Применение Информационной Системы «GeoBox» для решения задач автоматизации строительства скважин

Применение Информационной Системы «GeoBox» для решения задач автоматизации строительства скважин

Лугуманов М.Г., Гусев А. Б., Артёмов Д. В.

(ИПЦ «Геотест», филиал ОАО НПФ «Геофизика»)

В процессе сбора и обработки геолого-технологической информации возникает необходимость автоматизации, позволяющей улучшить качество предоставляемой информации за счёт того, что операторы не отвлекаются на ручную регистрацию и могут сосредоточиться на интерпретации материала.

В 1997 г. в НПФ «Геофизика» разработана система контроля процесса бурения «Леуза-1». Она представляла набор технологических датчиков, компьютер (устройство сбора информации) и информационное табло (пульт бурильщика). Хотя система позволяла сохранять регистрируемые данные, но основным назначением был контроль параметров бурения на месте. Компьютер анализировал данные датчиков и сигнализировал об аномальных изменениях в показаниях, кроме того, оператор мог распечатать графический отчёт по собранным данным.

Для более полного контроля процесса необходима быстрая передача данных с бурящейся скважины на буровое предприятие . В качестве канала передачи данных была выбрана спутниковая связь. Чтобы уменьшить объём передаваемых данных (и, соответственно, денежные затраты на спутниковую связь), был разработан алгоритм сжатия технологической информации. Специалист, находясь в сотнях километрах от скважины, мог просматривать данные с буровой, собранные несколько часов назад. Это было шагом вперёд, однако не лишено недостатков. Главным недостатком было то, что передача данных осуществлялась вручную оператором со скважины. Кроме того, способ хранения данных в виде файлов был недостаточно гибок и ограничивал возможности совместной работы с данными.

Назрела необходимость в качественно ином способе доставки, хранения и обработки данных. Вариантом, решившим сразу все проблемы, стал переход на хранение данных в СУБД. Для взаимодействия программы и хранящихся данных использована концепция клиент-сервер, позволяющая хранить данные на одном компьютере (сервере). Доступ к данным осуществляется с компьютеров-клиентов.

В 2003 г. в НПФ «Геофизика» завершена разработка Информационной Системы «GeoBox». Ниже будет рассмотрена структура системы, её функции и характеристики.

1. Общее описание ИС «GeoBox» 

Информационная Система (ИС) «GeoBox» предназначена для автоматизации сбора, обработки, анализа и хранения геотехнологической информации в процессе строительства скважин.

Система включает:

Базовый модуль «GeoBox»: 

обеспечивает базовый интерфейс пользователя; 

интегрирует в себя дополнительные модули; 

Программу «Регистрация»: 

осуществляет регистрацию показаний датчиков в процессе бурения; 

Агент доставки данных: 

осуществляет сбор и доставку данных с буровых в центр; 

Агент отправки данных: 

осуществляет по запросу Агента доставки подготовку и отправку запрошенных данных; 

Модуль администрирования БД: 

обеспечивает интерфейс для конфигурирования ИС «GeoBox»; 

Модуль создания отчётных форм: 

содержит визуальный построитель отчётных форм; 

Программу «GeoData»: 

обеспечивает визуальное отображение данных регистрации; 

SQL-сервер FireBird 1.0: 

сервер баз данных. 

Взаимодействие компонентов системы показано на рис. 1.



Рис. 1. Функциональная схема ИС "GeoBox" 

ИС «GeoBox» решает следующие задачи:

Сбор и накопление данных: 

сбор показаний датчиков; 

ручной ввод информации (описание шлама, керна, результаты замеров ЛБА, примечания и т.д.); 

Отображение информации: 

в виде таблиц и диаграмм; 

в виде отчётов/рапортов; 

Анализ и интерпретация данных: 

контроль за аномальными изменениями регистрируемых параметров; 

подсчёт статистики скважины; 

сопоставление данных с нескольких скважин по одной площади; 

сбор и подготовка данных для построения трёхмерной модели месторождения; 

автоматическая и ручная интерпретация данных; 

Документирование процесса: 

ведение журнала выдаваемых рекомендаций; 

ведение журнала использования долот; 

ввод, хранение и отображение других технологических данных: характеристик долот, забойных двигателей, буровых насосов и т.д.; 

ведение дела скважины; 

выдача заключительных и оперативных отчетов для решения как технологических, так и геологических задач; 

выдача заключений по скважине; 

Импорт/экспорт данных: 

для передачи данных между буровыми и управлением; 

для взаимодействия с другими системами; 

Данный перечень не исчерпывает всех возможностей системы, кроме того, за счёт гибкой модульной структуры ИС «GeoBox» может быть дополнена для решения самых разнообразных задач.

2. Проблемы 

Ниже перечислены некоторые проблемы, возникшие при разработке ИС «GeoBox», и кратко описаны пути их решения.

2.1. Каналы связи 

Доставка данных с буровой площадки зачастую является весьма сложной проблемой. Плохое качество или даже полное отсутствие каналов связи может стать непреодолимой проблемой при создании ИС. Для решения данной проблемы ИС «GeoBox» изначально спроектирована в расчёте на самые разнообразные способы доставки данных, начиная от спутникового канала и заканчивая курьерской доставкой дисков с данными. Таким образом, способ передачи данных с буровой несущественен.

