石油工程決策支持系統(tǒng)提升鉆井信息化水平

崔洪波

摘 要：信息化是各行業(yè)發(fā)展的必然選擇，決策支持系統(tǒng)為石油工程管理決策工作奠定基礎(chǔ)，是鉆井信息化的重要構(gòu)成部分。本文分析其關(guān)鍵技術(shù)與面臨問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：石油工程；決策支持系統(tǒng)； 鉆井；信息化

1 石油工程決策支持系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)介紹

1.1 地質(zhì)與工程信息的融合技術(shù)

①地質(zhì)與工程深度融合：以每一口井井深視為縱坐標(biāo)，把地質(zhì)分層、地層壓力與巖石物性信息與井身結(jié)構(gòu)、鉆井液、鉆具組合工程信息相融合，通過(guò)曲線對(duì)比，使專家更直觀、便捷了解井筒周緣地質(zhì)參數(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案；②宏觀地質(zhì)分析：通過(guò)開發(fā)專用數(shù)據(jù)接口提取地質(zhì)研究成果，以底圖投放、三維場(chǎng)景等方式同井筒信息共同展示，專家據(jù)此可直觀分析井筒地理環(huán)境、井下狀況、鄰井復(fù)雜情況，針對(duì)作出適合此區(qū)塊最佳方案。

1.2 鉆井工程方案論證支持技術(shù)

①圖形可視化：待論證方案與鄰井井史數(shù)據(jù)，均可以地理域和深度域串接，通過(guò)二維剖面或360度三維場(chǎng)景集成展現(xiàn)，圖形間可聯(lián)動(dòng)，便于專家直觀、快速、靈活進(jìn)行信息分析、判斷；②一體化數(shù)據(jù)流支持：對(duì)于所有論證環(huán)節(jié)，底層由統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)支持，數(shù)據(jù)可在任何模塊加載、更新，其他模塊也可調(diào)用，確保任何業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都有唯一性；③鄰井案例對(duì)比：鄰井施工情況可作為新井設(shè)計(jì)重要參考依據(jù)，在底圖上選一或多口鄰井，提取歷史數(shù)據(jù)，匯總、統(tǒng)計(jì)、分析技術(shù)指標(biāo)、井下故障，可獲得該區(qū)塊經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，以此為基礎(chǔ)，可綜合對(duì)新井設(shè)計(jì)合理性進(jìn)行評(píng)價(jià)；④多方案對(duì)比：可設(shè)計(jì)多套、多側(cè)重向的井身結(jié)構(gòu)、鉆具組合方案，以該系統(tǒng)同界面顯示，方案間異同一目了然，專家可以此討論并優(yōu)選；⑤方案模擬：水力、固井、井控等設(shè)計(jì)涉及到強(qiáng)度校核、壓力控制等細(xì)節(jié)，內(nèi)嵌計(jì)算模型通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)計(jì)算模擬，調(diào)整參數(shù)后也可當(dāng)場(chǎng)模擬驗(yàn)證，利于方案最優(yōu)化，避免反復(fù)修改論證。

1.3 遠(yuǎn)程多井實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)

①多參數(shù)關(guān)聯(lián)預(yù)警法。通過(guò)該區(qū)塊已鉆井，確定特征量經(jīng)驗(yàn)權(quán)重，得加權(quán)型的標(biāo)準(zhǔn)特征向量；以當(dāng)前井的正鉆層位上部井段的正常鉆進(jìn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，建各工程的正常參數(shù)波動(dòng)區(qū)間，超出區(qū)間波動(dòng)即為異常；監(jiān)測(cè)位于下部的井段鉆進(jìn)過(guò)程，以灰色關(guān)聯(lián)算法求實(shí)際異常波動(dòng)值與標(biāo)準(zhǔn)特征向量關(guān)聯(lián)度；實(shí)時(shí)計(jì)算關(guān)聯(lián)度，如某風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度過(guò)高，則系統(tǒng)報(bào)警提示正在發(fā)生該風(fēng)險(xiǎn)。②單參數(shù)超限預(yù)警法。依據(jù)每口井地區(qū)、層位、鉆機(jī)不同，預(yù)設(shè)大鉤負(fù)荷、扭矩等工程參數(shù)門限值，鉆井中以遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)傳輸錄井參數(shù)，判別超限并報(bào)警給后方專家。③遠(yuǎn)程多井監(jiān)測(cè)預(yù)警?；谝陨戏椒ǎ圆⑿杏?jì)算對(duì)所有監(jiān)測(cè)井同時(shí)監(jiān)測(cè)，把每口井監(jiān)測(cè)所得結(jié)果實(shí)時(shí)反饋井位分布圖，可實(shí)現(xiàn)該井具體監(jiān)測(cè)模塊導(dǎo)入，開展具體分析，便于一名專家同時(shí)監(jiān)測(cè)多口井。

