蔣琳琳

摘要：旋轉(zhuǎn)地質(zhì)導(dǎo)向鉆井技術(shù)已成為水平井、大位移井及定向井施工中不可缺少的技術(shù)，但地面軟件設(shè)計(jì)與應(yīng)用一直以來是制約其發(fā)展的瓶頸。GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件基于面向?qū)ο蟮乃枷攵O(shè)計(jì)，基于C#語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，需要對(duì)隨鉆測(cè)量控制系統(tǒng)中的工具、軟件、解碼、操作等進(jìn)行發(fā)散式抽象，包含項(xiàng)目配置子系統(tǒng)、井下工具儀器與配置子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)、GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)等模塊，采用了先進(jìn)的信號(hào)檢測(cè)還原技術(shù)以及跨平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)從而使軟件能兼容多個(gè)操作系統(tǒng)，開發(fā)新的服務(wù)功能耗時(shí)很少，為了滿足現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，通過優(yōu)化算法，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測(cè)井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向;軟件;設(shè)計(jì)理念;功能模塊;現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2020）11-0044-03

隨著油田老區(qū)開采進(jìn)入后期，非常規(guī)能源逐漸崛起，使得大斜度井、水平井、分支井、大位移井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井鉆井技術(shù)在當(dāng)今復(fù)雜油氣藏開發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用。旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是20世紀(jì)90年代迅速發(fā)展的隨鉆測(cè)量新技術(shù)，在鉆具鉆井時(shí)實(shí)現(xiàn)井眼軌道連續(xù)和實(shí)時(shí)導(dǎo)向。但旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件方式及工程應(yīng)用目前是國(guó)內(nèi)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向的發(fā)展方向和攻關(guān)目標(biāo)，本文主要介紹了中國(guó)石油長(zhǎng)城鉆探自主研發(fā)的指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向GW-RSS系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)原理及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用方式，基本達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的控制平臺(tái)，具備兼容性、擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)掛接國(guó)際先進(jìn)的隨鉆測(cè)井儀器，滿足中國(guó)及海外石油資源的勘探開發(fā)。

1基本設(shè)計(jì)理念

1.1軟件框架

1）該系統(tǒng)框架通過定義相關(guān)軟件結(jié)構(gòu)和通訊接口，降低各功能模塊直接相互作用的影響，數(shù)據(jù)內(nèi)存庫(kù)同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、測(cè)量參數(shù)顯示、圖標(biāo)打印等功能。

2）工具軟件通過對(duì)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)相關(guān)儀器進(jìn)行測(cè)試，通過檢測(cè)地層軟件的配置是否正確，還原儀器原始數(shù)據(jù)，導(dǎo)入相關(guān)技術(shù)程序，計(jì)算電阻率、伽馬、井斜、方位等隨鉆測(cè)量?jī)x器現(xiàn)場(chǎng)工作數(shù)據(jù)。

3）GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件位于整個(gè)隨鉆測(cè)量系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)軟件，可實(shí)現(xiàn)所有單元模塊功能，處理各模塊計(jì)算數(shù)據(jù)和工程參數(shù)校驗(yàn)，由操作軟件與工具軟件共同構(gòu)成。

1.2軟件構(gòu)成

GW-RSS工具軟件主要用來完成車間測(cè)試、數(shù)據(jù)校驗(yàn)、空氣標(biāo)定、配置工具文件等工作，解碼軟件主要用來現(xiàn)場(chǎng)操作，將脈沖的信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，電信號(hào)再轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，解碼井下儀器的工程參數(shù)和地質(zhì)參數(shù)信息，并轉(zhuǎn)換為數(shù)值記錄，繪制現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試曲線。

該軟件具備以下功能：

1）可測(cè)試和改進(jìn)所有井下工具，內(nèi)部模塊通過FSK相互通訊，各電路板通過CAN總線進(jìn)行通訊，儀器通過水循環(huán)測(cè)試檢測(cè)是否連接成功，通過泵入的鉆井液檢測(cè)命令，接收并顯示井下儀器是否可在現(xiàn)場(chǎng)滿足試驗(yàn)。

