网络化测井传输与协同评价系统的建设与应用

2016-05-07钟吉彬石玉江张海涛李良李卫兵张龙

测井技术 2016年3期

钟吉彬, 石玉江, 张海涛, 李良, 李卫兵, 张龙

(1.中国石油长庆油田公司勘探开发研究院, 陕西西安 710018; 2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室, 陕西西安 710018: 3中国石油集团测井有限公司长庆事业部, 陕西西安 710201)

0 引言

传统测井采集过程基本都是在现场测井完成后,将测井数据提交给解释部门。提供的数据不能实时共享,测井资料的处理与解释滞后[1]。油田勘探开发对象逐步向复杂储集空间和高含水油气藏转移,勘探开发节奏不断加快,迫切需要测井数据实时服务于油田生产。低渗透油藏与致密油藏的测井评价更需要结合地质、油藏、工程等多学科信息,准确识别油气层。有效开展油藏数字化建设使之直接服务于科研生产和管理决策已经成为油公司及下属科研单位的迫切需要[2]。研究人员可以实现地质、地震、测井、开发动态等多专业成果信息的综合，有利于一体化研究;管理人员可以方便地查阅各项研究成果不必依赖不同的软件环境;决策者可以综合多方面信息快速发现并确定有利目标,迅速进行可视化决策部署[2]。

进入21世纪以“数据共享、提供实时油藏解决方案”为主要特征的网络测井技术正在形成之中[3]。国际三大测井服务公司于20世纪末就在着手设计、构建该解决方案,试图通过互联网技术实现测井数据采集、处理、分析以及解释的远程控制和共享,实现油藏解决方案的实时化和动态化。其实际意义在于可以及时地为油公司提供决策依据,大大加快勘探开发进程,显著降低作业成本,增加投资回报[3]。大庆油田、塔里木油田等多家油田单位都搭建了油田勘探开发一体化平台,并取得了较好的应用效果。然而,在中国并没有建成一套涵盖“测井采集——处理与解释——数据管理——综合研究”等测井业务全流程的业务监管、数据综合管理与协同应用的系统。传统的测井业务流工作效率低下,数据管理欠规范,测井研究工作数据收集、整理难度大等问题长期得不到有效解决。

长庆油田矿区分散,成熟开发区块采用快节奏、低成本运作方式建产,测井工作量大。如何高效利用测井资料实现对复杂油气储层的快速准确识别和评价,需要解决好3个方面的问题:①测井采集的质量控制和数据传输,重点在于测井服务公司成果数据如何快速送达油田公司各数据应用单位;②测井数据的综合管理,测井数据体信息量大,专业性强,需要做到快速解析,按需求提取、组合数据;③多学科研究成果共享,实现基于地质图件导航模式下的数据快速检索、搜集和推送,为油藏背景下的测井综合评价提供全方位的数据支持。

长庆油田依据自身特点对测井业务的需求建设了一套适应超低渗透复杂油气藏评价模式的网络化测井传输与协同评价系统,实现了测井与岩石物理、油藏、地质、压裂与试油工程的结合,促进了科研与生产相互协作、成果共享,很好地满足了油田勘探开发中的地质与工程需求。

1 网络化测井传输与协同评价系统的架构

协同评价系统建设的关键在于测井数据的传输、海量数据的结构化管理以及油藏数据的综合应用。协同评价系统要对测井数据进行分层次的管理,满足不同用户群体对数据不同程度应用的要求。比如测井作业队、测井解释部门、成果应用单位和研究单位,对测井数据的应用需求是不同的。协同评价系统由3个功能模块组成:①测井数据实时传输的主要目的是对测井采集、数据处理与解释这两大业务进行管理,同时完成数据传输,主要用户群体是测井服务公司、测井业务管理部门和数据应用单位,通过业务流和数据链建设,实现人员、业务和数据的统一管理,属于初级应用模块;②测井数据综合管理主要完成油田海量测井数据的管理,实现各种测井相关数据的归档和解析,完成数据的结构化和矢量化应用,属于协同协同评价系统的中心数据库;③测井研究工作环境主要实现油田公司研究院各学科研究成果的共享,实现数据集成、推送和深化应用,为研究人员提供专业软件接口,实现数据的快速搜集和整理并定制开发专用工具,提高研究人员的工作效率。

1.1 测井数据实时传输

测井数据实时传输作为系统的初级应用平台直接面向生产一线,主要解决测井作业信息发布与质量控制信息的管理,其核心任务是要对测井数据进行粗放式的分类管理,以适应测井小队的野外工作性质和测井解释部门大工作量的特点。系统将数据粗略的分为测井小队上传的原始数据和解释中心上传的成果数据。2类数据以压缩包的形式打包直接上传,操作方便快捷,有利于数据的快速传输(见图1)。通过业务流的规范化管理,实现对业务人员的管理,有利于数据流的顺利流转。通过业务流节点14和17可以看出,至少2类成果数据直接应用于生产,同时油田公司研究院的部分研究结果可以通过该平台直接与解释中心和勘探开发项目组共享。

