一、钻井远程专家实时诊断与指挥系统软件
石油钻井是融合多学科技术的综合工程，由于地质情况的多变性和复杂性，钻井工艺技术的发展需要多种理论知识的指导，更重要的是需要通过对钻井过程中发生的大量数据、信息进行及时的采集、传输和分析处理，完善和优化钻井工艺技术，降低钻井成本、减少钻井工程事故。本软件系统根据石油钻井工程信息化需要，将钻井工程技术与计算机技术、通信技术相结合，充分发挥计算机的强大资源优势，利用最新的计算机技术、网络技术、卫星技术、远程通讯技术，建立了统一的数据库系统，开发了一套用于钻井参数实时采集、实时传输、实时处理、实时共享、实时交流的应用软件，开发了远程钻井专家视频会议系统及短信群发系统；组建专家组对现场数据和信息及时准确地进行在线分析，及时制定现场施工生产相关技术措施，优化钻井模式。
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图1 系统技术功能框架图
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该软件可实现油田前线基层施工单位、钻井公司、油田机关和科研院所的信息交流和数据共享，解决钻井信息化发展中的瓶颈问题，解决了信息采集、集成、传输、处理、存储与管理等关键技术，建成了多专业协同工作应用信息平台，实现了钻井工程信息的远程、实时、可视化监测与共享。改变了石油钻井工程的管理模式，形成一套成熟的钻井生产运营管理、远程指挥的决策信息支持技术，提高了整个钻井系统的管理水平和钻井科学化水平，对于提升石油钻井工程的管理与决策水平有重要意义。
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图2 程序运行主界面
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图3 实时数据发布界面图
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图4 井场视频监控图
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图5 埕岛油田胜海古２块馆上段油层及设计实钻情况
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该系统软件2005年获中石化科技进步二等奖。从综合平台的先进性、实用性来说，国内尚无同类系统能够与之媲美，在某些方面具有国际先进水平。它不仅可以应用在中石化、中石油等我国所属各油田，凡是石油钻井施工的地方，都可以使用；特别是对目前的重点探井、高风险井等提供直接技术支持，方便现场钻井施工，减少钻井事故，保证井身质量，提高钻井速度，节约钻井成本，降低钻井周期，具有良好的应用发展前景。截止到2007年底，累计推广应用360多口井，其中海外2口、地质导向井73口、海洋44口井、山区27口、沙漠14口、陆地200多口井，取得了良好的经济效益和社会效益，具有很好的推广应用前景。
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图6 远程决策指挥平台
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二、地质导向钻井井眼轨道设计及轨迹控制系统软件
地质导向钻井井眼轨道设计及轨迹控制软件在开发过程中，调研了国内外同一业务领域的相关产品，详细分析了胜利油田钻井工艺研究院进行钻井设计时对轨道设计的需求，以及定向井施工中对轨迹控制的需求，并与中国石油大学韩志勇教授进行了专业模型研究的合作。系统采用C/S模式进行开发，数据库可以是本地Access数据库，也可以是远程Oracle数据库，同时支持在井场与后方数据库之间的数据同步。作为地质导向钻井技术研究形成的配套成果为难动用油藏的开发提供了强有力的技术支持和硬件保障，为国家能源安全提供技术支撑。2006年“地质导向钻井工艺技术研究”项目获胜利石油管理局科学技术进步成果奖一等奖，并获中石化科学技术进步奖一等奖。软件能够通过对井基础数据的管理，采用柱面圆弧法、斜面圆弧法、恒工具面角法、特殊曲线段(悬链线、修正悬链线、准悬链线等)等多种中靶方式，同时还能在真三维界面显示的地层数据、测井数据、LWD数据、综合录井仪数据、岩屑数据、信息盒数据、井身结构数据等辅助下，进行轨道设计和轨迹的精确控制。具有井眼轨道设计数据和实钻轨迹的测斜数据的实时处理，防碰扫描计算等功能。在轨道设计方法、测斜数据处理等方面与COMPASS软件相媲美，而悬链线井段与恒工具面角井段的轨道设计方法是本软件所独有的。
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图1 软件主界面
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软件已经在中石化及下属各分公司的钻井设计部门推广使用了近三年多的时 间，能完成定向井（单靶或多靶）、 水平井、阶梯水平井、丛式井、
