一胜利油田定向钻井轨迹管理系统设计

胡 睿

(中国石化胜利石油工程有限公司 钻井工艺研究院,山东 东营 257017)

一胜利油田定向钻井轨迹管理系统设计

胡 睿

(中国石化胜利石油工程有限公司 钻井工艺研究院,山东 东营 257017)

定向钻井技术在胜利油田的开发中在带来更好的开发效益的同时,也给定向钻井的施工管理带来一些新的挑战，比如技术能力与装备水平方面参差不齐、缺乏有效的施工水平考核及施工轨迹管理方法等。定向钻井轨迹管理系统的建立,可随时为工程设计、施工和管理人员提供已钻井定向施工数据的查询、计算和统计分析,同时为管理层全面掌握油田定向钻井轨迹情况提供便利,优化工作流程、提高定向钻井轨迹管理水平。

定向钻井;数据服务;轨迹管理

当前,在胜利油田的开发中定向钻井技术应用越来越广泛。胜利油区的定向钻井施工由多家施工队伍共同参与完成,技术能力与装备水平参差不齐,没有形成有效的施工水平考核、施工轨迹管理方法。为了有效地评估定向井施工水平,合理优化配置技术资源,应当在管理局层面上对定向井的施工资料进行统一管理。定向钻井轨迹管理系统的开发,使录井公司可直接通过系统按统一模板自动下载测井数据表,同时为管理层全面掌握油田定向钻井轨迹情况提供便利,优化工作流程、提高定向钻井轨迹管理水平。

1 系统设计

1.1 系统整体架构

考虑到今后系统的功能性扩展,采用MVC软件设计模式,将系统设计为三层体系架构:底层ORACLE数据库、WebService服务层和客户端三部分[1]。系统开发平台为Microsoft Visual Studio 2010、C#编程语言、Oracle数据库。图1为系统的总体框架。

图1 系统总体架构

如图1所示,底层数据库目前只涉及到定向钻井轨迹管理系统数据库,若日后需要进行数据扩展,可通过创建数据链接增加井史数据库、实时数据库和设计数据库;WebService服务将底层数据库管理起来,负责数据的提取、处理、分析。同时为客户端提供逻辑访问接口[2];客户端有C/S模式和B/S模式2种,他们是独立的程序。其中C/S模式为数据录入的客户端,B/S模式为WEB数据显示的客户端。这些客户端可以是一台主机,也可以是异地的主机。整个系统分3个模块构成,包括系统数据库建设、定向钻井轨迹管理模块开发、信息上传客户端开发。

1.2 数据服务开发及部署

因为钻井业务数据具有一定的复杂性,考虑到今后数据可能来源于多个数据库如工程设计、施工、实时监测等数据群,对数据的调用存在顺序或交叉调用的情况,客户端程序对数据调用过程会比较繁琐,为了简化,对服务接口进行了统一封装,由高度抽象的接口进行调用。此设计封装了变化,提供统一的程序调用。其优势体现为:数据服务层内部的任何变化都不会影响到接口的变化,达到了解耦的效果,提高了数据服务层的独立性。

WebService数据服务层如图2所示,它的功能是为客户端软件提供数据的增删改查等功能,在数据库和客户端之间起到“数据纽带”的作用[4],本系统中的数据服务,主要完成钻井工程类决策支持相关内容的数据服务。分层式结构中数据服务层的优势为:数据库开发人员可以只关注整个系统中的“数据流”;可以很容易的用新的实现来替换原有层次的实现,方便升级和扩展;低层与层之间的依赖;利于复用,提高工作效率;访问异构数据库,多层结构的中间层即应用服务器能够提供广泛的异构数据库访问和复制能力。客户端只需调用统一的接口方法,以字符串形式传输参数,即可获取对应的数据结果,简化了调用方式及API说明[4]。

图2 WebService数据服务层

2 系统开发

2.1 系统数据库建设

参考目前井史数据库中定向井基本信息及测斜数据的数据定义规范,完成了定向钻井轨迹管理系统数据库建设,相对井史数据库丰富了靶点数据和单井定向服务单位测量信息的数据项。系统数据库涉及数据信息主要包括定向施工数据、考核管理数据、常量数据,共计10张数据表、87个数据项。

(1)定向施工数据。包括井基础数据、轨迹数据、靶点数据。

井基础信息数据:井号、定向服务单位、井别、井型、区块、井口纵坐标、井口横坐标、井底横坐标、井底纵坐标、井底位移、井底闭合方位、井底南北位移、井底东西位移等。其中测量开始时间、测量终止时间、测斜方式、仪器型号、仪器编号是井史库中没有的,在此系统中进行了补充。

