Система информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин

Строительство скважин - дорогостоящий процесс, требующий индивидуального подхода к каждой скважине. Любая ошибка, допущенная при проводке скважины, приводит к большим материальным и временным потерям, а ее исправление связано и с большими техническими трудностями. В этих условиях велика роль технологического контроля за процессом строительства скважин. Особый интерес представляет возможность использования оперативной, достоверной информации с буровых установок во время проведения телеметрического сопровождения. Такую информацию, например, предоставляют автоматизированные измерительные комплексы телесистем. В настоящий момент при телеметрическом сопровождении данные поступают в виде отчетных форм раз в сутки. Таким образом, исключается возможность оперативного реагирования и принятия решений при проводке скважины. Предлагаемая система позволит, осуществлять информационное обеспечение геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин по средствам использования web-технологий. Для визуализации данных в web-приложении реализуется схема сбора, передачи и хранения оперативных данных, поступающих с телесистем. В режиме реального времени происходит передача параметров, регистрируемых на телеметрической системе в хранилище АСУ ТП. Список передаваемых параметров достаточно широк и может варьироваться в зависимости от ситуации и модификации телесистемы. Работа возможна с любым типом телеметрических систем, представляющих данные в WITS-протоколе - международном стандарте представления

Система информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин предназначена для организации информационной системы мониторинга и контроля процесса бурения в реальном масштабе времени.

Полезная модель относится к вычислительной, информационно-измерительной технике, используемой, в частности, в системах телеметрии нефтепромысловых объектов.

Строительство скважин - дорогостоящий процесс, требующий индивидуального подхода к каждой скважине. Любая ошибка, допущенная при проводке скважины, приводит к большим материальным и временным потерям, а ее исправление связано и с большими техническими трудностями. Строительство скважин часто проводятся в сложных геологических условиях:

- резкие изменения местоположения пласта;

- изменение литологического состава;

- небольшая мощность пласта (в пределах ошибки инклинометрических исследований);

- проводка скважины по указанному в проекте коридору приводит к тому, что пробуренный горизонтальный ствол может пройти мимо коллектора, или в коллекторе с более худшими коллекторскими свойствами и пониженной нефтеотдачей.

Успешность строительства скважин, а особенно сложнопостроенных скважин, зависит от точности выполнения проекта на строительство скважины, в том числе в части проводки ствола скважины и оперативного изменения плана бурения в случае несоответствия фактического геологического строения проектным данным. Дебит скважины во многом зависит от того, в какой части пласта проведен ствол.

Если ствол проведен в соответствии с проектным профилем, а фактическая геология не соответствовала проектным данным, то результаты этого несоответствия становятся известны только после проведения окончательного каротажа, когда ствол уже пробурен и изменить ничего нельзя.

В настоящий момент при телеметрическом сопровождении данные поступают Заказчику в виде отчетных форм раз в сутки. Таким образом, Заказчик лишен возможности оперативного реагирования и принятия решений при проводке скважины.

Важной является задача провести ствол скважины по продуктивной части пласта на основе интерпретации данных, получаемых в процессе бурения. Особый интерес представляет возможность использования оперативной, достоверной информации с буровых установок во время проведения телеметрического сопровождения. Такую информацию, например, предоставляют автоматизированные измерительные комплексы телеметрических систем.

При бурении сложнопостроенных скважин для управления траекторией ствола используются телеметрические системы, которые с забоя скважины передают данные о зенитном угле, т.е. угле наклона ствола скважины к вертикали и азимуте, т.е. положение ствола относительно направления на север. Так же с забоя скважины передаются значения положения кривизны отклонителя относительно оси ствола скважины.

Задача, которую решает предлагаемая полезная модель, заключается в осуществлении информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин с помощью использования web-технологий.

В качестве прототипа выбрана система (патент РФ RU 116663), близкая по своей сути предлагаемой полезной модели и содержащая близкие по своему функциональному назначению блоки, которая обеспечивает контроль вводимой информации и сопоставление с введенной в систему ранее, в том числе и географической информации.