图1 测井数据实时传输的业务流与数据流

图3 中心测井数据库模型

传输数据的质量控制采用测井作业链的方式进行管理(见图2)。根据测井主要业务流将其分成10个节点,对关键的生产作业信息和数据进行控制。测井作业链反映了岗位产生数据、数据支持业务以及业务、数据、岗位三位一体的特点,实现测井服务公司和油气公司的测井一体化协同工作模式。

图2 测井数据实时传输的测井作业链

1.2 测井数据综合管理

测井数据综合管理作为系统的中心数据库,负责对实时传输系统中的数据进行迁移入库,并对数据进行必要的格式转换和结构化管理,测井数据以WIS数据格式为主,根据井的基本信息进行分区块、分厂区管理,对必要的测井作业信息保存。如图3所示,管理信息主要包括:测井设计、施工基本数据、评价基础数据和作业信息4类,涉及21个数据项目。

中心测井数据库的数据来源是测井服务公司上传到实时传输平台的原始数据和成果数据。这些数据包经过自动迁移入库软件分析后,分为测井数据体、电子图件、相关文档、作业信息等批量迁移到中心测井数据库。测井数据体在自动迁移时,系统进行解析,将WIS数据体中的解释成果表保存为结构化数据,提供曲线数据在线浏览功能。

1.3 测井研究工作环境

测井研究工作环境是面向油田公司研究院科研人员的一套在线应用系统(见图4)。研究工作环境以中国石油EPDM模型建立RDMS数据库,应用DSB数据服务总线技术,实现多元、异构、分布式数据的抽取、转换和数据适配。设计数据集成、数据访问、数据迁移、同步更新等规则和流程,实现数据库的整合应用。系统集成测井数据库、分析试验数据库、地质油藏数据库、试油数据库等。

针对地质图件进行矢量化图形管理,实现动态加载和组图。以地质图件为基础,通过ArcGIS空间分析算法,建立空间数据的操作、统计和处理,实现基于地质图件的WEB服务,提供点、线、面数据的快速检索和定位,提供关联图元的地震和钻井、录井、测井、试油等相关数据。通过线和面的统计分析,在线统计储层岩性、物性等资料,可快速掌握储层的空间分布规律。

在图件矢量化的基础上,结合嵌入式专业绘图软件和插件,如:LogPlot、Geomap、JoGIS、石文等,完成测井图件绘制、地层对比、油层对比、油藏剖面等图件绘制。

图4 测井研究工作环境架构

如图4所示,测井研究工作环境提供4个方面的应用。①常用数据集:将测井研究所需要的数据按照地震、钻井、录井、取心、试油、油藏、岩矿、物性和实时报表进行分类,并逐层细化到单一数据项,共计459项,用户可根据任意关键字对数据项进行搜索。②专业软件接口:针对Forward.net、Geolog、Techlog等3款测井解释软件开发专用数据转换接口,实现数据推送和整理工作。③常用工具:提供解释符合率统计工具、有效厚度数据表提取工具、物性和取心数据整理工具、储量附表计算等工具。④地质图件导航:集成管理油田各类地质图件,包括沉积相图、等值线图、生产部署图、平面构造图等,并针对测井评价提供数据分布统计、邻井分析、多井对比、油藏剖面绘制等功能。

2 网络化测井传输与协同评价系统功能实现

网络化测井传输与协同评价系统以网络技术和数据库技术为基础,由数据传输、数据管理和集成应用3层组成(见图5),主要采用B/S和C/S混合结构设计,其主要目的是协助测井业务人员完成各项测井业务工作,实现数据的自动化收集、整理,以提高测井采集、资料处理与解释、数据管理和综合研究的工作效率为目标。系统从数据传输、管理、应用3个方面强化数据、业务和人员的综合管理。

图5 网络化测井传输与协同评价系统模型

2.1 数据传输

系统传输的数据有3类:①测井作业信息,包括测井任务的产生、测井作业的分配、小队施工信息、数据采集质量的监控信息等;②测井小队采集的原始数据,这类数据要从各个矿区井场传送到解释中心,进行资料处理和解释;③解释人员产生的成果数据,需要提交给油田公司的勘探开发项目组、研究院、档案馆等单位。这些数据和信息直接面向生产,流转速度直接影响油气藏评价和油田产能建设的进度。

