胡 睿

(中國石化勝利石油工程有限公司 鉆井工藝研究院,山東 東營 257017)

一勝利油田定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)設計

胡 睿

(中國石化勝利石油工程有限公司 鉆井工藝研究院,山東 東營 257017)

定向鉆井技術在勝利油田的開發(fā)中在帶來更好的開發(fā)效益的同時,也給定向鉆井的施工管理帶來一些新的挑戰(zhàn)，比如技術能力與裝備水平方面參差不齊、缺乏有效的施工水平考核及施工軌跡管理方法等。定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)的建立,可隨時為工程設計、施工和管理人員提供已鉆井定向施工數(shù)據(jù)的查詢、計算和統(tǒng)計分析,同時為管理層全面掌握油田定向鉆井軌跡情況提供便利,優(yōu)化工作流程、提高定向鉆井軌跡管理水平。

定向鉆井;數(shù)據(jù)服務;軌跡管理

當前,在勝利油田的開發(fā)中定向鉆井技術應用越來越廣泛。勝利油區(qū)的定向鉆井施工由多家施工隊伍共同參與完成,技術能力與裝備水平參差不齊,沒有形成有效的施工水平考核、施工軌跡管理方法。為了有效地評估定向井施工水平,合理優(yōu)化配置技術資源,應當在管理局層面上對定向井的施工資料進行統(tǒng)一管理。定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)的開發(fā),使錄井公司可直接通過系統(tǒng)按統(tǒng)一模板自動下載測井數(shù)據(jù)表,同時為管理層全面掌握油田定向鉆井軌跡情況提供便利,優(yōu)化工作流程、提高定向鉆井軌跡管理水平。

1 系統(tǒng)設計

1.1 系統(tǒng)整體架構

考慮到今后系統(tǒng)的功能性擴展,采用MVC軟件設計模式,將系統(tǒng)設計為三層體系架構:底層ORACLE數(shù)據(jù)庫、WebService服務層和客戶端三部分[1]。系統(tǒng)開發(fā)平臺為Microsoft Visual Studio 2010、C#編程語言、Oracle數(shù)據(jù)庫。圖1為系統(tǒng)的總體框架。

圖1 系統(tǒng)總體架構

如圖1所示,底層數(shù)據(jù)庫目前只涉及到定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫,若日后需要進行數(shù)據(jù)擴展,可通過創(chuàng)建數(shù)據(jù)鏈接增加井史數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫和設計數(shù)據(jù)庫;WebService服務將底層數(shù)據(jù)庫管理起來,負責數(shù)據(jù)的提取、處理、分析。同時為客戶端提供邏輯訪問接口[2];客戶端有C/S模式和B/S模式2種,他們是獨立的程序。其中C/S模式為數(shù)據(jù)錄入的客戶端,B/S模式為WEB數(shù)據(jù)顯示的客戶端。這些客戶端可以是一臺主機,也可以是異地的主機。整個系統(tǒng)分3個模塊構成,包括系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設、定向鉆井軌跡管理模塊開發(fā)、信息上傳客戶端開發(fā)。

1.2 數(shù)據(jù)服務開發(fā)及部署

因為鉆井業(yè)務數(shù)據(jù)具有一定的復雜性,考慮到今后數(shù)據(jù)可能來源于多個數(shù)據(jù)庫如工程設計、施工、實時監(jiān)測等數(shù)據(jù)群,對數(shù)據(jù)的調用存在順序或交叉調用的情況,客戶端程序對數(shù)據(jù)調用過程會比較繁瑣,為了簡化,對服務接口進行了統(tǒng)一封裝,由高度抽象的接口進行調用。此設計封裝了變化,提供統(tǒng)一的程序調用。其優(yōu)勢體現(xiàn)為:數(shù)據(jù)服務層內部的任何變化都不會影響到接口的變化,達到了解耦的效果,提高了數(shù)據(jù)服務層的獨立性。

