GW-RSS旋轉導向軟件設計理念及應用

蔣琳琳

摘要：旋轉地質導向鉆井技術已成為水平井、大位移井及定向井施工中不可缺少的技術，但地面軟件設計與應用一直以來是制約其發展的瓶頸。GW-RSS旋轉導向軟件基于面向對象的思想而設計，基于C#語言進行開發，需要對隨鉆測量控制系統中的工具、軟件、解碼、操作等進行發散式抽象，包含項目配置子系統、井下工具儀器與配置子系統、實時解碼子系統、GW-RSS實時數據監控子系統、數據后處理子系統等模塊，采用了先進的信號檢測還原技術以及跨平臺的框架設計從而使軟件能兼容多個操作系統，開發新的服務功能耗時很少，為了滿足現場應用，通過優化算法，采用先進井眼校正，介電常數校正，泥漿電阻率校正等修正計算使得隨鉆測井曲線在細節的表現上更加精確，數據更加可信。

關鍵詞：旋轉導向;軟件;設計理念;功能模塊;現場應用

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）11-0044-03

隨著油田老區開采進入后期，非常規能源逐漸崛起，使得大斜度井、水平井、分支井、大位移井等復雜結構井鉆井技術在當今復雜油氣藏開發中得到了廣泛應用。旋轉導向鉆井技術是20世紀90年代迅速發展的隨鉆測量新技術，在鉆具鉆井時實現井眼軌道連續和實時導向。但旋轉導向軟件方式及工程應用目前是國內旋轉導向的發展方向和攻關目標，本文主要介紹了中國石油長城鉆探自主研發的指向式旋轉導向GW-RSS系統軟件設計原理及現場實用方式，基本達到了國際先進水平，實現了隨鉆測量系統的控制平臺，具備兼容性、擴展性，可實現掛接國際先進的隨鉆測井儀器，滿足中國及海外石油資源的勘探開發。

1基本設計理念

1.1軟件框架

1）該系統框架通過定義相關軟件結構和通訊接口，降低各功能模塊直接相互作用的影響，數據內存庫同時實現數據存儲、測量參數顯示、圖標打印等功能。

2）工具軟件通過對隨鉆測量系統相關儀器進行測試，通過檢測地層軟件的配置是否正確，還原儀器原始數據，導入相關技術程序，計算電阻率、伽馬、井斜、方位等隨鉆測量儀器現場工作數據。

3）GW-RSS旋轉導向軟件位于整個隨鉆測量系統的頂層設計軟件，可實現所有單元模塊功能，處理各模塊計算數據和工程參數校驗，由操作軟件與工具軟件共同構成。

1.2軟件構成

GW-RSS工具軟件主要用來完成車間測試、數據校驗、空氣標定、配置工具文件等工作，解碼軟件主要用來現場操作，將脈沖的信號轉化為電信號，電信號再轉換為數字信號，解碼井下儀器的工程參數和地質參數信息，并轉換為數值記錄，繪制現場測試曲線。

該軟件具備以下功能：

1）可測試和改進所有井下工具，內部模塊通過FSK相互通訊，各電路板通過CAN總線進行通訊，儀器通過水循環測試檢測是否連接成功，通過泵入的鉆井液檢測命令，接收并顯示井下儀器是否可在現場滿足試驗。

2）該軟件需要對脈沖傳輸的數據完成設置和標定，同步井下與地面軟件的工作時間，統一定義數據傳輸速率、數據傳輸序列、處理隨鉆測井數據、更改數據格式等。

3）更新儀器固件、配置工具序號、下載井下存儲器中存儲的隨鉆測井文件。

2開發和運行環境

系統使用C#吾言進行開發，C#是微軟專門為Microsoft的，NET Framework一起使用而特定設計的一種主流語言。該軟件目前主要應用于代碼編制、軟件編寫、解碼濾波、數據管理、二次開發等應用，基于Microsoft Visual Studi0 2010開發環境進行開發，使用BugFree完成Bug的跟蹤管理。軟件系統支持Windows XP、Windows Vista、Windows 7以及Windows 10操作系統，計算機內存1GB以上，50M存儲空間。

3功能概述

GW-RSS系統地面軟件在實現這些必須需求后，更實現了人性化，并在原基礎上優化了算法，采用先進井眼校正，介電常數校正，泥漿電阻率校正等修正計算使得隨鉆測井曲線在細節的表現上更加精確，數據更加可信。地面軟件系統主要包括以下子系統：