2）該軟件需要對(duì)脈沖傳輸?shù)臄?shù)據(jù)完成設(shè)置和標(biāo)定，同步井下與地面軟件的工作時(shí)間，統(tǒng)一定義數(shù)據(jù)傳輸速率、數(shù)據(jù)傳輸序列、處理隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)、更改數(shù)據(jù)格式等。

3）更新儀器固件、配置工具序號(hào)、下載井下存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的隨鉆測(cè)井文件。

2開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境

系統(tǒng)使用C#吾言進(jìn)行開發(fā)，C#是微軟專門為Microsoft的，NET Framework一起使用而特定設(shè)計(jì)的一種主流語(yǔ)言。該軟件目前主要應(yīng)用于代碼編制、軟件編寫、解碼濾波、數(shù)據(jù)管理、二次開發(fā)等應(yīng)用，基于Microsoft Visual Studi0 2010開發(fā)環(huán)境進(jìn)行開發(fā)，使用BugFree完成Bug的跟蹤管理。軟件系統(tǒng)支持Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 10操作系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)內(nèi)存1GB以上，50M存儲(chǔ)空間。

3功能概述

GW-RSS系統(tǒng)地面軟件在實(shí)現(xiàn)這些必須需求后，更實(shí)現(xiàn)了人性化，并在原基礎(chǔ)上優(yōu)化了算法，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測(cè)井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。地面軟件系統(tǒng)主要包括以下子系統(tǒng)：

1）項(xiàng)目配置子系統(tǒng)：用于隨鉆施工項(xiàng)目的項(xiàng)目信息據(jù)配置，包括施工井隊(duì)、井場(chǎng)、油公司、區(qū)塊的編輯等功能，如圖1所示。

2）井下工具儀器與配置子系統(tǒng)：包括對(duì)井下儀器采集數(shù)據(jù)的方式、遙測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送方式的編輯，配置如圖2所示。

另外也包含對(duì)井下儀器所存儲(chǔ)的定向參數(shù)，伽馬、電阻率數(shù)據(jù)下載、處理等功能;同時(shí)具有對(duì)井下測(cè)量?jī)x器的校驗(yàn)、標(biāo)定，以及同步系統(tǒng)時(shí)鐘的功能，如圖3所示。為井下儀器通訊與配置主界面用戶可以通過在此界面來測(cè)試配置井下儀器，完成對(duì)井下測(cè)量?jī)x器的校準(zhǔn)。軟件系統(tǒng)可根據(jù)電阻率測(cè)井儀在鹽水標(biāo)定池中的測(cè)量值，以及空氣標(biāo)定數(shù)據(jù)表，鹽水標(biāo)定池的鹽水電阻率計(jì)算出電阻率測(cè)井儀的校準(zhǔn)系數(shù)，修正電阻率測(cè)井儀的測(cè)量數(shù)據(jù)，保證儀器的測(cè)量精度。

3）實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)：對(duì)地面采集到的泥漿脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，獲取實(shí)時(shí)隨鉆測(cè)井信息。如圖4所示，用戶可以在此界面對(duì)實(shí)時(shí)解碼的參數(shù)進(jìn)行配置，同時(shí)還可以設(shè)置一些補(bǔ)償參數(shù)修正實(shí)時(shí)解碼的數(shù)據(jù)。若系統(tǒng)出現(xiàn)自動(dòng)解碼無法工作的異常情況，現(xiàn)場(chǎng)可以通過手動(dòng)解碼選擇合適的FID解碼實(shí)時(shí)隨鉆信息，保證實(shí)時(shí)解碼數(shù)據(jù)的有效性。