2.1.1 原始数据及传输链路

原始数据包括测井采集的未经深度校正的原始数据、现场收集到的地质录井等信息,这些数据组成一个压缩包进行传输。传输链路采用租用卫星通信、3G或4G无线通信和油田局域网。

2.1.2 成果数据及传输链路

成果数据是原始数据经过处理与解释形成的测井解释成果数据,包括成果数据(WIS格式)、电子成果图(PNG格式)、解释报告(DOC格式)等,这些数据组成压缩包,使用油田局域网进行传输。

2.1.3 信息录入及数据传输的实现

生产、作业信息和数据是油田公司各单位、部门需要及时了解和获取的,这些信息由服务公司不同的岗位人员提供,系统通过测井作业链将这些人员联系在一个业务流程上,通过各岗位人员提供的信息和数据推动业务流程自动运转。

2.2 数据管理

系统的数据管理由3个Oracle数据库系统完成。利用数据的定时自动迁移触发数据在3个数据库之间流动,完成解释成果的自动归档和科研成果的实时发布。①实时数据库,处理来自于测井作业链上的数据和信息,保证数据传输的实时性,管理的数据以压缩包的形式存储。②测井数据库,又叫归档库,负责测井数据的综合管理,存储的数据包括测井数据体、电子图件、解释报告、生产作业信息、图头信息和表数据等。③RDMS数据库,即数字化油藏数据库,负责对包括测井数据库在内的各个专业数据库进行统一管理和集成,完成各学科科研成果的共享和数据检索。

各种数据通过业务人员上传到实时数据库后,系统定时对新上传的数据进行扫描、解析并迁移到测井数据库,同时将测井数据库中的关键数据和信息同步映射到RDMS数据库,完成3个数据库之间数据的同步更新。另外,科研成果通过实时数据库向生产一线单位发布。

2.3 数据应用

数据应用,依据系统设计分为3个层次:①面向生产一线的应用;②数据综合管理与维护;③面向科研工作的应用。系统通过数据集成、主数据管理等技术实现组件标准化,数据可视化、数据图形导航,标准化成图和安全管理等。通过B/S和C/S模式,形成测井研究工作环境,实现跨学科、跨岗位的数据共享和应用。

2.3.1 面向生产的应用

生产既包括油田公司的勘探、评价和产建工作,又包括测井服务公司的测井资料采集与处理解释工作。油田生产更注重测井资料的及时获取,测井服务公司除了提交各种数据外,还需要从系统获取测井任务,以及完成任务的分配和队伍调度。

系统为油田公司各单位和部门提供的数据下载、地质风险提示和电子成果图件和图件在线浏览,各产建项目组可以自由查询、下载自己所属矿区的资料。

测井服务公司的主要应用是录入作业信息和上传数据,通过测井作业链完成。系统提供地理导航,可为测井小队定位作业井场提供方便;协同工作模块可以使测井专家为现场测井小队提供远程支持。

2.3.2 数据综合管理与维护

数据综合管理应用的用户是数据库管理人员、测井业务管理人员。测井数据库管理系统包括数据迁移、常规测井库、成像测井库和系统帮助。

常规测井库负责油田公司常规测井数据、电子成果图件、测井解释报告、测井施工信息、测井评价信息等。通过WEB服务,管理员可以对井信息、区块信息、油气田区块信息以及数据字典进行维护。主要应用模块有综合查询、生产查询、数据应用、数据下载、数据管理、应用管理等。

成像测井数据库负责特殊测井原始数据和成果数据的自动同步。管理电成像、超声成像、声波全波列、核磁共振、元素俘获、地层测试、介电扫描等测井数据。

2.3.3 面向科研工作的应用

面向科研工作的应用系统通过构建测井研究工作环境协助工作人员完成研究工作。应用模块有4个:常用数据集、专业软件接口、常用工具和地质图件导航。

图6 地质图件导航

常用数据集:系统按照元数据、数据集、链节点、数据链4个层次,形成数据定义、数据集成和数据推送,以数据链的方式将459个单项元数据组织起来,用户可根据数据使用频率定制数据项,组成常用数据集。特定的元数据提供特定的数据展示方式,如测井数据,可以在线浏览,浏览图件时系统按照深度自动加载地质分层和岩心照片,实时读取曲线值等。在线成图支持电子蓝图在线浏览、单井矢量化测井图和多井绘图等。

专业软件接口:采用第三方集成产品(如OSP、SDK)扩展或与软件厂商合作开发,实现数据库数据与专业软件之间的数据推送服务,如Forward.net软件接口针对WIS数据进行解析,将各种元数据进行格式转换,并添加到WIS数据中,推送到软件工区。

常用工具:以JAVA和C#为主要开发语言,通过在线解析WIS数据体的方式开发了有效厚度数据提取工具、解释符合率统计工具、储量研究基础数据提取工具等,辅助研究人员完成科研基础数据的收集和整理。

