhì)控、三級(jí)質(zhì)檢在線管理、質(zhì)控報(bào)告和質(zhì)檢記錄的在線生成等功能，大大提高了質(zhì)量和效率。研究結(jié)果表明，智能質(zhì)控平臺(tái)對(duì)于改善質(zhì)控流程、提升效率和質(zhì)量具有重大價(jià)值。后續(xù)將進(jìn)一步探索這個(gè)領(lǐng)域，包括利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)如ResNet和GAN等深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)提高質(zhì)控處理結(jié)果的精度。

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