丘宽 程浩然 黄瑞 田榆杰 谢官兴 陈飞飞

摘要：数字岩屑技术是通过对钻井产生的岩屑样品进行多维高精度扫描（表面图像扫描、矿物扫描、微米CT扫描、扫描电镜扫描等），建立基于岩屑的三维孔隙结构信息、矿物分布信息，从而对岩屑样品进行数字化定量分析，获得对应储层的物性。随着大位移井、水平井钻井的增多，数字岩屑技术的应用能够为难以测井和难以取心井的全井段物性信息提供有效的补充手段。随着该技术的应用，扫描获得的大量岩屑数字化结果，需要通过线上平台进行综合管理和实时共享，该文提供了一种基于网络云平台的岩屑数字化综合管控平台的实现方案，并实现了对海上钻井岩屑的可视化、管控和共享功能。

关键词：信息管理系统;岩屑;数字化

中图分类号：TP311        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）35-0121-02

1 引言

岩屑录井是油气地质勘探中的必备工作，该过程通过对钻进过程中返出的岩屑进行分析，对地层的岩性进行定名，建立地质剖面，并通过地层对比技术，实现钻井过程中实时地层卡层及地质指导[1]。录井具有“多”（测 量参数多）“快”（分析速度快）“好”（低风 险）“省”（低成本）的技术优势[2]。近年来，围绕传统岩屑描述的数字化问题，包括录井仪器生产厂商在内的业内人士提出了多种解决方案[3]，但是岩屑数字化后的数据管理一直没有得到很好的解决，存在管理復杂、流程执行周期长、涉及部门岗位多等为问题[4-8]，严重制约了岩屑的后期应用分析。

数字岩屑综合管控云平台可用于管理数字岩屑数据，开展储层物性的测试和分析，研究岩屑样本的微观属性，对于油气勘探开发以及生产全流程具有重要的作用。同时，平台不受地域限制，可线上线下协同工作;并能辅助油藏工程师们更科学地预测储量、产量，进而精确选定井位，优化编制生产方案，提高油田产量，降低成本，提高效率，在石油勘探和开发过程中有着广泛的市场和应用前景。

2 系统需求与目标

数字岩屑技术基于微米CT扫描，仅通过少量的岩屑样本，快速计算岩石的孔隙度、渗透率、原油饱和度等参数，获得储层物性[9-10]。数字化的岩屑三维数据可用于后续的分析和调取，极大地增加了后期应用的便利。数字岩屑技术已在北美墨西哥湾、中东和南美等主要产油国及地区得到应用，但由于岩屑扫描成本居高不下，计算耗时过长，一直没有形成规模化应用。随着近年来CT扫描技术的成熟和算力的大幅提升，基于数字岩心技术的数字岩屑录井方法正在迎来极大的发展机遇[11]。该方法能够为油田提供井场快速物性分析方法，达到缩短开发周期，降本增效的目标。建立岩屑数字化基因库，能够更有效地管理岩屑数据，并能结合测井、油气开发数据等综合分析，挖掘数据的价值。

经过CT扫描获得岩屑三维数据体一般为几百Mb或更大，取决于扫描分辨率及扫描像素体大小。按照每口井100个岩屑的作业个数，数字岩屑扫描将产生大量的三维数据体，数据体如何便捷、高效地管理将决定成果的使用效率。因此，对扫描得到的岩屑数据体进行信息化管理、展示，有助于提高结果的利用效率，为数据挖掘打下良好基础。

3 系统设计与实现

3.1 系统架构设计

数字岩屑综合管控云平台的系统总体划分为三大层次，分别是Web代理层、服务层和数据接入层。Web代理层基于nginx实现，是外部接入系统的通道，通过Web提供访问服务;服务层实现系统各个功能模块;数据接入层用于统一系统的全部数据访问服务。

3.2 数据架构设计

根据不同数据的特点，系统使用两种数据持久化方法，以适应不同数据的存储需要。对于表格结构的数据，例如用户数据、岩屑资源数据和文件索引等，系统会将其保存到数据库中，本系统内部使用的数据库是MySQL和MongoDB。对于岩屑数字模型和测录井数据这类体量非常大的数据，系统会借助文件系统的功能保存这类数据。系统数据架构引入redis用作数据缓存，加速数据访问过程。

