过套管电阻率测井质量监控软件开发与应用
刘荣虎，於传仁，杨宝平
(中国石油集团测井有限公司国际公司 北京 100101)
过套管电阻率测井(简称ECOS)技术是一种成熟的剩余油饱和度评价方法，与裸眼井电阻率测井匹配性好，可评价中高含水期开发井中的油层水淹程度[1-3]。从探测原理上说，过套管电阻率测井探测深度较大，有更宽的动态使用范围，比传统的C/O和中子寿命测井更有优势[4]。南苏丹某油田基本处于开发中后期，水淹严重，剩余油分布不清。自引进过套管电阻率测井技术以来，根据资料解释制定了相应的修井措施，控水增油效果显著，此技术在该油田取得了良好的应用效果[5]。过套管电阻率测井采用单点测量方式(0.5 m/点，薄互层可适当加密0.35 m/点)获取电阻率数值资料，百米的测量段涉及的测量点至少在200个以上。每次测量之前都需要手动操作软件，对井下测量电极进行打压，使测量电极探针刺透套管壁污物接触套管本身；
测量结束后再手动操作软件，释放液压系统中的压力，换到新的深度点，继续测量[6]。受限于井况或仪器自身的原因，在进行ECOS测井过程时，每一个测量点需要进行多次数据采集，同时每次都需要人工参考裸眼井电阻率资料进行对比分析，对明显的噪声点和异常点进行剔除，以确保采集的数据真实有效。测井过程中涉及人的工作量较大，其中数据的有效性分析占用了现场操作工程师很大一部分精力，不仅降低作业效率而且存在人为判断失误的情况，也使得测井作业存在一定的工程风险。因此有必要开发一款适用于过套管电阻测井现场作业使用的测井质量监控软件，以便提高数据采集的质量和作业效率，降低工程师工作强度，使工程师专注于设备操作和作业风险控制，从而高效高质量地完成施工作业。
ECOS测井质量监控软件主要包括3个模块：数据读取模块、软件界面及后台开发模块和辅助功能开发模块，如图1所示。
数据读取模块主要包括裸眼井SLAM资料、套管井CBL资料以及ECOS实时测井DBF文件数据读取模块。SLAM和CBL资料，根据文件类型分为XTF文件和LAS文件。ECOS测井数据为DBF文件。DBF文件在读取时必须安全可靠，不能和ECOS作业软件之间存在文件读取冲突，以免造成测井数据丢失。
软件界面及后台开发模块包括系统配置、图头显示界面和曲线显示界面的开发及后台数据处理。系统配置文件存储了各种曲线的颜色、类型、显示道以及是否显示等信息，可以通过图形界面对其进行修改和存储。图头显示界面根据系统配置文件提供的参数，在对应的曲线道显示相应曲线图头信息。曲线显示界面根据图头显示界面提供的参数，及时刷新和显示对应的曲线。
辅助功能开发模块包括画笔功能、手动添加CCL、添加推荐测量方案、添加射孔段、ECOS异常点是否显示以及图形界面保存为PDF文件等功能。这些功能都是针对ECOS作业的特殊性而开发的，大多用于测井作业前的准备工作。可根据井名进行文件保存，后续再打开同一口井时，这些辅助信息就会自动加载显示，提高了工作效率。
软件使用Netbeans IDE为开发平台，以Java语言为基础[7]，根据软件架构，设计软件开发框图如图2所示，通过完成各个模块的功能，最终实现了软件的整体开发。
图2 软件开发框图
2.1 数据读取模块
2.1.1 XTF文件读取
XTF文件记录格式是Baker Atlas公司ECLIPS 5700数控测井系统所使用的格式。XTF文件格式由标题块和数据块两大部分组成，最小的组成单元是记录，每个记录的长度均为4 096字节，标题块包括8个记录，数据块包含的记录个数由曲线的深度范围来定[8]。
XTF 文件的标题块用于记录公司名、井名、曲线名、井场信息、测井曲线特性信息(如曲线数、曲线名、采样间隔，起始和结束深度等),分布于文件的前 8 个记录中，占 32 768 字节。8个标题记录中最重要的是第4个标题记录，其中详细记录了每条曲线数据块在XTF文件中存放的起始位置(如果起始位置为n，按字节读取的具体起始位置为：n*4 096)和采样点数，再加上数据类型即可计算出曲线在文件中存放的结束位置。