地质图件导航:通过对侏罗纪公司JoGIS软件进行扩展开发,形成地质图件查看器,实现地质图形的动态导航。定位到井后,与该井相关的数据按层次罗列在主界面右侧,可以随时调用[见图6(a)]。

图件导航:提供数据集的平面分布展示[见图6(b)]。图6中三角形标示表示岩心分析物性数据在当前视窗平面上的分布情况,这对于科研工作者筛选研究数据时非常有利。

系统集成开发了Gxplorer石文客户端,支持在线绘制地层对比图、油藏剖面图、小层对比图等,如图7所示,通过地质图件导航定位到井之后,可以选择任意公里数以内的邻井进行多井对比分析。

3 系统应用效果

网络化测井传输与协同评价系统自2012年全面建成以来,在长庆油田得到广泛的应用,在油田科研和生产工作中发挥了积极作用,改变了测井业务的组织方式,优化了人工成本,使测井业务流的工作效率大幅度提高,满足了油田发展的要求。它在油气勘探、评价、开发井的精细解释与评价中发挥了不可替代的作用,转变了科研人员的工作方式,提高了研究工作的效率,促进了测井与油藏研究、压裂施工工程的结合,在科研与生产之间形成了良好的互动。

图7 地质图件导航综合应用

3.1 促进传统测井业务流优化,缩短数据流转周期

图8(a)所示测井采集、资料处理与解释这2个测井主要业务包含了至少10个关键环节,业务人员分别属于油田公司、测井公司和监督公司3家单位,传统的业务沟通方式主要是电话、传真及QQ、POPO等即时通信工具,业务环节之间的衔接容易脱节造成工时延误,数据流转主要以车载送图、送数据为主。系统应用以后实现了业务信息即时获取,测井数据实时传输。图8(b)所示数字化测井业务流精简了“资料一次验收”和“派送纸质成果图件”2个业务环节。在网络化数据快速传输和图件电子化的情况下,这2个环节显然没有存在的必要。

图8 测井业务流的优化

3.2 研究成果与生产单位共享

图9 研究成果与生产单位共享

传统科研工作和油田生产建设之间的业务沟通不顺畅,研究成果不能及时支撑生产。长庆油田上产5×107t的过程中,研究院的测井综合评价工作往往跟不上油田快节奏建产的步伐,研究成果不能及时与采油厂地质人员共享,造成产建过程中出现连片低效井,造成大量的经济损失。在协同化工作模式下,地质风险信息通过系统实时发布,产建地质人员根据发布的风险提示信息及时调整井位部署,规避建产风险区。图9所示是系统建设初期的一个应用实例。在采油厂进行区块滚动开发过程中,研究院进行了测井跟踪评价分析,对开发目的层进行了产能分级评价,将地质风险信息进行了实时发布[见图9(a)],发布信息显示该区“有可能出水,建议加快试油”。采油厂根据这些信息综合分析,决定对该井区西北部[图9(b)阴影部分]暂缓布井。后期试油结论证实西北地区普遍出水,避免了大片产水井的出现。2013年,通过系统发布三级地质风险提示信息632口井,其中1类井98口,2类井217口,3类井317口,在黄36井区长8、西233井区长7等区块部署优化调整中发挥了积极的作用。

3.3 测井数据自动迁移,入库效率极大提高

测井数据作为油田各项研究工作的基础数据必须做到老数据得到有效管理,新数据及时入库,只有这样才能使测井的成果在油田的科研、生产工作过程中发挥出应有的作用。测井数据库累计管理了油田10.8万井次的测井数据,28.2万份电子图件,6.6万井次有效厚度数据表,其中包括3 100份成像图件和1 229份综合解释报告。这些资料在系统建成以前都是通过人工手动加载入库,需要3～4人专门从事这项工作。即便这样,仍然不能保证当年数据当年入库,成果数据的共享滞后往往延误生产,给研究工作带来不便。系统建成以后,数据入库工作全部由系统自动完成,其入库效率是人工入库无法比拟的,系统建成当年就完成了12 000余井次的数据入库工作,保证了当年数据的实时、准确入库。

3.4 推动测井、地质和工程结合,实现勘探开发一体化

系统通过各种方式将各专业数据进行整合共享,用户在一个虚拟的网络工作环境下可以随意访问各项数据。目前研究院的全部测井业务工作都在该研究工作环境下开展。系统运行至今为科研人员整理的分析物性数据、取心录井数据累计达到4 135井次;科研人员完成精细解释后,提取有效厚度数据表累计达到32 808井次,仅2014年,在测井研究工作环境成果数据浏览及点击数量就达到5.37万井次,有力支撑了研究院测井业务的各项工作。