轨迹数据:井号、井深、序号、段长、井斜角、方位角、累计垂深、投影位移、北坐标、东坐标、闭合距、闭合方位、全角变化率。

靶点数据:纵坐标、横坐标、靶点垂深、靶点斜深、靶点井斜角、靶点方位角、靶点闭合距、闭合方位角、靶心距等,其中靶点井斜角、靶点方位角为井史库中没有的。

(2)考核管理数据。包括上报截止时间数据、数据文件上报记录、用户权限。

上报截止时间数据:单位名称、井号、上报起始时间、上报终止时间。数据文件上报记录:单位名称、井号、数据文件名称、上报时间。用户权限:用户名、口令、单位、权限、验证方式、IP地址、备注。

(3)常量数据。包括定向服务单位编码、井别代码、井型代码、区块代码。

定向服务单位编码:单位编码、单位名称。井别代码:井别名称、井别代码。井型代码:井型名称、井型代码。区块代码:区块名称、区块代码。

2.2 定向钻井轨迹管理模块开发

该系统为工程设计、施工和管理人员提供已钻井定向施工数据的查询、计算和统计分析。主要功能模块如图3所示。

图3 系统主要功能模块

(1)系统首页。系统首页用于展示截止到当前时间各定向服务单位数据提交情况表,包括已完成井口数和未完成井口数。

(2)单井信息查询及下载。可通过定向服务单位名称和井号对数据库中数据进行筛选,从结果数据中选择要查看的井号,浏览单井定向施工信息。定向施工信息是以表格的形式展示出井身轨迹基础信息、测斜数据以及靶点数据、轨迹投影图。

基础信息包括井基础信息数据表中完钻井深、方位修正角、补心高度、井底数据(井底位移、井底闭合方位、井底东西位移、井底南北位移)、最大井斜点数据(井深、井斜角、方位角)、实际造斜点数据(井深、井斜角、方位角)等全部数据。

可对井斜测量基础数据和轨迹计算数据进行查看。其中,井斜测量数据包括测量单位、测量日期、测量仪器型号、测量目的、测斜方式;轨迹计算数据包括井深、段长、井斜角、方位角、南北坐标、东西坐标、水平位移、闭合方位、累计垂深、全角变化率。

另外,系统提供最小曲率法和圆柱螺线法两种测斜计算方法对任意深度点进行测斜数据处理,可得到当前井深下的对应的段长、井斜角、方位角、累计垂深、投影位移、北坐标、东坐标、闭合距、闭合方位、全角变化率。

轨迹投影图分为水平投影图和垂直投影图,用于反映钻井井眼设计轨道或实钻轨迹在空间的形态。绘图为二维曲线图,需要的数据包括垂深、投影位移、北坐标、东坐标。

以当前井井眼轨迹坐标为中心,通过对定向服务单位和所在区块的设定,提取多口井的轨迹数据,在三维中反映出钻井井眼实钻轨迹的空间形态,模拟出真实的轨迹分布情况。

系统能够显示靶点的位置数据,包括设计靶点以及实钻靶点的井深、垂深、纵坐标、横坐标、南北坐标、东西坐标、靶点垂深、闭合方位角、靶点闭合距、靶点井斜角、靶心距(靶点纵距、靶点横距)。

系统可自动生成定向数据报告,对当前井全部定向施工信息(基本信息、测斜数据、轨迹投影图、靶点数据)进行系统详尽地查看,并可下载到本地进行编辑和保存。

(3)数据统计分析。以定向服务单位、区块、井别、井型、井深、井斜角、水平位移、时间等进行多条件的统计分析,根据统计条件绘出井口数统计图、井深统计图,并统计出满足当前条件的总井数、总井深。

(4)信息上报考核。工程公司技术装备处可对各定向服务单位在一个时间段内的信息上报情况进行及时性和齐全性的考核。及时性表示在当前时间范围内按规定时间已成功上传的井口数/应该上传的全部井口数,齐全性表示在当前时间范围内实际上传的数据表个数/应该上传的数据表个数。对于定向施工单位需上传的数据类一共有3个:基础信息数据、轨迹数据、靶点数据。涉及4种数据状态:开始上报、正常上报、迟报、未报。

(5)权限管理。对系统设置使用操作权限,主要涉及数据维护权限、数据下载权限、查询权限、管理权限。其中查询权限仅能对网页显示的数据信息进行浏览,下载权限可以将查询出的数据下载到本地,维护权限可进行数据上报操作,但无法下载本地。管理员权限是级别最高权限既能查询也可维护和下载,还可对各定向公司数据上报考核时间进行设置。

