一体化网络测井处理解释软件平台CIFLog

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关键词:石油 测井软件 一体化 CIFLog
中国石油测井软件的发展经历了几个不同阶段。20 世纪 90 年代初期兴起的Unix个人图形工作 站,以强大的Motif图形开发工具吸引了业界的广泛注意。当时的中国石油天然气总公司抓住这一计 算机转型换代的关键时刻,果断决定开发完全意义上的中国第一代测井处理解释软件[1],解决了从 无到有的问题,初步摆脱了对国外软件的依赖。90 年代后期,Intel486、586 芯片和Windows98 的 出现,使得微机的性能大大跃升,不少研发人员开始从Unix工作站转向微机开发。随着功能强大的 Visual C++图形开发工具的成熟,第二代测井处理解释软件也瓜熟蒂落[2~4],并且其数据解编、常规 处理和绘图打印得到大范围推广应用。
一体化网络测井处理解释软件平台CIFLog﹡
李 宁 王才志 刘英明 李伟忠 夏守姬 傅海成 原 野 (中国石油勘探开发研究院)
摘 要:为了打破近年来我国高端测井成像资料处理软件被国外垄断的现状,中国石油集团依托国家油气重大 专项,发挥产学研联合优势,采用国际前端编程手段,实现了国内众多先进数据处理和解释评价方法的优势集成和 创新发展,开发出拥有完全自主知识产权的新一代测井软件 CIFLog。CIFLog 是首个基于 Java-NetBeans 前沿计算机 技术建立的、可同时在 Windows、Linux 和 Unix 三大操作系统下运行的第三代大型测井处理解释系统,也是第一个 系统提供火山岩、碳酸盐岩、低阻碎屑岩和水淹层等复杂储层评价方法并将全系列裸眼测井评价与套后测井评价集 成为一体的软件。2010 年以来,CIFLog 作为大型主流测井软件,已在国内安装 3000 余套,形成年处理万余井次的 规模,并已开始承担我国国内、海外两个市场的测井现场快速处理、重点探井精细解释和复杂油气藏综合评价任务。
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目前,中国石油集团长城钻探工程有限公司(简称长城钻探)针对其国内、国际两个勘探领域 测井应用的特殊需求,迅速开发自主研发的集成应用方法,形成了具有长城钻探业务特色的 CIFLog-GeoMatrix 属地化测井资料处理解释系统;大庆油田测试技术服务公司(简称大庆测试)在 CIFLog 平台上,通过二次开发形成了针对套管井处理解释的 CIFLog-Smart 系统;中国石油集团测 井有限公司(简称中油测井)和中国石油集团大庆钻探工程有限公司(简称大庆钻探)通过中间层 方式研发实现了 CIFLog-Lead 和 CIFLog-GeoSpace 属地化集成版本;正在研发的属地化应用板块有: 中国石油集团川庆钻探工程有限公司的 CIFLog-Georeavel 和中国石油集团渤海钻探工程有限公司 的 CIFLog-ARI。在这些应用板块中通过不同的集成方式加载了各测井公司的特色内容(表 1)。
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测井处理解释应用模块


平台工具模块
系统资源库

应用环境参数配置库

界面组件库
层 解释方法库
处理算法库
提供测井处理解释 方法模块和工具模 块,满足测井平台 用户需求。
基于JNI技术、中 间件技术等建立结 构规范、接口统一 的工具类库,向下 可进行数据访问, 向上可直接组装或 定制开发,形成特 色的功能模块。
CIFLog 系统的数据集主要包括工区、井、井次、曲线 4 个层次,针对这 4 个层次的增、删、改 等操作,数据底层还提供了统一、规范的数据访问接口,中间支持层和顶端应用层可以通过这些数 据接口对数据进行操作,在数据读写中不需要关心数据源的存储形式,实现了本地文件系统及远程 数据库数据操作的一体化。 2.2 中间支持层
CIFplus数据访其他数据格式或数据库访问
提供统一规范的对 不同来源数据读写 和管理接口,实现 数据高度共享。
图 1 CIFLog 软件平台 3 层框架结构
2.1 数据底层 毫无疑问,数据底层的科学合理与否对整个软件平台至关重要。CIFLog的数据底层是在 20
