水平井泵送数据可视化系统
时间：2022-12-09 13:45:07 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
赵昕迪,任国辉,聂靖雯
(中国石油集团测井有限公司西南分公司,重庆401120)
水平井水力泵送射孔技术一直是非常规油气资源开发的主要技术手段[1]。以往的水平井水力泵送射孔过程中存在井下状态不明确、操作人员信息交流效率低、基地与作业现场信息交流不畅等问题。本文介绍的基于.Net技术的水平井泵送数据可视化系统,能使水平井水力泵送射孔在直观的参考数据下施工[2]。该系统将施工过程中反映在地面仪器和电脑中的数据以图形化的方式展现,有效提升了施工效率与安全性,形成以作业小队、数据共享服务器为核心的水平井数据可视化网络,使水平井水力泵送射孔施工作业更加安全、可靠、高效[3]。
水平井泵送数据可视化系统由部署在测井绞车上的泵送辅助软件、车载4G VPN网络、数据中心、客户端组成。泵送辅助软件能够将射孔层位、枪型、弹型、零长、跟踪距、井斜、狗腿度、张力、绞车速度、枪串速度等射孔作业数据,在施工过程中通过4G网络连接中石油VPN并实时回传至数据中心。数据中心将得到的射孔作业数据进行数据清洗和筛选,分别发送至数据库和在线用户。发送至数据库的射孔作业数据将会被分类、分时存储,为分析现场作业情况提供数据源。跨平台数据共享通过互联网信息服务(Internet Information Services,IIS)对所有在线用户进行数据推送[4],最终达到作业现场—基地—远程用户数据延迟小于200 ms的实时数据共享。
1.1 泵送辅助软件
泵送辅助软件主要用于水平井水力泵送射孔施工期间的数据可视化。通过自动定位射孔层位、自动跟踪射孔枪串、实时模拟压裂车泵注排量、关键节点语音提示、数字仪表显示射孔枪串运动状态实现作业现场的数字化无障碍沟通。施工人员可通过平衡电缆下放速度与射孔枪串运动速度控制单根套管接箍伸长量和电缆总余量,以确保泵送过程中的射孔枪串安全性(见图1)。
图1 泵送辅助软件界面
1.2 数据中心
数据中心是一个服务集群,包含数据处理服务、数据推送服务、FTP(File Transfer Protocol)服务、IIS、跨平台数据推送引擎。数据中心的主要作用是处理射孔作业现场实时发送的施工数据和数据库中的历史数据,可根据在线用户的指令对实时数据和历史数据进行跨平台推送。
数据中心的承载形式为一个Asp.Net的内网站点[5],网站提供了施工概况、施工详情、施工进度、汇总归档、作业队详情、作业队状态、网络连接、输出设置等功能模块。为技术人员和决策人员提供与现场作业毫秒级延迟的实时状态和参数(见图2)。
图2 现场实时作业数据Web界面
在曲线对比与分析模块中可根据需要回放某井某段某时间点的详细施工数据,即该次施工的状态曲线、施工井段、零长、跟踪距、电缆速度、枪串速度、电缆余量、井眼轨迹等。回放发现异常时,还可添加正常完成的射孔段曲线进行对比。
1.3 跨平台数据共享
跨平台数据共享依托中国石油VPN网络完成开发,用户不受网络环境和地域的限制,通过SSL VPN连接访问数据中心。数据中心的共享功能支持台式计算机、笔记本计算机、平板电脑、安卓手机、苹果手机。跨平台数据共享的核心为数据推送引擎和WebSocket协议。
2.1 实时作业数据显示
实时作业数据来源于作业队在泵送辅助软件启动后所收集到的水平井泵送数据。当作业队在客户端上线之后,泵送辅助软件将正在施工的射孔井段的射孔层位深度、桥塞坐封深度、枪串结构、桥塞射孔零长、点火跟踪距、全井筒井斜等基础数据以JSON(JavaScript对象简谱,一种轻量级的数据交换格式)数据包的形式发送至数据中心。数据中心在循环检索时,侦测到新增数据后,根据井号、段号进行存储地址分配与数据推送准备,同时开启当前井的数据共享请求侦测。当检测到用户请求(查看当前井的实时数据)时,即向用户推送数据。无论是否有用户查看某井的实时数据,数据中心均会对数据库推送数的据进行持久存储,以便用户进行施工过程回放和曲线分析。
2.2 曲线对比分析
水平井泵送可视化系统可通过曲线对比分析功能对当前或历史泵送过程进行对比评价。在曲线回放模式中(见图3),在页面上会显示井眼轨迹、井深及与之对应的电缆速度、枪串速度、电缆余量[6]。
图3 作业曲线对比
当用户发现当前作业过程存在异常时,可通过添加对比曲线来进行综合评判。在添加对比井段曲线后,页面显示的曲线数量较多,用户可通过页面上隐藏曲线功能暂时对部分不需要的曲线进行隐藏以帮助用户更专注地分析异常数据[7]。如图3所示,W202HX-5井第5段分簇射孔作业中泵送至3 150 m时发现枪串速度异常降低,同时电缆余量异常升高,此时可以通过调取第4段的作业过程参数与第5段参数进行对比分析。在异常处进行枪串速度、电缆余量等单项参数对比分析可以帮助技术专家更全面地了解现场作业情况[8-9]。
通过单项曲线的对比能够快速定位发生异常的井深、井斜,并确定当时枪串的运动状态。结合微地震、地质及压裂数据对施工异常进行详细的作业情况分析,进而给出下步施工建议与措施,保障安全、高效地完成每一段分簇射孔作业。
水平井泵送数据可视化系统已在西南油气田、青海油田、塔里木油田、涪陵页岩气田等国内非常规天然油气藏进行大规模应用,累计完成1 200余口井的桥射联作施工作业,解决了水平井泵送施工中数据无法传输、无法为基层管理者和生产组织者提供第一手资料的问题。水平井泵送数据可视化系统帮助水平井泵送射孔在多资料参考下进行施工,有效地提高了数据的共享性、时效性,增强了施工的安全性。
据作业现场统计数据显示,水平井泵送数据可视化系统现场推广应用后,软件运行成功率达98.31%。在标准化的施工作业流程、技术专家现场支撑、软件辅助等多方因素共同作用下,川南页岩气区块施工复杂率下降55.6%、单井作业时效平均提高23.6%,单段施工时效提升20.8%,事故复杂率由2.33%降低至1.05%。通过全过程的数字化操作单井可减少2名作业人员,单段可节省37 min的资料编写时间。技术专家通过使用可视化辅助软件并结合现场作业经验,在WY23-1HF井中完成了长达1 000 m的套管变形段的桥射联作泵送施工,解决了复杂套管变形井泵送射孔枪串时运动状态不易控制的难题。
(1)利用软件工程技术开发了水平井泵送可视化软件,实现了现场作业数据实时传输、曲线对比分析、汇总归档、曲线数据回放等功能,目的是将水平井泵送进行信息化、互联化,以提升非常规油气资源开发中射孔工程的信息化程度。
(2)该软件可将井下射孔枪串运动速度、电缆运行速度、井眼轨迹、射孔基础参数等实时数据通过网络进行远程可视化共享,在遭遇突发情况时,可得到专家的实时技术支持,提升现场施工的安全性和高效性。
(3)水平井泵送数据可视化系统已在西南油气田、青海油田、塔里木油田、涪陵页岩气田等国内非常规天然油气藏进行应用,在水平井泵送过程控制中,产生了显著的辅助作业效果并提升了射孔作业的信息化水平,为我国勘探开发非常规油气藏提供了可靠技术支持。
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