1.4 松耦合軟件開發(fā)技術(shù)

①SOA技術(shù)。鉆井工程決策支持系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)與應(yīng)用模塊之間松耦合，當(dāng)?shù)讓訑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)平臺(tái)或數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)位置發(fā)生改變時(shí)，只需要對(duì)服務(wù)層進(jìn)行調(diào)整，無(wú)需對(duì)分散在各用戶機(jī)器上客戶端進(jìn)行更新，實(shí)現(xiàn)了以不變應(yīng)萬(wàn)變。②面向服務(wù)專業(yè)計(jì)算。傳統(tǒng)鉆井軟件計(jì)算模塊為本地客戶機(jī)運(yùn)行，運(yùn)算對(duì)性能要求很高。本系統(tǒng)將算法封裝為webservice服務(wù)，部署在服務(wù)器上并向客戶端發(fā)送計(jì)算結(jié)果，提升軟件性能的同時(shí)利于算法程序統(tǒng)一更新和保護(hù)。③插件式技術(shù)。開發(fā)了統(tǒng)一插件軟件框架，各模塊獨(dú)立開發(fā)后可以接口快速插接至框架，模塊間可交互通信。

1.5 遠(yuǎn)程協(xié)同技術(shù)

①遠(yuǎn)程傳輸。實(shí)現(xiàn)了井場(chǎng)信息、視頻遠(yuǎn)程傳輸，集成低帶寬TCP/IP視頻會(huì)議系統(tǒng)。②在線意見共享。任何專家可啟動(dòng)軟件審閱設(shè)計(jì)，并批注到方案相應(yīng)位置，意見可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到所有客戶端。在異地也可針對(duì)某個(gè)問(wèn)題互通有無(wú)、協(xié)同決策。

2 石油工程決策支持系統(tǒng)面臨問(wèn)題

2.1 地質(zhì)與工程信息深度融合問(wèn)題

鉆井施工必須充分考慮全井段與鉆井工程相關(guān)各種地質(zhì)細(xì)節(jié)。目前，鉆井地質(zhì)、工程設(shè)計(jì)、施工各自獨(dú)立，地質(zhì)與工程脫節(jié)，經(jīng)出現(xiàn)地質(zhì)與鉆井專家結(jié)論不一或相矛盾尷尬局面，難做出科學(xué)決策。

2.2 鉆井方案專家論證支持問(wèn)題

每口井鉆井工程設(shè)計(jì)方案，尤其是重點(diǎn)井、疑難井設(shè)計(jì)方案，往往要經(jīng)過(guò)不同專家組多次討論，決策。國(guó)內(nèi)軟件尚不能對(duì)決策過(guò)程提供相應(yīng)支持。參與決策專家觀看幻燈片演示只能得到有限信息，大腦分析。難以快速、直觀了解、共享、交流信息，導(dǎo)致方案論證不徹底，決策效率不高，科學(xué)性受限。

2.3 多專家異地協(xié)同決策問(wèn)題

遠(yuǎn)程協(xié)同決策基本網(wǎng)絡(luò)主要通過(guò)語(yǔ)音、影像交流，各方要將對(duì)方分析、觀點(diǎn)記錄，思考后反饋結(jié)論，難以當(dāng)場(chǎng)快速得出結(jié)論并在線共享，決策效率有待提升。

2.4 鉆前、鉆中、鉆后信息一體化應(yīng)用問(wèn)題

目前鉆井設(shè)計(jì)、施工、評(píng)價(jià)信息化系統(tǒng)均是獨(dú)立開發(fā)，而不是可相互接洽的模塊化設(shè)計(jì)，相互之間獨(dú)立，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與信息流轉(zhuǎn)，沒(méi)有高效一致的數(shù)據(jù)共享支撐，歷史數(shù)據(jù)未發(fā)揮價(jià)值。

2.5 決策支持系統(tǒng)開放性問(wèn)題

國(guó)內(nèi)鉆井軟件普遍自成一體，信息源接入、軟件模塊集成存在明顯不足，難以提升系統(tǒng)整體水平。

3 結(jié)束語(yǔ)

鉆井工程決策支持系統(tǒng)為建立鉆井遠(yuǎn)程協(xié)同決策新模式奠定了技術(shù)基礎(chǔ)，但由于受限于國(guó)內(nèi)情況，系統(tǒng)大規(guī)模推廣尚需時(shí)日。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖莉，楊傳書，費(fèi)海濤，等.關(guān)于石油工程信息化需求與建設(shè)策略的思考[J].石油鉆探技術(shù)，2011，39（3）：81-85.