К недостаткам этой системы можно отнести отсутствие возможности прогнозирования аварийной ситуации, которая может возникнуть при отклонении реального положения ствола скважины от планируемой траектории, а также возможности хранения данных различного предназначения: телеметрии, географической информации, исследовательских данных, плановых показателей бурения.

Поставленная задача решается тем, что система информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин, включающая блок загрузки данных по поверхностям скважины, блок ввода информации, блок сопоставления информации, блок контроля загружаемой информации, блок индикации, согласно полезной модели дополнительно включает блок загрузки статичной информации по скважине, блок загрузки каротажных исследований по скважине, блок взаимодействия с источниками данных, блок хранения данных по поверхностям, блок хранения плановых показателей бурения, блок хранений данных по каротажным исследованиям, блок хранения оперативных данных телеметрии, внутреннее хранилище данных по настройкам, блок администрирования, блок прогнозирования аварийной ситуации, блок визуализации данных, блок сбора телеметрических данных с буровых установок, причем блок загрузки статичной информации по скважине односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок загрузки данных по поверхностям скважины односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок загрузки каротажных исследований по скважине односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок индикации двусторонними связями соединен с блоком ввода информации, блоком взаимодействия с источниками данных, блоком администрирования, блоком визуализации данных, блоком прогнозирования аварийной ситуации, блок взаимодействия с источниками данных двусторонними связями соединен с блоком хранения данных по поверхностям, блоком хранения плановых показателей бурения, блоком хранений данных по каротажным исследованиям, блоком хранения оперативных данных телеметрии, блок взаимодействия с источниками данных односторонней связью соединен с блоком сопоставления информации, блок сопоставления информации односторонней связью соединен с блоком контроля загружаемой информации, блок контроля загружаемой информации односторонней связью соединен с блоком визуализации данных, внутреннее хранилище данных по настройкам двусторонней связью соединен с блоком администрирования, блок сбора телеметрических данных с буровых установок односторонней связью соединен с блоком хранения оперативных данных телеметрии.

Поставленная задача решается консолидацией данных, которая представляет собой распределенную сеть сбора, передачи, отбраковки, интерпретации и визуализации данных о процессе телеметрического сопровождения скважин. Это достигается созданием системы для информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин путем:

- организации информационной системы мониторинга и контроля в реальном масштабе времени.

- визуализации полученных данных с сервера оперативного учета при помощи web-приложения.

- сопоставления проектных данных и информации по окружающим (опорным) скважинам.

- прогнозирования проводки ствола скважины на основе полученных данных как ретроспективе, так и в реальном времени.

- обеспечения конфиденциальности данных защищенными каналами связи.

Описанная полезная модель представлена на фиг. 1 и состоит из следующих блоков:

- 1. Блок загрузки статичной информации по скважине;

- 2. Блок загрузки данных по поверхностям скважины;

- 3. Блок загрузки каротажных исследований по скважине;

- 4. Блок ввода информации;

- 5. Блок взаимодействия с источниками данных;

- 6. Блок хранения данных по поверхностям;

- 7. Блок хранения плановых показателей бурения;

- 8. Блок хранения данных по каротажным исследованиям;

- 9. Блок хранения оперативных данных телеметрии;

- 10. Блок сопоставления информации;

- 11. Блок контроля загружаемой информации;

- 12. Внутреннее хранилище данных по настройкам;

- 13. Блок администрирования;

- 14. Блок индикации;

- 15. Блок прогнозирования аварийной ситуации;

- 16. Блок визуализации данных;

- 17. Блок сбора телеметрических данных с буровых установок.

Блок загрузки статичной информации по скважине 1, Блок данных по поверхностям скважины 2 и Блок каротажных исследований по скважине 3 представляют собой отдельные модули ввода данных через соответствующие web-формы или модули обработки и загрузки разнородных файловых представлений информации (файлы с расширениями dat и las).

