录井实时数据采集系统设计

摘要：录井技术在石油的勘探工作中作用重大，录井能够及时、快速、方便地获取地下信息，是记录、录取钻井过程中各种数据信息，发现、评估油气藏最及时、最直接的手段。录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术。本文就录井数据采集的实时数据采集系统设计问题谈个人几点看法。

关键词：录井技术 数据采集 技术研究

录井技术是油气勘探开发活动中最基本的技术，在石油的勘探工作中作用重大，通过录井过程能够及时、快速、方便地获取地下信息，是记录、录取钻井过程中各种数据信息，发现、评估油气藏最及时、最直接的手段。随着电子学与电脑科学技术的广泛应用，通用录井技术得到了迅猛发展，增压防爆、定量脱气分析、快速色谱、钻具振动分析等技术应运而生。录井在整个石油勘探过程中被誉为找油找气的“眼睛”，处于工作流程中的关键环节。

对于工程录井来说，现场的各种传感器信号的采集和传输是实现实时钻井过程监测、信息集成与综合控制的基础，而录井实时数据采集系统在整个录井过程中处于数据源位置，是整个录井数据处理、应用的核心，其作用至关重要。下面简单谈谈录井数据采集系统设计方面的相关问题：

一、数据采集模块设计

录井数据采集模块的设计要与录井仪器硬件结合起来，要采用多接口采集不同硬件接口，采集要保证实时性、快速采集，对录井的快速信号要实现高效，软件部分要采用优先级和中断模式，优先级高的要先执行，要保证数据实时性和准确性。模块可以独立，要针对不同硬件采集。下面围绕着绞车信号问题谈谈数据采集模块的设计。比如在深度系统中，大钩高度的测量是最为关键的。通过绞车信号的实时数据检测，可得到与大钩高度相关的绞车脉冲信号计数值，将该值传入上位机，通过相应的计算可以得到实时的井深。同时，基于太阳能和蓄电池供电的无线录井数据采集与传输系统要求现场绞车信号检测电路必须具有低功耗、小尺寸和抗干扰性强的特点。因此，采用绞车顺时针旋转时， 传感器输出A相波形超前B相波形90°；逆时针旋转时，输出A相波形滞后B相波形90°。其后的鉴相（方向鉴别）、倍频和计数就是基于如上输出的两相脉冲信号。录井数据能够及时而准确地被接收。效果明显。

二、录井实时监控设计

针对以往数据库编辑系统查找及修改不相符数据比较繁琐而且时有遗漏的问题，开发相应的数据库实时监测软件。新型录井数据库的设计并对其中的气测、钻井工程、钻井液等数据进行检查，结果在检查界面显示，可集中修改，并与数据库同步更新。以CPS 2000综合录井仪为例，采用微软S Q LSever数据库口将不同类别数据保存在不同的数据表内，各表内不同字段对应不同录井参数，是典型的关系型数据库。因此，如果要访问某一深度的色谱数据，首先要找到数据表中该数据序号位置，然后根据数据表序号位置查到对应的数据。实时监视软件通过定时查询数据库相应表格及字段里的数据，发现异常及时报警。该软件程序文字说明源代码的流程为：

其一，使用S Q L通用查询字符串，以井号为关键字，采用ADO模式访问SQ LSever数据库相应的数据表字段。

其二，查询字符串返回符合监视要求的数据集。

其三，对返回的数据集内的数据进行判断，发现异常时弹出报警。

三、录井数据库设计

“模块化总线型录井数据系统”是采用分布式总线型模块化体系结构设计、总线型连接，配置灵活、功能开放，数据采集、处理速度快，可靠性高。系统软件设计合理、运行可靠、操作简便、人机交互界面友好。系统能够为钻井和录井信息评价提供准确齐全的原始资料。设计开发的录井专家系统能够实时准确地对钻井过程进行状态判别、油气评价和工程事故预报，达到了指导钻井的目的。系统硬件采用模块化技术设计，便于功能扩展，可自由挂接各种录井设备及仪表，设备运输和安装使用方便，工程应用价值高。

四、录井数据通讯及接口设计

WITS是一种多级格式，它在录井中提供一个容易实现的具有灵活性不断增加的较高级别的进入点。在低级别时，使用一种固定格式的数据流；而在高级别时，可应用一种自定义的定制的数据流。 WITS数据流由不连续的数据记录组成。每个数据记录的产生都是独立于其它数据类型，并且每个数据记录都有唯一的触发变量和采样间距。通常，钻机动作决定了在其一给定时间内使用哪个记录，以便只有合适的数据被传输。在录井数据接口的设计中，要符合WITSML规范，用于数据输出。WITSML是基于WITS发展来的是面向对象的数据，它能实现录井数据的实时共享和数据的重用和扩展。它所记录的数据是钻井过程中针对井这个对象（object）的所具有的特征，对数据进行记录。WITSML服务器的数据是实时自动更新的，用户所用的数据都是从服务器获得的最新数据。WITSML所存的数据是用XML进行精准定义的，XML的可扩展性使得WITSML的数据可以允许自定义。

WITSML可将WITSML数据实时地放入作业者项目数据库中。在通常情况下，作业者用LAS格式文件或一些专有数据源来升级项目数据库中的测井和轨迹数据。这些都是不错的解决方案，但是这些方案却会带来问题。LAS格式文件对静态加载数据非常严格，并且在批处理过程中需求“人工操作”。专有方法的标准各不相同，例如有WITS标准或其他的标准，并且在数据进入实时过程时，必须对服务公司的技术进行干涉，才能与作业者选择的解决方案进行通信，例如，它不是即插即用的。由于作业者可以更快的获得数据（几乎是实时的），并且还能从多个软件提供商处获得数据，而不需要将服务公司专有技术整合到他们所选的软件解决方案中，这使得作业者获益颇多。WITSML数据加载技术通过API（应用程序编程接口），与WITSML服务器连接，并将轨迹和MWD/LWD（随钻测量）数据直接加载到项目数据库中。通常，这项技术无需人为干涉，而且可以由数据采集供应商经常对其进行管理，而不是通过数据管理技术来进行管理。在胜利油田，WITSML的使用已经取得了显著的效果。

五、录井工程预警设计

录井实时数据采集及同步预警方法。录井实时数据采集及同步预警方法的步骤是：在井场配置数据采集模块，设置预警条件，触发条件、启动预警模块，发出工程预警。采集各井场的实时数据，并解析和格式标准化实时数据；将实时数据根据预警模型进行归类、统计，做出综合分析判断、预警；同时将格式标准化的数据和根据预警模型得出的异常信息处理成标准格式传送到基地，进行二次预警，从而实现现场与后勤基地的同步预警机制。

六、结束语

综上所谈，录井技术在石油勘探工作中至关重要，尤其是录井数据的采集和处理，更是非同小可。数据信息是否能够及时、快速、正确地取得关系到油田勘探的下一步进行。本文主要从实时数据采集系统设计方面的数据采集、实时监控、数据库设计、数据通讯、工程预警等方面进行了说明和探讨，设计完好的录井实时数据采集系统，可以达到井场钻井过程自动监控与预警，减少井下事故的发生，满足安全生产的目的。

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