XTF的数据块紧跟在标题块之后，数据块用于存放测井数据，一个数据块对应一条曲线数据。每条曲线数据块都包括两部分，曲线头记录(4 096字节)和数据记录。曲线头记录的是每条曲线的标题信息，包括曲线名、起始和结束深度、采样率等信息，部分内容与标题块中的内容相同。数据记录中存放曲线数据，如果曲线数据的字节数不是4 096的整数倍，那么不够4 096的部分用0或者其他缺省值补齐[9]。
通过分析XTF文件格式，以字节为单位读取XTF文件，以曲线Curve为对象，将数据块按照不同曲线存入Curve数组，实现XTF文件标题块和数据块的提取和分离。
2.1.2 LAS文件读取
LAS(Log ASCII Standard)测井数据格式是1990年由加拿大测井协会制定的一种标准的测井数据格式。LAS 测井文件标准格式包括:文件来源和版本信息，以“～Version”为标识; 井信息，以“～Well”为标识，包括起始点位置、终止点位置、时间、无效值说明等; 曲线信息，以“～Curve”为标识，记录曲线名称和单位等信息; ASCII段数据，以“～Ascii”位表示(或“～A”)，记录了每一条数据。掌握标准测井文件数据格式后就可以对文件进行读取、剔除无效值、数据转换等工作[10]。
LAS文件的读取分为标题块和数据块，使用不同的标识符作为起始标记，以“行”为存储单元。标题块记录了版本信息、井信息和曲线信息，其中最重要的是曲线信息。曲线信息中曲线名称的顺序，决定了其在数据块中的存放顺序。数据块以“～A”为起始标识，按照采样间隔，逐行存储了每一深度的测井数据。测井数据按照曲线信息中的顺序，以空格分隔符，逐一存储。
通过分析LAS文件格式，以标识符作为起始标记，以“行”为单位读取LAS文件，将标题块和数据块分开，曲线数据存入Curve数组。
2.1.3 DBF文件读取
DBF文件是一种早期比较流行的数据库文件，随着新技术的迭代升级，这种数据库文件已经逐渐被淘汰，目前只能通过对“*.dbf”数据库文件进行二进制数据结构分析才能读写DBF数据库文件[11]。DBF数据库文件分为两大部分，分别是表头区和数据区。
第一部分表头区又分为文件相关信息和字段信息两部分。文件相关信息占用前32个字节，记录了 DBF数据库文件的版本信息，字段的个数(列数)等信息。字段信息从第32个字节开始，每个字段信息占用32个字节。字段信息存储了字段的名称、数据类型、长度等信息。
第二部分数据区。表头记录中的第8到第9个字节指示数据区中数据的起始位置。数据区每条记录的第一个字节为删除标记，如果此字节为ASCII的0x20(空格)，则该记录没有删除标记；
如果此字节为0x2A(‘*’), 则该记录有删除标记[12]。在删除标记之后是字段记录中所命名各字段的数据，各记录均为定长格式，以ASCII码方式按字段顺序存放。
通过分析DBF文件结构，以字节为单位读取DBF文件，将表头信息存入DBFHead类，再将数据记录逐条存入DBFRecord类。程序通过调用DBFRecord数组，实现对ECOS测井数据的访问。
2.2 软件界面及后台开发
单独新建了一个系统配置文件(XTFProperties.properties)，用来存储一些系统信息和曲线的配置信息，例如颜色、类型和是否显示等一些基本设置。通过提供可选择的操作界面，来实现对配置文件的修改，如图3(a)所示。如果配置文件损坏，软件提供了初始化功能，可以自动将配置文件恢复到原始设置。
图3 软件系统配置界面
图头如图3(b)所示，可分为3个区域：裸眼井曲线图头、CBL曲线图头和ECOS数据图头。
图头面板监听鼠标响应事件，拖动曲线也可以修改曲线的显示道；
双击曲线，可修改本显示道内所有的曲线，如图3(c)所示，点击保存后自动修改系统配置文件。
为了便于ECOS作业，特意放大电阻率显示道，以便查看。曲线面板监听鼠标响应事件，当鼠标经过曲线时，自动显示此深度的曲线信息，方便阅读，如图3(d)所示。加载CBL曲线后，不但裸眼井GR和套管井GR曲线可以进行深度校正，而且CBL的CCL曲线和ECOS的R CASE点也能起到深度校正的作用。
