GW-RSS旋转导向软件设计理念及应用

蒋琳琳

摘要：旋转地质导向钻井技术已成为水平井、大位移井及定向井施工中不可缺少的技术，但地面软件设计与应用一直以来是制约其发展的瓶颈。GW-RSS旋转导向软件基于面向对象的思想而设计，基于C#语言进行开发，需要对随钻测量控制系统中的工具、软件、解码、操作等进行发散式抽象，包含项目配置子系统、井下工具仪器与配置子系统、实时解码子系统、GW-RSS实时数据监控子系统、数据后处理子系统等模块，采用了先进的信号检测还原技术以及跨平台的框架设计从而使软件能兼容多个操作系统，开发新的服务功能耗时很少，为了满足现场应用，通过优化算法，采用先进井眼校正，介电常数校正，泥浆电阻率校正等修正计算使得随钻测井曲线在细节的表现上更加精确，数据更加可信。

关键词：旋转导向;软件;设计理念;功能模块;现场应用

中图分类号：TP391 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）11-0044-03

随着油田老区开采进入后期，非常规能源逐渐崛起，使得大斜度井、水平井、分支井、大位移井等复杂结构井钻井技术在当今复杂油气藏开发中得到了广泛应用。旋转导向钻井技术是20世纪90年代迅速发展的随钻测量新技术，在钻具钻井时实现井眼轨道连续和实时導向。但旋转导向软件方式及工程应用目前是国内旋转导向的发展方向和攻关目标，本文主要介绍了中国石油长城钻探自主研发的指向式旋转导向GW-RSS系统软件设计原理及现场实用方式，基本达到了国际先进水平，实现了随钻测量系统的控制平台，具备兼容性、扩展性，可实现挂接国际先进的随钻测井仪器，满足中国及海外石油资源的勘探开发。

1基本设计理念

1.1软件框架

1）该系统框架通过定义相关软件结构和通讯接口，降低各功能模块直接相互作用的影响，数据内存库同时实现数据存储、测量参数显示、图标打印等功能。

2）工具软件通过对随钻测量系统相关仪器进行测试，通过检测地层软件的配置是否正确，还原仪器原始数据，导入相关技术程序，计算电阻率、伽马、井斜、方位等随钻测量仪器现场工作数据。

3）GW-RSS旋转导向软件位于整个随钻测量系统的顶层设计软件，可实现所有单元模块功能，处理各模块计算数据和工程参数校验，由操作软件与工具软件共同构成。

1.2软件构成

GW-RSS工具软件主要用来完成车间测试、数据校验、空气标定、配置工具文件等工作，解码软件主要用来现场操作，将脉冲的信号转化为电信号，电信号再转换为数字信号，解码井下仪器的工程参数和地质参数信息，并转换为数值记录，绘制现场测试曲线。

该软件具备以下功能：

1）可测试和改进所有井下工具，内部模块通过FSK相互通讯，各电路板通过CAN总线进行通讯，仪器通过水循环测试检测是否连接成功，通过泵入的钻井液检测命令，接收并显示井下仪器是否可在现场满足试验。

2）该软件需要对脉冲传输的数据完成设置和标定，同步井下与地面软件的工作时间，统一定义数据传输速率、数据传输序列、处理随钻测井数据、更改数据格式等。

3）更新仪器固件、配置工具序号、下载井下存储器中存储的随钻测井文件。

2开发和运行环境

系统使用C#吾言进行开发，C#是微软专门为Microsoft的，NET Framework一起使用而特定设计的一种主流语言。该软件目前主要应用于代码编制、软件编写、解码滤波、数据管理、二次开发等应用，基于Microsoft Visual Studi0 2010开发环境进行开发，使用BugFree完成Bug的跟踪管理。软件系统支持Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 10操作系统，计算机内存1GB以上，50M存储空间。

3功能概述

GW-RSS系统地面软件在实现这些必须需求后，更实现了人性化，并在原基础上优化了算法，采用先进井眼校正，介电常数校正，泥浆电阻率校正等修正计算使得随钻测井曲线在细节的表现上更加精确，数据更加可信。地面软件系统主要包括以下子系统：