WebService數(shù)據(jù)服務層如圖2所示,它的功能是為客戶端軟件提供數(shù)據(jù)的增刪改查等功能,在數(shù)據(jù)庫和客戶端之間起到“數(shù)據(jù)紐帶”的作用[4],本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)服務,主要完成鉆井工程類決策支持相關內容的數(shù)據(jù)服務。分層式結構中數(shù)據(jù)服務層的優(yōu)勢為:數(shù)據(jù)庫開發(fā)人員可以只關注整個系統(tǒng)中的“數(shù)據(jù)流”;可以很容易的用新的實現(xiàn)來替換原有層次的實現(xiàn),方便升級和擴展;低層與層之間的依賴;利于復用,提高工作效率;訪問異構數(shù)據(jù)庫,多層結構的中間層即應用服務器能夠提供廣泛的異構數(shù)據(jù)庫訪問和復制能力?？蛻舳酥恍枵{用統(tǒng)一的接口方法,以字符串形式傳輸參數(shù),即可獲取對應的數(shù)據(jù)結果,簡化了調用方式及API說明[4]。

圖2 WebService數(shù)據(jù)服務層

2 系統(tǒng)開發(fā)

2.1 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設

參考目前井史數(shù)據(jù)庫中定向井基本信息及測斜數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)定義規(guī)范,完成了定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫建設,相對井史數(shù)據(jù)庫豐富了靶點數(shù)據(jù)和單井定向服務單位測量信息的數(shù)據(jù)項。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫涉及數(shù)據(jù)信息主要包括定向施工數(shù)據(jù)、考核管理數(shù)據(jù)、常量數(shù)據(jù),共計10張數(shù)據(jù)表、87個數(shù)據(jù)項。

(1)定向施工數(shù)據(jù)。包括井基礎數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、靶點數(shù)據(jù)。

井基礎信息數(shù)據(jù):井號、定向服務單位、井別、井型、區(qū)塊、井口縱坐標、井口橫坐標、井底橫坐標、井底縱坐標、井底位移、井底閉合方位、井底南北位移、井底東西位移等。其中測量開始時間、測量終止時間、測斜方式、儀器型號、儀器編號是井史庫中沒有的,在此系統(tǒng)中進行了補充。

軌跡數(shù)據(jù):井號、井深、序號、段長、井斜角、方位角、累計垂深、投影位移、北坐標、東坐標、閉合距、閉合方位、全角變化率。

靶點數(shù)據(jù):縱坐標、橫坐標、靶點垂深、靶點斜深、靶點井斜角、靶點方位角、靶點閉合距、閉合方位角、靶心距等,其中靶點井斜角、靶點方位角為井史庫中沒有的。

(2)考核管理數(shù)據(jù)。包括上報截止時間數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)文件上報記錄、用戶權限。

上報截止時間數(shù)據(jù):單位名稱、井號、上報起始時間、上報終止時間。數(shù)據(jù)文件上報記錄:單位名稱、井號、數(shù)據(jù)文件名稱、上報時間。用戶權限:用戶名、口令、單位、權限、驗證方式、IP地址、備注。

(3)常量數(shù)據(jù)。包括定向服務單位編碼、井別代碼、井型代碼、區(qū)塊代碼。

定向服務單位編碼:單位編碼、單位名稱。井別代碼:井別名稱、井別代碼。井型代碼:井型名稱、井型代碼。區(qū)塊代碼:區(qū)塊名稱、區(qū)塊代碼。

2.2 定向鉆井軌跡管理模塊開發(fā)

該系統(tǒng)為工程設計、施工和管理人員提供已鉆井定向施工數(shù)據(jù)的查詢、計算和統(tǒng)計分析。主要功能模塊如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)主要功能模塊

(1)系統(tǒng)首頁。系統(tǒng)首頁用于展示截止到當前時間各定向服務單位數(shù)據(jù)提交情況表,包括已完成井口數(shù)和未完成井口數(shù)。

(2)單井信息查詢及下載?？赏ㄟ^定向服務單位名稱和井號對數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)進行篩選,從結果數(shù)據(jù)中選擇要查看的井號,瀏覽單井定向施工信息。定向施工信息是以表格的形式展示出井身軌跡基礎信息、測斜數(shù)據(jù)以及靶點數(shù)據(jù)、軌跡投影圖。

基礎信息包括井基礎信息數(shù)據(jù)表中完鉆井深、方位修正角、補心高度、井底數(shù)據(jù)(井底位移、井底閉合方位、井底東西位移、井底南北位移)、最大井斜點數(shù)據(jù)(井深、井斜角、方位角)、實際造斜點數(shù)據(jù)(井深、井斜角、方位角)等全部數(shù)據(jù)。