Блок загрузки статичной информации по скважине 1 содержит следующие данные:

- проектный стратиграфический разрез;

- проектный литологический состав;

- проектная траектория ствола скважины;

- фактическая траектория ствола скважины до точки начала мониторинга;

- фактическая альтитуда стола ротора скважины;

- фактические координаты скважины.

Информация вводится как в автоматическом режиме (подключение к базе данных), так и в ручном (использование специально разработанных форм ввода). Данные сведения статичны и не изменяются в процессе сопровождения.

Блок загрузки данных по поверхностям скважины 2 содержит информацию по поверхностям залегающих пластов в разрезе бурящейся скважины. Данная информация позволяет визуализировать структуру и стратиграфию пластов, а так же определить местоположение нефте- и водоносных коллекторов. Источником данной информации являются программные продукты различных производителей, позволяющие построение базовой геологической модели, интерпретацию ГИС, построение структурных карт. На выходе мы имеем файл в формате dat, при этом структура файла может быть отлична. По мере поступления новых данных при телеметрическом сопровождении структурный каркас поверхностей может претерпевать изменения.

Блок каротажных исследований по скважине 3 содержит модуль загрузки информации по проведению гамма-каротажа (ГК) на опорных скважинах, а так же проектное ГК рассматриваемой скважины. Проектная кривая ГК может уточняться при корректировки поверхностей залегания пластов (блок 2). На основе кривых ГК возможно определить место входа в реперные пласты и спрогнозировать процесс вскрытия пласта с учетом его геологических особенностей. Пласт-репер имеет характеристику, позволяющую безошибочно выделять его в разрезе. Источником информации являются файлы формата las, при этом структура файла может быть отлична.

Блок ввода информации 4 необходим для ручной загрузки данных по поверхностям скважины, каротажным исследованиям и статической информации по скважинам. Загружаемая информация передается через Блок взаимодействия с источниками данных 5 в соответствующие блоки хранения данных.

Блок взаимодействия с источниками данных 5 предназначен для унификации способа взаимодействия с блоками хранения данных. Взаимодействие с блоками хранения данных построено на основе web-сервисов. В блоке реализовано получение данных для геологического сопровождения скважин, их представление в определенном протоколе, редактирование информации в соответствие с реализованными в программе бизнес-алгоритмами. Бизнес-логика представляет собой набор реализованных в программе алгоритмов обработки (анализа и подготовки) данных.

Блок хранения данных по поверхностям 6, Блок хранения плановых показателей бурения 7, Блок хранения данных по каротажным исследованиям 8, Блок хранения оперативных данных телеметрии 9 определяют хранилища данных из разнородных источников информации.

Блок хранения данных по поверхностям 6 представляет собой файловое хранилище данных по сопроводительному материалу. В процессе получения оперативных данных информация может уточняться и видоизменяться. Данное хранилище наполняется специалистом, наделенным особым правом доступа для выполнения этой обязанности, следующей информацией:

- данные по поверхностям залегающих пластов. Информация необходима для построения карты изолиний и геологического разреза продуктивного профиля скважины.

- длина компоновки телеметрической системы. Данная информация необходима для корректировки расположения точки замера.

Блок хранения плановых показателей бурения 7 и Блок хранения данных по каротажным исследованиям 8 представляют собой набор исторической информации по опорным скважинам, а так же проектной информации по бурению скважины, а именно:

- инклинометрические данные по пробуренным стволам опорных скважин (зенит, азимутальный угол, глубина). Данная информация позволит спрогнозировать опасные сближения с соседними скважинами.

- гамма-каротаж (ГК) опорных скважин - измерение интенсивности Ig естественного g-излучения пород вдоль ствола скважины. Интерпретация ГК окружающих скважин позволяет спрогнозировать залегание пластов в толще земли.