分支井的轨道设计，取得了很好的应用效果。软件被胜利油田钻井院、胜利油田各钻井公司用于特殊工艺井现 场施工计算，指导现场施工，取得了较好的效益。此外，在中石油的冀东油田、华北油田、塔里木等油田的一些单位也在使用本软件。
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三、地层压力检测系统软件（FPS）
地层压力检测计算软件在大量的录井、测井、地震、实测数据进行分析处理的基础上，综合利用了前人的研究成果。在地层压力随钻检测理论研究中，提出了利用遗传算法从钻进参数中提取压差因子，用压差因子直接判断压力异常和计算地层压力的自主创新方法，弥补了现有压力检测方法只适用于砂泥岩剖面地层的不足，解决了PDC钻头钻进井段地层压力检测的问题，可适用于多种地层剖面的压力检测。该软件还可利用录井工程参数、钻头参数，实时进行计算，异常高压的及时预警可以防止重大事故发生，合理选择钻井液，保护油气藏等隐性成本，这可以挽回少则几万，多则上千万的损失。软件以WIN98或更高版本的WINDOWS操作系统作为系统运行平台，采用ACCESS单机数据库作为数据库平台，采用目前流行的MICROSOFT
VB6.0 和 MICROSOFT FORTRAN STUDIO4.0开发完成。
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图1 程序运行主界面
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自主创新的压差因子法在2006年获管理局科技进步二等奖。先后在胜利油田的胜科1井、吉林油田、新疆塔里木盆地的董１井、川东北地区黑池1井等50多口井进行了压差因子法随钻压力计算，取得了较好的效果。
四、气体钻井燃爆检测系统软件
近几年，气体钻井技术开始在四川地区应用，大大提高了机械钻速，因而获得大量的推广。但是在气体钻井过程中，特别是空气钻井过程中，井下返出的甲烷等可燃气体与空气中的氧气混合，容易发生井下燃爆甚至爆炸，如果不及时处理将导致钻具熔断、井眼报废等严重后果。该系统软件主要是针对气体钻井中容易发生井下燃爆的特点开发的一套实时监控安全分析系统，通过采集气体钻井工程中的各种数据参数（包括氧气、一氧化碳、二氧化碳、甲烷、硫化氢的浓度，井口的压力、流量等），通过对采集的工程参数进行工况分析，能够完成钻井过程中井下泛出有毒气体（硫化氢）、可燃气体（甲烷、一氧化碳等）浓度检测，井下燃烧爆炸迹象分析，燃爆事故的报警，自动生成分析报告、监控日报等功能。还可根据甲方具体要求，提供特定格式的自动生成分析监测报告，并完成打印功能。产品性能指标及水平见下表：
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性能指标
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本产品
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同类产品
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软件开发平台
（开发技术先进性）
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VS2005
语言C#
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VB（vs2000）
语言vb
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使用数据库
（数据安全性）
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前端ACCESS2003
后端Oracle9i
系统自动管理、备份
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无数据库
使用txt文本文件存储
无管理、备份功能
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监控控件
（系统稳定及高效性）
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采用优化双流水线结构
占用较少资源
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无优化
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现场线性标定模块
（数据正确性）
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有
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无
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生成报告
（操作实用性）
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系统自动生成