1）项目配置子系统：用于随钻施工项目的项目信息据配置，包括施工井队、井场、油公司、区块的编辑等功能，如图1所示。

2）井下工具仪器与配置子系统：包括对井下仪器采集数据的方式、遥测数据发送方式的编辑，配置如图2所示。

另外也包含对井下仪器所存储的定向参数，伽马、电阻率数据下载、处理等功能;同时具有对井下测量仪器的校验、标定，以及同步系统时钟的功能，如图3所示。为井下仪器通讯与配置主界面用户可以通过在此界面来测试配置井下仪器，完成对井下测量仪器的校准。软件系统可根据电阻率测井仪在盐水标定池中的测量值，以及空气标定数据表，盐水标定池的盐水电阻率计算出电阻率测井仪的校准系数，修正电阻率测井仪的测量数据，保证仪器的测量精度。

3）实时解码子系统：对地面采集到的泥浆脉冲信号进行分析，获取实时随钻测井信息。如图4所示，用户可以在此界面对实时解码的参数进行配置，同时还可以设置一些补偿参数修正实时解码的数据。若系统出现自动解码无法工作的异常情况，现场可以通过手动解码选择合适的FID解码实时随钻信息，保证实时解码数据的有效性。

4）GW-RSS实时数据监控子系统：对钩载、立管压力、绞车传感器的标定、监控，对井下仪器遥输至地面的随钻测井信息和在地面所测量钻井工程信息进行监控。深度跟踪子系统，利用对传感器的状态监测来实时跟踪井深，以建立精确的井深时间记录文件，用来生成准确的井深测井数据曲线。测井数据图形化处理子系统是对实时随钻测井数据和井下存储器记录的随钻测井数据进行处理，输出标准化的测井曲线。远程钻台数据传输子系统只要向钻台司钻实时显示当前井斜、方位、工具面、井深、泵压等工程参数。环境补偿子系统作用是对随钻测井数据进行空气校正，泥浆温度、电阻率补偿，井眼补偿。为空气校正仪器软件的界面，软件系统自动测量数据进行计算生成空气校正数据表，如图5所示。

5）数据后处理子系统：对井场采样数据的记录、回放、处理。该xito那个软件可实现设置施工的项目信息自动选择已记录的井场数据进行回放。记录施工配置信息，空气校验信息，原始泥浆脉冲信号，井深时间对应曲线等。

4现场应用

现场通过对采集的泥浆脉冲信号进行分析，获取井下仪器远程传送的实时随钻测井信息和工程信息。对比传统的脉冲调制信号解码方式，混合了多种环境噪音，优化信号解码，提高抗干扰能力，对其解码所得的数据列于下方列表中，与真实地层信息一致，满足仪器在各种井下复杂条件下的需求。图6为说明了实时解码子系统的工作流程，图7为实时解码子系统的软件界面，图形框内有三条曲线，分别为原始泥浆压力波形、滤波后波形、相关波形曲线。文字列表框以列表方式记录了实时解码数据。

测井数据图形化处理子系统：对实时随钻测井数据和井下存储器记录的随钻测井数据进行处理，输出测井曲线。随钻测井数据的数据处理流程，采用先进井眼校正，介电常数校正，泥浆电阻率校正等修正计算使得随钻测井曲线在细节的表现上更加精确，数据更加可信。原始随钻测井数据通过校正，补偿后最终以井深一测井数据的记录方式存人数据库，测井数据在此以数据列表和二维图形的方式显示，方便用户编辑，如图7所示。

5结论

GW-RSS旋转导向软件基于面向对象的思想而设计，基于C#语言进行开发，基于Common Library和Framework构架的，使用Microsoft Visual Studi0 2010开发环境进行软件开发，CW-RSS系统地面软件主要分为项目配置子系统：项目配置子系统、井下工具仪器与配置子系统、实时解码子系统、GW-RSS实时数据监控子系统、数据后处理子系统等，采用了先进的信号检测还原技术以及跨平台的框架设计从而使软件能兼容多个操作系统，开发新的服务功能，耗时很少，采用先进井眼校正，介电常数校正，泥浆电阻率校正等修正计算使得随钻测井曲线在细节的表现上更加精确，数据更加可信。