- данные по координатам и альтитуде стола ротора. Координаты необходимы для определения расположения скважин на карте изолиний, значение альтитуды - для расчета абсолютной глубины скважины. Данная информация помогает определить местоположение скважин относительно друг друга.

- проектные данные по стратиграфического, литологическому разрезам скважины. Данная информация позволяет спрогнозировать процесс проводки скважины с учетом залегающих пород пласта.

Блок хранения оперативных данных телеметрии 9 представляет собой блок накопления оперативной и исторической информации с телеметрических систем (гамма-каротаж, зенит, азимутальный угол, глубина, положение отклонителя и другие технологические показатели с учетом модификации телесистемы) и реализует единую точку доступа к данным с возможностью получения данных за предыдущий период. Хранение данных происходит в унифицированном формате. Ниже перечислены сущности, на которых построена база данных, и которые позволяют хранить разнородные данные в едином месте в унифицированном формате:

- организационная единица - организация или ее структурное подразделение, за кем закреплено технологическое место;

- технологическое место - сущность, определяющая физический объект (скважину), на котором установлены метрологические датчики, являющиеся источником исходных данных;

- параметр - сущность, определяющая один или несколько видов данных (показателей), получаемых с метрологических датчиков;

- тэг - формализованное краткое описание каждого параметра, связанного с технологическим местом. Тэг однозначно определяет источник данных и его параметры;

- замер - значение параметра, описанного тэгом, во времени. В базе данных телеметрии организована справочная система, содержащая информацию о подключенных системах АСУТП, структурных подразделениях и организациях, о собираемых параметрах.

Блок сопоставления информации 10 необходим для идентификации скважин из различных хранилищ данных. При этом сопоставляемые скважины признаются сопоставимыми с анализируемой, если они имеют одинаковые структурный номер (цифровая и буквенная части), организационную и территориальную единицы с анализируемой скважиной.

Блок контроля загружаемой информации 11 предназначен для отбраковки, фильтрации и интерпретации данных из различных источников информации

Внутреннее хранилище данных по настройкам 12 предназначено для хранения конфигурационной информации системы.

Блок администрирования 13 предназначен для администрирования системы путем настройки отображения, создания новых пользователей, администрирования пользователей и разделения прав доступа. При визуализации данных в системе Блок взаимодействия с источниками данных 5 и Блок визуализации данных 16 запрашивают информацию об ограничениях функционала и отображаемых данных у Блока администрирования 13 через Блок индикации 14. Далее Блок администрирования 13:

1. запрашивает из Внутреннего хранилища данных по настройкам 12 информацию о функциональных частях системы и о возможностях разграничения доступа к данным в системе;

2. запрашивает информацию из Внутреннего хранилища данных по настройкам 12 о пользователе системы и ограничениях в доступе пользователя;

3. предоставляет полученную информацию из Внутреннего хранилища данных по настройкам 12 в Блок индикации 14 в требуемом унифицированном формате.

При настройке ролевой политики системы пользователь через Блок индикации 14 обращается к Блоку администрирования 13. Далее Блок администрирования 13:

1. запрашивает из Внутреннего хранилище данных по настройкам 12 информацию о функциональных частях системы и о возможностях разграничения доступа к данным в системе;

2. запрашивает информацию из Внутреннего хранилища данных по настройкам 12 о пользователях системы и разграничениях, согласно ролевой политики;

3. дает возможность администратору системы изменить по отдельности доступ пользователей к функциональным частям и к части отображаемой информации в системе;

4. при отсутствии в системе пользователя, роли функциональной или роли к данным дает возможность создать новые и настроить взаимосвязи.

Блок индикации 14 представляет собой web-платформу, на которой размещается блок ввода информации 4 и блок прогнозирования аварийных ситуаций 15.

Блок прогнозирования аварийной ситуации 15 требуется для выявления возможных аварийных ситуаций, в частности по прогнозированию опасных сближений ствола бурящейся скважины со стволами соседних скважин.