可對井斜測量基礎數(shù)據(jù)和軌跡計算數(shù)據(jù)進行查看。其中,井斜測量數(shù)據(jù)包括測量單位、測量日期、測量儀器型號、測量目的、測斜方式;軌跡計算數(shù)據(jù)包括井深、段長、井斜角、方位角、南北坐標、東西坐標、水平位移、閉合方位、累計垂深、全角變化率。

另外,系統(tǒng)提供最小曲率法和圓柱螺線法兩種測斜計算方法對任意深度點進行測斜數(shù)據(jù)處理,可得到當前井深下的對應的段長、井斜角、方位角、累計垂深、投影位移、北坐標、東坐標、閉合距、閉合方位、全角變化率。

軌跡投影圖分為水平投影圖和垂直投影圖,用于反映鉆井井眼設計軌道或實鉆軌跡在空間的形態(tài)。繪圖為二維曲線圖,需要的數(shù)據(jù)包括垂深、投影位移、北坐標、東坐標。

以當前井井眼軌跡坐標為中心,通過對定向服務單位和所在區(qū)塊的設定,提取多口井的軌跡數(shù)據(jù),在三維中反映出鉆井井眼實鉆軌跡的空間形態(tài),模擬出真實的軌跡分布情況。

系統(tǒng)能夠顯示靶點的位置數(shù)據(jù),包括設計靶點以及實鉆靶點的井深、垂深、縱坐標、橫坐標、南北坐標、東西坐標、靶點垂深、閉合方位角、靶點閉合距、靶點井斜角、靶心距(靶點縱距、靶點橫距)。

系統(tǒng)可自動生成定向數(shù)據(jù)報告,對當前井全部定向施工信息(基本信息、測斜數(shù)據(jù)、軌跡投影圖、靶點數(shù)據(jù))進行系統(tǒng)詳盡地查看,并可下載到本地進行編輯和保存。

(3)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。以定向服務單位、區(qū)塊、井別、井型、井深、井斜角、水平位移、時間等進行多條件的統(tǒng)計分析,根據(jù)統(tǒng)計條件繪出井口數(shù)統(tǒng)計圖、井深統(tǒng)計圖,并統(tǒng)計出滿足當前條件的總井數(shù)、總井深。

(4)信息上報考核。工程公司技術裝備處可對各定向服務單位在一個時間段內的信息上報情況進行及時性和齊全性的考核。及時性表示在當前時間范圍內按規(guī)定時間已成功上傳的井口數(shù)/應該上傳的全部井口數(shù),齊全性表示在當前時間范圍內實際上傳的數(shù)據(jù)表個數(shù)/應該上傳的數(shù)據(jù)表個數(shù)。對于定向施工單位需上傳的數(shù)據(jù)類一共有3個:基礎信息數(shù)據(jù)、軌跡數(shù)據(jù)、靶點數(shù)據(jù)。涉及4種數(shù)據(jù)狀態(tài):開始上報、正常上報、遲報、未報。

(5)權限管理。對系統(tǒng)設置使用操作權限,主要涉及數(shù)據(jù)維護權限、數(shù)據(jù)下載權限、查詢權限、管理權限。其中查詢權限僅能對網(wǎng)頁顯示的數(shù)據(jù)信息進行瀏覽,下載權限可以將查詢出的數(shù)據(jù)下載到本地,維護權限可進行數(shù)據(jù)上報操作,但無法下載本地。管理員權限是級別最高權限既能查詢也可維護和下載,還可對各定向公司數(shù)據(jù)上報考核時間進行設置。

2.3 信息上傳客戶端開發(fā)

定向軌跡及施工信息上傳客戶端軟件是可實現(xiàn)對定向施工數(shù)據(jù)的維護和數(shù)據(jù)的批量上傳。服務單位運用當前客戶端僅能實現(xiàn)對定向施工數(shù)據(jù)(井基礎信息、井斜計算數(shù)據(jù)、靶點數(shù)據(jù))、常量數(shù)據(jù)(區(qū)塊、井型、井別)的查詢、新增、修改、刪除、數(shù)據(jù)的導入地操作,管理員不僅可以維護定向施工數(shù)據(jù)還可以維護權限管理類數(shù)據(jù)。

(1)數(shù)據(jù)維護。數(shù)據(jù)維護可實現(xiàn)對定向施工數(shù)據(jù)、考核管理數(shù)據(jù)、常量數(shù)據(jù)的新增、修改、刪除和保存,同時還可以以Excel和文本文件的形式進行數(shù)據(jù)的導入。其中定向施工數(shù)據(jù)包括井基礎信息、測斜及計算數(shù)據(jù)、靶點數(shù)據(jù);考核管理數(shù)據(jù)包括上報時間設置、用戶權限設置;常量數(shù)據(jù)包括定向服務單位編碼、井別編碼、井型編碼、區(qū)塊編碼。