4）GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)：對(duì)鉤載、立管壓力、絞車傳感器的標(biāo)定、監(jiān)控，對(duì)井下儀器遙輸至地面的隨鉆測(cè)井信息和在地面所測(cè)量鉆井工程信息進(jìn)行監(jiān)控。深度跟蹤子系統(tǒng)，利用對(duì)傳感器的狀態(tài)監(jiān)測(cè)來實(shí)時(shí)跟蹤井深，以建立精確的井深時(shí)間記錄文件，用來生成準(zhǔn)確的井深測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)曲線。測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)圖形化處理子系統(tǒng)是對(duì)實(shí)時(shí)隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和井下存儲(chǔ)器記錄的隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出標(biāo)準(zhǔn)化的測(cè)井曲線。遠(yuǎn)程鉆臺(tái)數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)只要向鉆臺(tái)司鉆實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前井斜、方位、工具面、井深、泵壓等工程參數(shù)。環(huán)境補(bǔ)償子系統(tǒng)作用是對(duì)隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行空氣校正，泥漿溫度、電阻率補(bǔ)償，井眼補(bǔ)償。為空氣校正儀器軟件的界面，軟件系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算生成空氣校正數(shù)據(jù)表，如圖5所示。

5）數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)：對(duì)井場(chǎng)采樣數(shù)據(jù)的記錄、回放、處理。該xito那個(gè)軟件可實(shí)現(xiàn)設(shè)置施工的項(xiàng)目信息自動(dòng)選擇已記錄的井場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行回放。記錄施工配置信息，空氣校驗(yàn)信息，原始泥漿脈沖信號(hào)，井深時(shí)間對(duì)應(yīng)曲線等。

4現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)通過對(duì)采集的泥漿脈沖信號(hào)進(jìn)行分析，獲取井下儀器遠(yuǎn)程傳送的實(shí)時(shí)隨鉆測(cè)井信息和工程信息。對(duì)比傳統(tǒng)的脈沖調(diào)制信號(hào)解碼方式，混合了多種環(huán)境噪音，優(yōu)化信號(hào)解碼，提高抗干擾能力，對(duì)其解碼所得的數(shù)據(jù)列于下方列表中，與真實(shí)地層信息一致，滿足儀器在各種井下復(fù)雜條件下的需求。圖6為說明了實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)的工作流程，圖7為實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)的軟件界面，圖形框內(nèi)有三條曲線，分別為原始泥漿壓力波形、濾波后波形、相關(guān)波形曲線。文字列表框以列表方式記錄了實(shí)時(shí)解碼數(shù)據(jù)。

測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)圖形化處理子系統(tǒng)：對(duì)實(shí)時(shí)隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和井下存儲(chǔ)器記錄的隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行處理，輸出測(cè)井曲線。隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理流程，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測(cè)井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。原始隨鉆測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)通過校正，補(bǔ)償后最終以井深一測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的記錄方式存人數(shù)據(jù)庫(kù)，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)在此以數(shù)據(jù)列表和二維圖形的方式顯示，方便用戶編輯，如圖7所示。

5結(jié)論

GW-RSS旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向軟件基于面向?qū)ο蟮乃枷攵O(shè)計(jì)，基于C#語(yǔ)言進(jìn)行開發(fā)，基于Common Library和Framework構(gòu)架的，使用Microsoft Visual Studi0 2010開發(fā)環(huán)境進(jìn)行軟件開發(fā)，CW-RSS系統(tǒng)地面軟件主要分為項(xiàng)目配置子系統(tǒng)：項(xiàng)目配置子系統(tǒng)、井下工具儀器與配置子系統(tǒng)、實(shí)時(shí)解碼子系統(tǒng)、GW-RSS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)后處理子系統(tǒng)等，采用了先進(jìn)的信號(hào)檢測(cè)還原技術(shù)以及跨平臺(tái)的框架設(shè)計(jì)從而使軟件能兼容多個(gè)操作系統(tǒng)，開發(fā)新的服務(wù)功能，耗時(shí)很少，采用先進(jìn)井眼校正，介電常數(shù)校正，泥漿電阻率校正等修正計(jì)算使得隨鉆測(cè)井曲線在細(xì)節(jié)的表現(xiàn)上更加精確，數(shù)據(jù)更加可信。