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人为手工生成
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该系统采集的参数达到8个，数据分析及处理能力达到甚至接近气体钻井监测领域国外高端产品的水平，价格方面仅有国外产品的三分之一，因此有较高的性价比。目前该软件及配套产品在井场正常工作近一年，中间仅更换两次传感器，五次传感器标定，完全适应了现场工作的需要。先后在双庙101、元坝2、元坝4、大湾101、大湾3、河坝102、东岳1等13口井上得到应用，其中在河坝102等三口井上发现连续或间断的燃爆现象，与录井现有设备相比，可以提前发现燃爆等现象5-7分钟。
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图1 系统运行界面
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图2 系统运行报警界面
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该系统能够提供实时监控与安全分析，大大降低了气体钻井安全事故发生的几率，提高工程进度，节约了钻井费用。目前，在四川地区的钻井日费用达到20-30万元，发生井下燃爆后的断钻具事故平均处理时间为3-5天，提供气体钻井燃爆检测服务将节约费用60-150万元，因此可以为钻井公司节约较大的成本，并且加快钻井进度，具有较大的应用前景。
五、钻井工程设计一体化系统软件（IDDS）
钻井工程设计一体化系统（简称IDDS）是以钻井工程设计数据为主要管理内容，针对中国石化集团各油田使用的钻井工程设计软件不统一、设计书格式不一致、信息缺乏共享、信息综合利用水平低、钻井设计水平参差不齐以及设计成本高的问题，利用计算机科学、三维显示技术和网络工程等最新信息技术，融入钻井工程领域的最新科研成果，在建立全新的钻井工程设计数据库的基础上，开发完成的一套包括轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、固井设计等全部功能模块的一体化钻井设计软件。该软件可以自动生成符合标准要求的钻井工程设计书，油田钻井工程设计人员可以使用该系统实现油气井的钻井工程一体化设计。IDDS系统由钻井工程设计一体化系统客户端软件(简称：IDDS系统客户端软件)、基于WEB平台的钻井工程设计一体化信息发布系统（IDDS信息发布系统）和钻井工程设计一体化权限管理系统（IDDS权限管理系统）三个子系统构成。IDDS系统客户端软件主要进行钻井工程设计的各项设计与管理工作。包括：轨道设计、井身结构设计、钻井液设计、固井设计、钻具组合、钻头及钻井参数设计等设计模块，以及设计书管理、设计实时监测、统计分析、资料查询等管理模块。在设计过程中系统还提供二维、三维图形生成、显示、交互设计等可视化的设计功能。IDDS信息发布系统主要对钻井工程设计结果进行查询统计分析。IDDS权限管理系统负责创建或删除系统用户，并对用户权限进行管理。
IDDS是中石化2004年的重点推广项目。截止到2007年底，完成了中石化所有钻井工程设计单位的软件培训。系统已在胜利油田、江汉油田、江苏油田、中原油田、东北局、华东局、华北局、滇黔桂石油勘探局、西南分公司等12家单位安装使用，其中，仅胜利油田一家单位已经使用该软件为胜利油田、中石化、国内国际钻井承包商设计了8639口井。IDDS不仅在中石化推广应用而且中石油的长城国际钻井公司、中海油天津分公司也已使用该软件。
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图1 IDDS系统网络拓扑结构图
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实际应用证明，IDDS实现了钻井工程设计和管理数据的高度共享，提高了钻井设计水平，增加了勘探开发效益，带来了很好的经济效益与社会效益。不仅易于工程技术人员使用，有关部门领导也可以通过该软件对本单位的钻井技术工程有关数据进行查询，及时掌握生产动态。完全能能够满足钻井设计及指导钻井生产的需要。由IDDS自动生成的设计书既符合最新的行业规范，又与国际接轨。新疆、云南等外部区域可以通过网络对设计结果进行查询，真正实现了网络化、标准化和可视化的设计目标，应用前景广泛。
六、钻井统计报表管理系统软件
钻井统计报表管理系统，以钻井资料数据库作为数据支持，实现了钻井工程数据的录入、查询、统计、分析及WWW发布的一体化管理及应用。系统包括了从钻井公司、（油田）管理局直至中石油集团公司的全套数据管理方案，满足各级单位部门报表统计的一致性、准确性、及时性需求，实现数据一次采集全局共享。该系统采用了最新的钻井行业标准，建立了与钻井井史的的接口，并能满足乙方（集团公司）与甲方（股份公司）单井数据、报表数据的灵活交换，实现数据一次采集全局共享；同时，要满足钻井公司/采油厂（公司级）、油田企业（油田级）直至集团公司/股份公司（集团级）统计指标、统计方法的统一，实现各级数据统计的一致性、准确性，以及数据上报的及时性等新需求。基于中国石化各级业务需求设计系统的总体架构，其系统总体架构如图1所示。