3.3 系统功能模块设计

数字岩屑综合管控云平台具备7大功能模块，分别是岩屑数字资源与模型管控模块、用户资源与权限云端管控模块、数字模型可视化与交互模块、资源工作流监控与管理模块、模型与曲线入库管控模块、资源上传下载与管理模块、岩屑孔渗属性曲线可视化与管理模块。其中岩屑数字资源与模型管控模块能够对岩屑扫描结果进行管理和控制，包括按照地区、井组、井名的调用和显示，该模块还可以对岩屑样本扫描后的灰度模型，二值化模型等进行管控;用户资源与权限云端管控模块可以在后台对不同用户的用户权限进行管控，对于不同业务职能部门，开放适当权限，有利于岩屑资料的保密性;数字模型可视化与交互模块是数字岩屑云平台的核心功能，该功能可以将岩屑扫描的二维切片图，三维立体结构图进行实时立体显示，用户可以不受地域限制，在电脑、手机上浏览扫描结果;资源工作流监控与管理模块在后台对工作流进行管理，调整工作流程，控制资源情况;模型与曲线入库管控模块对原始模型数据、计算岩心物性数据、岩心指纹库数据、生产数据等不同类型的数据及曲线进行管控和录入，包括测井数据都可以录入并管控;资源上传下载与管理模块给予特定权限用户上传和下载功能，将其他渠道得到的扫描结果录入系统，同时也可将计算结果、扫描结果等下载到本地，方便研究和展示;岩屑孔渗属性曲线可视化与管理模块对岩屑物性进行分组显示，根据使用的需要，可选择同井段、同层位、同地区等岩屑数据综合显示，为不同地区的岩屑结果对比提供便利。

3.4 系统关键技术

3.4.1 岩屑模型的三维可视化技术

一种基于Web架构的岩屑三维可视化技术，使通过浏览器实现岩屑三维可视化功能变得可行。运用服务器计算资源对岩屑的三维数字模型进行预先处理，并保留处理结果。用户端需要进行模型三维可视化显示时，服务器将预处理结果发送到用户端，减少用户端的资源消耗，使用较少的硬件资源即可实现对岩屑三维数字模型的可视化能力。

3.4.2 高性能数字化岩石力学计算技术

基于网格法计算岩屑模型数字岩石力学的高性能算法，应用基于GPGPU或SIMD指令的大规模并行计算技术，提高计算机计算数字岩石力学属性的性能表现，实现对岩屑数字岩石力学属性的快速准确的计算能力。

4 平台应用实例

数字岩屑综合应用云平台已在中海油信息科技公司深圳分公司成功搭建应用。该平台的研发为公司对岩屑资料管理提供了较为先进的信息平台。通过对岩屑数据的快速调取和分析，为管理部门直观地提供勘探开发快速辅助决策提供依据，产生了良好而持久的社会服务和经济效益。

5 结束语

本平台通过新技术开发对岩石样本数字化评价到可直接跨地域服务于生产，对于油气勘探开发以及生产全流程具有重要的作用，使实现一种较新型的数字化岩石样本的综合云平台软件技术成为可能。本平台在三个方面具有以下优势：

（1）岩屑数字化综合分析方面，仅需少量样品，分析速度快，绿色环保。

（2）岩心数字化测试服务方面，微观可视化解释机理。

（3）岩屑基因数据库方面，海内外用户皆可使用，按照储存空间及运算量收费。

参考文献：

[1] 雷军，王慎实，杨钰.岩屑录井数字化技术在塔里木油田的应用[J].录井工程，2017，28（4）：1-6，129.

[2] 王志战，杜焕福，李香美，等.陆相页岩油录井重点发展领域与技术体系构建[J].石油钻探技术，2021，49（4）：155-162.

[3] 朱根庆.岩屑录井数字化的认识与误区[J].录井工程，2012，23（2）：8-10，45，89.

[4] 曾小明，夏如君，金云智，等.石油地质实物精细管理助力企业高质量发展[J].中国管理信息化，2020，23（23）：126-129.

[5] 王斌，韩健，王琳，等.关于我国实物地质资料保管体系建设的思考[J].中国矿业，2018，27（9）：41-46.

[6] 张蕾，赵旸，邓会娟，等.实物地质资料观察取样服务工作现状分析[J].中国矿业，2019，28（8）：177-180.

[7] 张志伟，任香爱.推进实物地质资料目录数据库建设工作的思考[J].中国国土资源经济，2018，31（2）：68-72.

[8] 王斌，李景朝，高志新，等.推进我国实物地质资料管理工作的思考[J].中国矿业，2020，29（3）：57-61.

[9] 龙威，王冠群，昝成，等.数字岩屑录井在海洋油气勘探的应用[J].海洋工程装备与技术，2019，6（S1）：272-275.

[10] 孙建孟，姜黎明，刘学锋，等.数字岩心技术测井应用与展望[J].测井技术，2012，36（1）：1-7.

[11] Fredrich J T，Lakshtanov D L，Lane N M，et al.Digital rocks：developing an emerging technology through to a proven capability deployed in the business[C]//All Days.October 27-29，2014.Amsterdam，The Netherlands.SPE，2014.

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