1）項目配置子系統：用于隨鉆施工項目的項目信息據配置，包括施工井隊、井場、油公司、區塊的編輯等功能，如圖1所示。

2）井下工具儀器與配置子系統：包括對井下儀器采集數據的方式、遙測數據發送方式的編輯，配置如圖2所示。

另外也包含對井下儀器所存儲的定向參數，伽馬、電阻率數據下載、處理等功能;同時具有對井下測量儀器的校驗、標定，以及同步系統時鐘的功能，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試配置井下儀器，完成對井下測量儀器的校準。軟件系統可根據電阻率測井儀在鹽水標定池中的測量值，以及空氣標定數據表，鹽水標定池的鹽水電阻率計算出電阻率測井儀的校準系數，修正電阻率測井儀的測量數據，保證儀器的測量精度。

3）實時解碼子系統：對地面采集到的泥漿脈沖信號進行分析，獲取實時隨鉆測井信息。如圖4所示，用戶可以在此界面對實時解碼的參數進行配置，同時還可以設置一些補償參數修正實時解碼的數據。若系統出現自動解碼無法工作的異常情況，現場可以通過手動解碼選擇合適的FID解碼實時隨鉆信息，保證實時解碼數據的有效性。

4）GW-RSS實時數據監控子系統：對鉤載、立管壓力、絞車傳感器的標定、監控，對井下儀器遙輸至地面的隨鉆測井信息和在地面所測量鉆井工程信息進行監控。深度跟蹤子系統，利用對傳感器的狀態監測來實時跟蹤井深，以建立精確的井深時間記錄文件，用來生成準確的井深測井數據曲線。測井數據圖形化處理子系統是對實時隨鉆測井數據和井下存儲器記錄的隨鉆測井數據進行處理，輸出標準化的測井曲線。遠程鉆臺數據傳輸子系統只要向鉆臺司鉆實時顯示當前井斜、方位、工具面、井深、泵壓等工程參數。環境補償子系統作用是對隨鉆測井數據進行空氣校正，泥漿溫度、電阻率補償，井眼補償。為空氣校正儀器軟件的界面，軟件系統自動測量數據進行計算生成空氣校正數據表，如圖5所示。

5）數據后處理子系統：對井場采樣數據的記錄、回放、處理。該xito那個軟件可實現設置施工的項目信息自動選擇已記錄的井場數據進行回放。記錄施工配置信息，空氣校驗信息，原始泥漿脈沖信號，井深時間對應曲線等。

4現場應用

現場通過對采集的泥漿脈沖信號進行分析，獲取井下儀器遠程傳送的實時隨鉆測井信息和工程信息。對比傳統的脈沖調制信號解碼方式，混合了多種環境噪音，優化信號解碼，提高抗干擾能力，對其解碼所得的數據列于下方列表中，與真實地層信息一致，滿足儀器在各種井下復雜條件下的需求。圖6為說明了實時解碼子系統的工作流程，圖7為實時解碼子系統的軟件界面，圖形框內有三條曲線，分別為原始泥漿壓力波形、濾波后波形、相關波形曲線。文字列表框以列表方式記錄了實時解碼數據。

測井數據圖形化處理子系統：對實時隨鉆測井數據和井下存儲器記錄的隨鉆測井數據進行處理，輸出測井曲線。隨鉆測井數據的數據處理流程，采用先進井眼校正，介電常數校正，泥漿電阻率校正等修正計算使得隨鉆測井曲線在細節的表現上更加精確，數據更加可信。原始隨鉆測井數據通過校正，補償后最終以井深一測井數據的記錄方式存人數據庫，測井數據在此以數據列表和二維圖形的方式顯示，方便用戶編輯，如圖7所示。

5結論

GW-RSS旋轉導向軟件基于面向對象的思想而設計，基于C#語言進行開發，基于Common Library和Framework構架的，使用Microsoft Visual Studi0 2010開發環境進行軟件開發，CW-RSS系統地面軟件主要分為項目配置子系統：項目配置子系統、井下工具儀器與配置子系統、實時解碼子系統、GW-RSS實時數據監控子系統、數據后處理子系統等，采用了先進的信號檢測還原技術以及跨平臺的框架設計從而使軟件能兼容多個操作系統，開發新的服務功能，耗時很少，采用先進井眼校正，介電常數校正，泥漿電阻率校正等修正計算使得隨鉆測井曲線在細節的表現上更加精確，數據更加可信。