曲线面板监听键盘响应事件，当需要更新数据时，敲击空格键即可自动更新ECOS数据。更新完成后，立刻释放DBF文件，避免文件读取冲突，造成测井数据丢失。
2.3 辅助功能开发
针对ECOS作业的特殊性，专门开发了一些辅助功能，如图4所示。在曲线显示界面单击鼠标右键后弹出菜单，编辑完成后，在菜单栏选择“保存本井批注”，系统会以井名为关键字，将所有编辑内容进行保存，以后再打开这口井裸眼井资料，批注便会自动显示。如果不再需要，也可以将其删除。
图4 辅助功能简介
画笔功能将鼠标变成画笔，可以做一些简单的标识。比如进行作业设计时，可以标注出GR仪器的校深范围或者ECOS仪器的刻度范围等，如图5(a)所示。
图5 辅助功能展示
CCL曲线在ECOS作业过程中，属于一个比较重要的参考曲线。CCL曲线和ECOS作业的R CASE测量点，有明确的对应关系，相互之间可以进行深度校准。如果甲方提供的CBL资料是图片格式系统无法加装，就需要根据深度进行手动添加，如图5(b)所示。
推荐测量方案是在选择的电阻率曲线上，以不同的采样间隔，在一段深度范围内进行测量展示的功能可以在进行作业设计或向他人演示时使用，如图5(c)所示。
测量段标识可以根据甲方对层位的需求情况，对重要层位进行重点关注，提前标注，避免疏漏，如图5(d)所示。
添加射孔段可以根据甲方提供的作业设计，将已射孔层位，手动添加到图上，作业的时候方便查看，如图5(e)所示。
ECOS作业过程中，由于井下仪器或地面面板的原因，偶尔会出现一些异常点。将异常点设置为不同颜色，软件会根据测量点的相关电流值进行计算，如果发现异常会将其显示出来，如图5(f)所示，提醒工程师此点异常需要重测。也可以选择不显示异常点。
软件可以将当前图形界面(包括图头显示界面、曲线显示界面、批注图形和ECOS测量数据等)保存为PDF文件，以方便向其它用户展示。
得益于Java语言的平台可移植性，本软件在Windows和MAC系统下均能正常运行。自过套管电阻率测井质量监控软件开发以来，在南苏丹和苏丹应用已超过30口井次测井作业。通过应用该软件，使得现场工程师能够更加高质量高效率地完成ECOS测井作业，展现了良好应用价值。
3.1 软件在新井作业中的应用实例
图6为过套管电阻率测井质量监控软件在该井作业中的应用。软件上不仅清楚地显示出过套管电阻率测井结果以及趋势，而且说明了ECOS测井数据与裸眼井深侧向曲线变化趋势一致性良好，较好地验证了ECOS测井的可靠性。
图6 FS-XX井ECOS测井软件应用
FS-XX是一口没有射孔的新井。为了验证ECOS测井数据的可靠性性，本井刚固完井后，在钻井液侵入仍然存在(即和裸眼井的钻井液入侵条件基本相同)的情况下进行了ECOS测井作业。
3.2 软件在老井作业中的应用实例
YQ-XX井为一口老井，该井产液量下降，且产液含水率较高，进行ECOS测井的目的是评价该井产层水淹和剩余油情况。图7为过套管电阻率测井质量监控软件在该井作业中的应用，本井生产段为2 423～2 432 m(绿色标识段为已射孔层位，红色标识段为未射孔层位)。软件清晰地显示了测量结果，产层的电阻率值呈现大幅度下降，表明该层已经水淹严重，与当前生产数据一致。
图7 YQ-XX井ECOS测井软件应用
1)过套管电阻率测井质量监控软件将ECOS测井资料进行实时转换和处理，将单点测量的数据显示在测井图上，实现了在同一个界面上将其与裸眼井资料对比分析，帮助工程师快速发现和剔除异常点，保证了ECOS测井数据真实可靠，提高了数据采集的质量。
2)对于具体某一点的测量，利用过套管电阻率测井质量监控软件能够很快确认所采集的数据是否已满足要求，减少了现场工程师不必要的仪器操作测量次数，降低了工程师的工作强度，提高了测井施工的效率。
3)软件交互界面良好，不但满足ECOS作业基本需求，而且开发了一套辅助工具，增强了软件的实用性。
4)现场工程师根据软件显示的数据可快速直观地判断当前产层的水淹情况，对剩余油分布情况进行初步评价，展现了软件良好的应用价值。
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