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图1 IDDS系统网络拓扑结构图
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企业网络层：为钻井统计报表管理系统运行的基础，由中国石化企业网、各油田企业综合信息网组成。
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公司级：满足集团公司的各钻井公司/采油厂、股份公司各采油厂单井信息数据的采集，公司级技术报表、综合报表的形成与输出，本单位月度、年度完成情况的对比分析等需求。
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油田级：满足集团公司的各石油局、股份公司的各油田分公司其下级单位上报报表数据的接收，油田级技术报表、综合报表的形成与输出，本管理局/油田分公司月度、年度完成情况的对比分析等需求。
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集团级：满足集团公司、股份公司其下级单位上报报表数据的接收，集团级技术报表、综合报表的形成与输出，集团公司、股份公司月度、年度完成情况的对比分析，集团公司、股份公司单位机构的管理、系统统计参数的设置等需求。
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数据中心：保存单井信息、队伍信息、各类统计报表数据，是数据管理核心、各类应用的信息来源。在钻井统计报表管理系统中公司级、油田级、集团级分别设置数据库服务器。
整个系统的研究建立在中石化广域网和Internet基础上。在系统框架设计中数据中心由三级数据库构成，即在钻井统计报表管理系统中公司级、油田级、集团级分别设置数据库服务器。系统网络结构图及主要功能图如下：
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图2 系统数据库配置结构图
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图3 报表输出窗口
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该系统自2002年起在中石油和中石化内部全面推广应用。2008年3月份完成的升级版软件，规范了钻井指标的统计方法及部分指标的解释，实现了从钻井分公司、钻井总公司、油田直至总公司上市公司和非上市公司的全套数据管理；系统2007年上半年在胜利油田及中国石化其他油田的各钻井公司推广应用，实现了钻井统计资料的一次采集、全局共享，实现了钻井统计报表的规范化、标准化、网络化管理，提升了钻井报表的数字化管理水平。
七、基于IADC标准的井场信息管理系统软件
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图1 系统网络结构图
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该软件是在国际钻井承包商制定的IADC报表和石油行业标准基础上开发出来的，并且紧密结合钻井生产的实际情况，可从IADC报表提取数据生成井史，两者互为补充。系统主要包括IADC报表的钻井生产管理、安全管理、钻井设备管理、井控管理、固井管理等五大类十四种报表和井史的基础数据、地质简介、设备、钻具名称、钻头、钻井液、定向井数据、钻井日志、技术总结等信息，最终形成IADC钻井班报表和完井电子井史。同时，该系统还可以实现分公司对井队上报数据的审核功能、分公司向总公司及管理局分发数据功能、以及钻井信息的网上发布。
整个系统的研究建立在中石化广域网和Internet基础上。钻井队的现场数据通过GPRS上网卡传输到所属分公司的数据库中，分公司的相关人员对井队上报的数据进行审核，确认无误后再把数据分发到总公司及管理局数据库中。相关人员从网页上即可查询所需信息。
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图2 IADC班报表录入界面
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图3 生产日报维护、传输窗口
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该系统已在中石化的中原油田、江汉油田等地推广使用。胜利油田自2005年12月1日起，所有井队都要上交电子井史，取代传统的手工井史。2006年获得胜利石油管理局科技进步二等奖，极大地提高了工作效率，使钻井信息管理工作更加科学化、规范化、现代化，加快了国内钻井队伍与国际接轨的步伐，所带来的经济效益与社会效益巨大。
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