每個定向服務單位僅能維護本單位的定向施工數(shù)據(jù)和常量數(shù)據(jù)(定向服務單位編碼除外),管理員可以對全部數(shù)據(jù)進行維護。

(2)數(shù)據(jù)導入。數(shù)據(jù)導入窗體實現(xiàn)了Excel和TXT文本文件格式的批量數(shù)據(jù)導入。自動默認導入文件的第一行為標題行,可選擇導入數(shù)據(jù)是否包含標題行,并可設置數(shù)據(jù)的起始行。若是文本文件,還可選擇分隔符格式,逗號、Tab、分號、空格或其他自定義格式。對表格進行刪除行、刪除列、插入行、插入列的操作。

3 系統(tǒng)測試及應用

收集抽取了2013年7月至2013年9月勝利油區(qū)青東5-2-斜18、史109-斜9、利98-斜15、史109-斜4等50口井的定向服務上報數(shù)據(jù),在完成了數(shù)據(jù)的篩選、整理、錄入后,對系統(tǒng)的各個模塊進行了全面的測試應用。圖4為勝利定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)的主界面。

圖4 勝利定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)

在統(tǒng)計分析模塊中采用按時間統(tǒng)計方式,經(jīng)過對數(shù)據(jù)庫中全部50口井的統(tǒng)計分析可知,共涉及5個定向服務單位,25個區(qū)塊,總井深115 268 m。其中,按井型統(tǒng)計直井3口、定向井40口、水平井7口;按井別統(tǒng)計生產井32口,探井2口、評價井3口、注水井10口,注汽井2口。系統(tǒng)運行平穩(wěn)且能夠快速、準確的生成統(tǒng)計圖形和圖表(見圖5)。

圖5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

在信息上報考核模塊(見圖6)中通過輸入檢查時間范圍,能夠統(tǒng)計給出每個服務單位的數(shù)據(jù)上報情況,找到未按時提交的數(shù)據(jù),輔助管理者進行數(shù)據(jù)上報質量控制。

定向施工數(shù)據(jù)的查詢和下載模塊,支持業(yè)務人員隨時進行定型井服務數(shù)據(jù)的查看,定向數(shù)據(jù)報告的一鍵下載,為各定向服務單位提供了統(tǒng)一的模板,優(yōu)化了操作流程。

圖6 信息上報考核

4 結 論

(1)定向鉆井軌跡管理系統(tǒng)通過底層ORACLE數(shù)據(jù)庫、WebService服務層和客戶端三層體系構建,實現(xiàn)了系統(tǒng)的功能性擴展。

(2)該系統(tǒng)對服務接口進行了統(tǒng)一封裝,由高度抽象的接口進行調用,達到了解耦的效果,提高了數(shù)據(jù)服務層的獨立性。

(3)該系統(tǒng)實現(xiàn)了對已鉆井定向施工數(shù)據(jù)的查詢、計算和統(tǒng)計分析功能,并提供統(tǒng)一模板自動下載定向軌跡數(shù)據(jù)表,為管理層全面掌握油田定向鉆井軌跡情況提供了便利,在優(yōu)化工作流程的同時提高了定向鉆井軌跡管理水平。

[1] 何玉云,張友生.MVC模式在網(wǎng)絡中的應用[J].微計算機信息,2006,22(8):248.

[2] 王田田.基于NET平臺的WebService構建與調用技術[J].電腦編程技巧與維護,2010,17(8):83.

[3] 周樹明,張溶冰,曹渠江. 基于WebService技術的應用實例的設計和實現(xiàn)[J].計算機應用與軟件,2003,20(4):63- 65.

[4] 紀榮藝,周英操,樊洪海,等.鉆井工程數(shù)據(jù)庫的擴展與深化[J].信息技術,2011,11(2):4-11.

[責任編輯] 董大偉

《中國石油大學勝利學院學報》

“獨立學院研究”欄目征稿啟事

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中國石油大學勝利學院學報編輯部

2015-10-20

中石化科技攻關項目(JP13023)

胡 睿(1980—),女,山東東營人,中國石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院工程師,主要從事鉆井信息技術研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2015.04.005

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