2.2. Недостаток квалифицированного персонала на скважинах 

Для решения данной проблемы в ИС «GeoBox» аналитическая обработка данных может быть перенесена с буровых в единый центр обработки. Доставка данных в центр в этом случае может производиться в полностью автоматическом режиме. Очевидно, что иметь одного-двух высококвалифицированных специалистов в центре значительно проще и эффективнее, чем на каждой скважине. Кроме того, в этом случае при анализе данных можно использовать результаты с других скважин, что повышает качество анализа.

2.3. Разнородность стандартов хранения данных 

К настоящему моменту накоплено значительное количество унаследованного программного обеспечения для решения различных задач, возникающих в процессе строительства скважин. До недавнего времени общим подходом было использование каждым разработчиком программ своего собственного, несовместимого ни с каким другим программным обеспечением стандарта хранения данных. Сейчас ситуация постепенно меняется, наметились определённые тенденции к выработке стандарта. По крайней мере, для обмена данными между программами существует стандарт LAS. Этот стандарт позволяет описывать только линейные (плоские) структуры данных, и не применим для хранения сложных иерархических структур. Альтернатива видится в применении общепризнанных открытых стандартов, таких как XML-формат. ИС «GeoBox» поддерживает оба формата.

2.4. Различие требований заказчиков к системе 

Буровые различаются комплектацией и составом датчиков; у каждого управления буровых работ свои требования к оформлению и составу данных, рапортов и журналов. Вариантов решения этой проблемы два. Первый вариант – создание некоего усредненного варианта системы, способного более или менее удовлетворить требованиям большинства пользователей. Этот вариант является тупиковым, поскольку в процессе эксплуатации и развития системы неизбежно возникают ситуации, когда необходимо произвести доработку под требования конкретного заказчика. Это вызывает лавинообразный рост числа различных версий/ответвлений программы и практическую невозможность сопровождения такого проекта. Второй вариант – создание изначально гибкой системы, конфигурируемой самим пользователем. То есть создаётся некое ядро, способное выполнять базовый набор функций, плюс механизм настройки этого ядра под конкретную специфику. При этом у потребителя всегда есть выбор – использовать ли базовую конфигурацию, доработать конфигурацию под свои нужды самостоятельно либо заказать такую доработку разработчику. Именно так построена ИС «GeoBox».

2.5. Многопользовательская работа с данными 

Чем разнообразнее данные, накапливающиеся в процессе строительства скважины, тем большему числу различных специалистов необходим одновременный доступ к этим данным. Применение в качестве хранилища данных SQL-сервера позволяет (при надлежащем проектировании приложений) решить эту проблему. Пользователи могут работать с разных рабочих мест в локальной сети независимо друг от друга.

2.6. Защита информации 

Проблема не специфическая, но решать её надо. Применение SQL-сервера в качестве хранилища данных позволило разграничить права доступа. Каждый пользователь имеет возможность только на те действия, которые ему разрешены явным образом. Причём механизм разграничения прав реализован не на уровне пользовательского приложения, а на уровне сервера БД, следовательно, не зависит от используемых приложений (программ). Кроме того, в случае необходимости, можно физически изолировать сервер базы данных от пользователей.

3. Ключевые функции ИС «GeoBox» 

Автоматический сбор данных в реальном времени с буровых 

полная автоматизация сбора показаний датчиков; 

произвольное число скважин; 

интервал/расписание опроса задаётся отдельно для каждой скважины; 

возможность полностью автоматической работы без участия оператора; 

возможность быстрой доставки данных с буровой в Центр обработки информации вплоть до режима реального времени. 

Различные варианты доставки данных с буровой в Управление: 

локальная сеть/Intranet; 

модемная связь; 

спутниковая связь; 

GSM-модемы; 

курьерская связь. 

Хранение информации в SQL-БД: 

надёжность хранения информации; 

разграничение прав доступа; 

широкие возможности поиска/сортировки данных; 

лёгкость интеграции с другими приложениями. 

Поддержка стандартных форматов: 

импорт/экспорт данных в формате LAS; 

импорт/экспорт данных в формате XML. 

Модульная структура программного комплекса: 

комплекс содержит базовый набор + дополнительные модули; 

возможность выбрать только необходимые компоненты; 

возможность постепенного наращивания системы; 

заказная разработка дополнительных модулей/конфигураций. 

Масштабируемость: 

гибкое распределение ввода и анализа данных между буровыми и Центром обработки (управлением); 

различные варианты построения системы: от «Всё на одном компьютере» до обширной распределённой информационной системы. 

Настраиваемость: 

модуль конфигурирования БД позволяет настроить БД для хранения данных произвольной структуры; 

модуль построителя отчетов позволяет создавать любые отчёты; 

встроенный скриптовый язык позволяет повысить гибкость обработки данных. 

Нетребовательность к вычислительным ресурсам: 

компоненты системы способны работать на любом современном персональном компьютере. 

4. Заключение 

Информационная Система «GeoBox» решает большинство задач информационного обеспечения строительства скважин. Более того, ИС «GeoBox», являясь гибкой и расширяемой системой, готова для быстрого и качественного решения новых задач по мере их возникновения.