Блок визуализации данных 16 имеет удобный интерфейс взаимодействия пользователей с системой мониторинга, разработанный с использованием современных web-технологий на базе портального решения. Блок представляет собой набор компонентов отображения. Объединение информации из различных источников в едином интерфейсе позволяет минимизировать время поиска информации и ускоряет процесс принятия решения об изменении проводки скважины.

Блок сбора телеметрических данных с буровых установок 17 собирает с систем телеметрии замеры глубинных измерительных комплексов.

Система функционирует следующим образом.

В процессе геологического сопровождения скважины с телеметрической системы через Блок сбора телеметрических данных с буровых установок 17, а также через Блок загрузки статичной информации по скважине 1, Блок загрузки данных по поверхностям скважины 2, Блок загрузки каротажных исследований по скважине 3, Блок ввода информации 4 происходит накопление оперативных и исторических данных (измеренный зенитный угол, измеренный азимутальный угол, глубина точки замера, положение отклонителя и других технологический показателей предусмотренный модификацией телесистемы) в Блоке хранения данных по поверхностям 6, в Блоке хранения плановых показателей бурения 7, в Блоке хранения данных по каротажным исследованиям Вив Блоке хранения оперативных данных телеметрии 9.

Далее информация через Блок взаимодействия с источниками данных 5, Блок сопоставления информации 10, Блок контроля загружаемой информации 11 передается в Блок визуализации 16.

В Блоке прогнозирования аварийной ситуации 15 по данным телеметрии ведется постоянный контроль положения ствола бурящейся скважины. В случае выявления возможных опасных сближений со стволами соседних скважин выдается соответствующее предупреждение.

Для управления работой всей системой и отображения информации реализован Блок администрирования 13 в виде информационной подсистемы, базирующейся на портальных web-технологиях. Данная подсистема позволяет выполнять поисковые запросы к данным, просматривать историю транзакций передач данных в рамках информационных потоков, управлять правами доступа пользователей и хранение конфигурационной информации в Блоке внутреннего хранилища данных по настройкам 12.

Все блоки реализованы с использованием современных технологий в виде web-сервисов и портальных решений.

Система информационного обеспечения геологического сопровождения бурения сложнопостроенных скважин, включающая блок загрузки данных по поверхностям скважины, блок ввода информации, блок сопоставления информации, блок контроля загружаемой информации, блок индикации, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блок загрузки статичной информации по скважине, блок загрузки каротажных исследований по скважине, блок взаимодействия с источниками данных, блок хранения данных по поверхностям, блок хранения плановых показателей бурения, блок хранений данных по каротажным исследованиям, блок хранения оперативных данных телеметрии, внутреннее хранилище данных по настройкам, блок администрирования, блок прогнозирования аварийной ситуации, блок визуализации данных, блок сбора телеметрических данных с буровых установок, причем блок загрузки статичной информации по скважине односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок загрузки данных по поверхностям скважины односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок загрузки каротажных исследований по скважине односторонней связью соединен с блоком ввода информации, блок индикации двусторонними связями соединен с блоком ввода информации, блоком взаимодействия с источниками данных, блоком администрирования, блоком визуализации данных, блоком прогнозирования аварийной ситуации, блок взаимодействия с источниками данных двусторонними связями соединен с блоком хранения данных по поверхностям, блоком хранения плановых показателей бурения, блоком хранений данных по каротажным исследованиям, блоком хранения оперативных данных телеметрии, блок взаимодействия с источниками данных односторонней связью соединен с блоком сопоставления информации, блок сопоставления информации односторонней связью соединен с блоком контроля загружаемой информации, блок контроля загружаемой информации односторонней связью соединен с блоком визуализации данных, внутреннее хранилище данных по настройкам двусторонней связью соединено с блоком администрирования, блок сбора телеметрических данных с буровых установок односторонней связью соединен с блоком хранения оперативных данных телеметрии.