世纪 90 年代初我们开发的国内第一代Unix测井解释平台CifSun[1]所采用的CIF333 数据式[5~7]基 础上发展完善起来的。CIF333 给出了计算机正确读取测井信息所需元素的非冗余最小集合,即 任何一种测井信息均可由这些基本“元素”组合而成,从而解决了用简单统一方法描述各类复 杂测井信息的难题。具体应用时,CIF格式根据需要在计算机中以离散和连接两种方式出现。 2.1.1 CIFplus数据格式
在新一代 CIFLog 软件开发中,对 CIF 格式做了较大改进,即将其离散表达方式和连接表达 方式进行整合,形成 CIF 格式的升级版 CIF+,称为 CIFplus;并提供了基于关系数据库的数据 存储结构和规范的数据访问接口。
CIFplus 数据格式由表格和数据记录自由组合而成,表格可以用来存储非等间隔离散数据, 如井斜数据、成果表、井信息等。同时,对于 CIF 格式所描述的各种类型曲线来说,如常规曲 线、二维曲线、阵列曲线、复杂类型曲线、文档等,可以通过表格加数据体进行组合索引的方 式进行存储。表格用于存储 CIF 格式中所描述的曲线信息,曲线数据体则存储曲线数据体或文 档数据体,同时将数据体所在位置存于对应表格中,这样通过表格及索引了的数据体组合即可 实现各种类型曲线的存储。 2.1.2 基于关系数据库的远程存放模式
2 CIFLog 框架结构与关键技术
CIFLog 主体采用 3 层框架结构,即数据底层、中间支持层和顶端应用层(图 1)。 CIFplus 在保留原有 CIF 格式对广义测井曲线理论具体实现结构优点的同时,充分借鉴国 内外测井数据格式优、缺点,采用了以 4096 字节为存储单元、表格信息进行数据检索的基本方 式,实现了基于二进制结构化单文件的测井数据存储和索引功能。
CIFLog 搭建了勘探—生产测井解释、单井—多井解释、大斜度井—水平井解释、本地—远程测 井解释一体化基础平台,集成了常规处理和火山岩、碳酸盐岩等复杂储层解释方法,阵列感应、声 电成像、核磁共振、元素俘获能谱及偶极声波等测井资料处理方法,生产测井及水淹层处理解释子 系统。该软件系统首次提供火山岩、碳酸盐岩、低阻碎屑岩和水淹层等复杂储层评价方法,并将全 系列裸眼测井评价与套后测井评价集成于一体,这对于提高国内测井技术水平和大型软件开发能力 具有极其重要的意义。
CIFLog 平台定义了规范的嵌入式宏动态加载机制。宏技术支持用户自定义的各种数据信息的动 态加载,并统一维护数据信息更新后的同步刷新,完成了测井绘图模板的快速生成,并实现了数据加 载的自动化和智能化。宏动态加载机制以宏的形式封装测井资料 信息并加载到绘图环境中,而最终的 显示结果取决于参数在具体井次内的实际取值,这就实现了一次定义、重复使用和自动更新的功能。 宏由宏管理器统一管理,而宏管理器主要包括宏语言解析、宏数据加载、宏信息缓存和宏信息同步。 2.2.5 组件化测井绘图中间件技术
多语言应用集成开发技术的基本功能是为不同测井应用程序的集成开发提供统一的解决方案, 使得测井技术人员可以在不改变原有编程语言的基础上,用最小的工作量将 Fortran、C/C++及 C# 等不同语言的应用程序进行有效集成和二次开发,并可添加不限制开发工具和开发语言的处理解释 方法,极大地提高了平台的适应能力和应用扩展能力。
为发挥关系数据库在资料检索、查询统计等方面所具有的明显优势,数据底层还提供了基于关 系数据库的存放模式。遵循广义测井曲线理论,按照测井数据的内在关联,抽象出对应的实体关系 模型,并将之映射到关系数据库当中,建立了适用于测井数据处理的测井数据库。
在关系数据库中,大部分数据信息都存放在结构预定义的数据表中,如油田、工区、井孔对象 的属性及测井曲线的描述信息;测井曲线的数据体部分则以大二进制对象(BLOB)形式存放在关系 数据库中(或存放在数据库外部),这样一方面可以实现测井数据的集中存储和管理,另一方面可 以借助数据库强大的数据检索功能实现测井数据的快速搜寻、定位及统计。 2.1.3 规范的数据访问接口
1 CIFLog 技术特点
CIFLog 是一个具有统一数据管理、专业应用数据库和交互可视化集成界面的大型测井综合应用 软件平台,实现了数据管理与资料应用、单井解释与多井评价、裸眼井解释与套管井监测的一体化。 CIFLog 采用目前最先进的 Java+NetBeans 技术框架进行编程开发,实现了测井数据采集和处理的网 络化,以及跨 Windows、Linux 和 Unix 操作系统的运行。