2.3 信息上传客户端开发

定向轨迹及施工信息上传客户端软件是可实现对定向施工数据的维护和数据的批量上传。服务单位运用当前客户端仅能实现对定向施工数据(井基础信息、井斜计算数据、靶点数据)、常量数据(区块、井型、井别)的查询、新增、修改、删除、数据的导入地操作,管理员不仅可以维护定向施工数据还可以维护权限管理类数据。

(1)数据维护。数据维护可实现对定向施工数据、考核管理数据、常量数据的新增、修改、删除和保存,同时还可以以Excel和文本文件的形式进行数据的导入。其中定向施工数据包括井基础信息、测斜及计算数据、靶点数据;考核管理数据包括上报时间设置、用户权限设置;常量数据包括定向服务单位编码、井别编码、井型编码、区块编码。

每个定向服务单位仅能维护本单位的定向施工数据和常量数据(定向服务单位编码除外),管理员可以对全部数据进行维护。

(2)数据导入。数据导入窗体实现了Excel和TXT文本文件格式的批量数据导入。自动默认导入文件的第一行为标题行,可选择导入数据是否包含标题行,并可设置数据的起始行。若是文本文件,还可选择分隔符格式,逗号、Tab、分号、空格或其他自定义格式。对表格进行删除行、删除列、插入行、插入列的操作。

3 系统测试及应用

收集抽取了2013年7月至2013年9月胜利油区青东5-2-斜18、史109-斜9、利98-斜15、史109-斜4等50口井的定向服务上报数据,在完成了数据的筛选、整理、录入后,对系统的各个模块进行了全面的测试应用。图4为胜利定向钻井轨迹管理系统的主界面。

图4 胜利定向钻井轨迹管理系统

在统计分析模块中采用按时间统计方式,经过对数据库中全部50口井的统计分析可知,共涉及5个定向服务单位,25个区块,总井深115 268 m。其中,按井型统计直井3口、定向井40口、水平井7口;按井别统计生产井32口,探井2口、评价井3口、注水井10口,注汽井2口。系统运行平稳且能够快速、准确的生成统计图形和图表(见图5)。

图5 数据统计分析

在信息上报考核模块(见图6)中通过输入检查时间范围,能够统计给出每个服务单位的数据上报情况,找到未按时提交的数据,辅助管理者进行数据上报质量控制。

定向施工数据的查询和下载模块,支持业务人员随时进行定型井服务数据的查看,定向数据报告的一键下载,为各定向服务单位提供了统一的模板,优化了操作流程。

图6 信息上报考核

4 结 论

(1)定向钻井轨迹管理系统通过底层ORACLE数据库、WebService服务层和客户端三层体系构建,实现了系统的功能性扩展。

(2)该系统对服务接口进行了统一封装,由高度抽象的接口进行调用,达到了解耦的效果,提高了数据服务层的独立性。

(3)该系统实现了对已钻井定向施工数据的查询、计算和统计分析功能,并提供统一模板自动下载定向轨迹数据表,为管理层全面掌握油田定向钻井轨迹情况提供了便利,在优化工作流程的同时提高了定向钻井轨迹管理水平。

[1] 何玉云,张友生.MVC模式在网络中的应用[J].微计算机信息,2006,22(8):248.

[2] 王田田.基于NET平台的WebService构建与调用技术[J].电脑编程技巧与维护,2010,17(8):83.

[3] 周树明,张溶冰,曹渠江. 基于WebService技术的应用实例的设计和实现[J].计算机应用与软件,2003,20(4):63- 65.

[4] 纪荣艺,周英操,樊洪海,等.钻井工程数据库的扩展与深化[J].信息技术,2011,11(2):4-11.

[责任编辑] 董大伟

《中国石油大学胜利学院学报》

“独立学院研究”栏目征稿启事

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《中国石油大学胜利学院学报》是山东省教育厅主管、中国石油大学胜利学院主办、国内外公开发行的学术期刊(季刊)，国内统一连续出版物号为CN37-1446/TE，国际标准连续出版物号为ISSN1673-5935。

为了更好地打造独立学院理论研究与交流的平台，突出中国石油大学胜利学院学报特色，积极推动全国理论界和独立学院同行们对独立学院办学思想、办学方针、办学经验和办学规律的科学研究，《中国石油大学胜利学院学报》从2008年第1期开始设置“独立学院研究”栏目。本栏目涵盖独立学院办学思想、办学方针、办学体制、培养目标、课程建设、教学改革、师资队伍建设、招生就业制度改革等内容。热忱欢迎对独立学院有研究的相关机构、专家、学者投稿。

中国石油大学胜利学院学报编辑部

2015-10-20

中石化科技攻关项目(JP13023)

胡 睿(1980—),女,山东东营人,中国石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院工程师,主要从事钻井信息技术研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.04.005

TE24

A

1673-5935(2015)04- 0019- 05