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支持层是系统架构中体现核心价值的部分,向上为应用层提供可扩展的服务、接口和组件,向 下对数据层开展数据访问和复杂的专业处理。通过梳理应用层中各种复杂操作的公共部分,在该层 封装形成数学算法库、解释方法库、界面组件库、应用环境参数库和系统资源库,为应用层各个模 块所调用,避免了相同功能的重复开发,大大提高了代码的可重用性[8]。
由于 CIFLog 一体化平台完全采用 Java 语言开发,已有的处理解释方法则主要采用 Fortran、 C/C++或 C#等语言编写,因此,为了使应用程序能够方便地访问到平台数据,首先需要解决 Java 与 其他编程语言间的数据通信问题。经过调研,笔者等选择了由 Java Soft 公司提供的 JNI(Java Native Interface)技术,该技术是 Java 的本地编程接口,允许 Java 代码与其他编程语言(C/C++、汇编 语言等)编写的库和应用程序之间进行双向交互。 2.2.3 模块间消息通信机制
平台搭建了可扩展的测井绘图框架结构,对各类测井图元进行组件化封装,对外提供可组装的 测井绘图中间件及开放、方便灵活的二次开发接口,方便裸眼井、套管井、水淹层、多井测井处理 解释中的绘图模块和各类基于绘图框架的应用模块进行快速高效二次开发,同时绘图框架底层提供 了绘图对象操作的撤销恢复(Redo/Undo)技术,并支持多种图片格式导出及绘图打印技术。平台提 供了丰富的绘图资源(如:解释结论、岩性符号等),并对外提供了绘图资源定制功能,方便对资源 进行用户定制及统一管理,同时平台支持自定义资源的动态加载机制,可以把用户添加的资源方便 的加载进平台中。 2.3 顶端应用层
应用层的功能丰富程度和质量水平直接影响着用户的数量和应用范围。CIFLog 创新性地划分出 应用板块、子系统、工作包和功能模块 4 个应用层次,分别兼顾大公司、中小团队、课题组和个人 4 个层面,各自可根据自身需求和能力分别开发或集成相应的应用板块、子系统、工作包或功能模 块。这样,一方面可以最大限度地满足特色需求;另一方面又使共同需求不重复开发。结合上面介 绍的中间层特点,用户可用最小的时间、精力最大限度集成已有程序。
尽管如此,高端测井成像资料处理还是一直被国外少数测井服务公司所垄断,其关键就是处理 软件。近年来,国产测井高新技术装备的快速发展和非均质储层解释评价的日趋复杂也迫切需要提 供更先进、更有效的配套处理软件。为此,国家油气重大专项将新一代测井软件CIFLog确立为首先 研发的十大关键技术装备之一,而且是其中唯一的大型软件装备。顺应计算机技术发展,新一代测 井软件完全建立在Java和NetBeans基础之上。若按照近 20 年计算机发展的 3 个主要阶段划分:第一 代是Unix+Motif,第二代是Windows+VC++,目前以Java+NetBeans为基础的测井处理解释软件毫无疑 问属于第三代。
在支持层的研发实现中,主要运用与实现的关键技术有:插件式开发技术;多语言应用集成开 发技术;模块间消息通信机制;可定制嵌入式信息同步宏应用技术;扩展的组件化测井绘图中间件 技术等。 2.2.1 插件式开发技术
插件技术,是指将平台模块集成或功能进行抽象并形成接口,对于不同的需求进行不同的实现, 平台主程序或具体模块通过接口对模块或功能组件进行调用,从而实现平台和模块功能的扩展和组 织 [9~11]。为了满足裸眼井、套管井和水淹层等测井应用模块的高效开发,CIFLog软件建立了可扩展 的框架结构,在平台制定了标准化接口,并采用基于Lookup动态加载机制的组件式开发技术,实现 了应用模块可插拔式应用开发,极大地提高了平台扩展性能。在CIFLog系统中,应用插件式开发技 术主要包括功能模块的插件式组织与开发、数据格式插件式挂接集成、用户个性化需求的插件式挂 接。 2.2.2 多语言应用集成开发技术
对于平台应用层中的各个模块,相互之间经常需要进行数据更新协调和控制。为此,支持层中 建立了基于消息分发的通讯控制中心机制,以实现各应用模块之间的实时响应与协同,模块之间进 行了有效地解耦,完全由控制中心进行协调。各个模块之间松散耦合,保证了良好的独立性和扩展 性,便于应用模块的并行开发。 2.2.4 可定制嵌入式信息同步宏应用技术
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