单井管杆柱绘图分析软件研究进展.doc

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1、油田单井管杆柱绘图软件研究进展 摘要 管柱图是完井、钻井、采油、措施作业、测试中井筒结构以及井下工具组合的表示图形。在我国石油生产单位的日常工作中，大量用到井下管柱图来描绘井下管柱串的组成以及生产作业的工具动作过程。在修井或测试作业过程中，管柱图直接指导施工人员完成管柱的下井工作；在设计和培训工作中，动态的管柱可以直观、形象地模拟出管柱以及工具的井下作用过程。 一、概述 单井管杆柱绘图软件 DrawWell是由北京雅丹科技开发有限公司研制，满足集钻完井、注水、采油气、作业、测试等管柱图的设计、绘制、动画设计于一体的应用软件。经过多年的努力研发和不断完善，该软件已经成功升级到第三版，完成了工具图

2、片库的开放式转换，增加了数据成图功能，实现了从手工绘图到数字成图的飞跃。经调研发现，近五年来，该软件被国内多家油田所引进，以其丰富全面的图库、日臻完善的绘图功能、高质量的绘图效果得到了广大用户的认可。 目前，单井管杆柱绘图软件DrawWell V3.0包含了 1000 多张、 600 多种油田井下工具图片，预置了近 100 个管柱工艺模板，不仅能绘制出井身、管柱、设施等示意图、效果图和动画图，还可以对管柱设计结果进行成果 管理，三维井眼轨迹描述以及管杆柱井史管理。 二、软件系统架构 单井管杆柱绘图软件的系统框架如图 1 所示。 图 1 单井管杆柱绘图分析软件系统框架图 三、软件主要功能 软件的

3、主要功能包括工程管理、效果图设计、示意图设计、数据成图、动画设计、 三维井眼轨迹描述、管杆柱井史管理，如图 2 所示为软件功能模块。 图 2 软件功能模块 3.1 工程管理 工程文件创建。创建方式灵活多样，包括新建空白工程、从模板中创建、从本地文件中创建以及数字成图四种方式。 井数据管理。管理与数字成图相关的全部数据，包括 单井井别信息、地层数据、套管、管柱、井下工具数据等，具体管理参数如图 3所示。 图 3 单井管柱数据管理 工具库的管理。图库按格式分矢量图库和标量图库，按用途分示意图、效果图、动画图，具有添加图片、编辑图片、删除图片、批量导入和搜索图片五个功能。图库在系统发布时已经建立了标

4、准图库，并做好了分类，包括采油、注水、措施、钻修井、测试等工艺用到的工具图片。用户自己根据需要添加短期内经常使用的工具图片库。也可以根据使用习惯、工具用途和图片格式对图库进行管理，如图 4 所示。 图 4 工具 库管理 模板库的管理。管柱模板库的格式分为示意图模版、效果图模版和动画原理模版，涵盖采油、注水、酸化压裂、射孔、防砂、修井、测试等多种工艺的模版。用户可以从空白文件创建模板，也可以在原模板基础上修改另存，同时可以对图版进行打开、删除、重命名和预览操作，如图 5所示。 图 5 模板库管理 保存输出设计结果及成图数据。对施工设计工程结果的管理，可保存、另存为到本地工程文件以及管柱工程数据库

5、中，也可以保存到模板库中。设置 SQL Server 数据源实现对网络数据库连接、配置，可以将工程文件保存到网 络数据库中，用户的权限设置由服务端以授权的方式实现。数字成图及相应的井数据可输出为 Word 或Excel 形式的报告，可根据现场惯用模板定制输出报告格式。 系统管理。主要是对系统进行配置管理，包括用户管理、密码维护、系统设置、样式管理、工艺分类和数据库配置六大模块。该功能满足了油田单位可以根据对某些技术 资料的保密程度，开放用户的权限。例如对某些图件，系统管理员将其设置成只能查看不能编辑修改的属性，如图 7 所示。 3.2 绘图设计 图元编辑功能。图元编辑模块能够绘制不同类型线（直

6、线、折线、带箭头线、贝塞尔曲线、自由 曲线等）和井身结构、管道、井下工具等图件、不同形状（矩形、椭圆、多边形）和文字标注，如图 8 所示。 图 7 多种图元添加功能 快捷创建井身结构功能。软件可以通过绘制直线创建直井、调整线段的节点绘制水平井和斜井、绘制交叉线创建多分支井等方式满足油田现场不同井型的管串设计需求，如图 9 所示。 图 8 快捷创建不同井型 工具自动绑定到井筒功能。工具能自动绑定到管柱某一位置，并且与管柱同轴，能根据井身结构的调整，工具的大小比例也跟着变化，从而提高管串设计的效率，见图 10。 示意图和效果图设计。新 建空白工程后，既可以选择空白文档直接绘图，也可以录入数据后数据

7、成图。 3.3 数据成图 数据成图模块能够实现输入井深、套管、井下工具等基础数据后自动生成管柱结构图，并能够实现修改基础数据后，管柱结构图也做出相应的调整。实际上每次管串设计后都形成相应的管柱数据表存储在成果库中，真正实现了井下工具库和图片库的联合应 用。在绘制管柱图时，选择工具后可直接查看该工具的型号、适用条件、生产厂家、工作参数以及结构图片、实物图片等，成图模式如图 12 所示。 图 12 数据成图的实现 3.4 动画设计 软件能够 实现对管杆柱工具的起下、射孔、注水、采油、措施作业等工艺的工作原理进行动画演示，制作射孔、完井、注水、测试等管杆柱与封隔器、水力锚等工具起下、坐封、解封、生产

8、等过程的分解动画演示，以及进行机采设备（抽油机、有杆泵、电潜泵、螺杆泵）工作原理过程的动画演示，使用户对各种过程有一个更加直观而深刻的认识，如图 13 清晰的动画制作过程演示了定点堵水工艺施工中下管柱坐封、注弱凝胶、注强凝胶、注堵水颗粒的整个工艺过程。 图 13 工艺动画创建 3.5 管杆柱井史管理 在目前各油田建立的油田开发数据库（如 A1、 A2、上游生产信息等数据库）的基础上，软件将井下作业工具库、图片库、模板成果库以及井信息数据库融合在一起，实现了油田管杆柱设计信息与油田开发数据库的集成管理，统一了油田管柱设计的电子档案，全面实现了井下作业工艺设计的信息化管理，数据系统框架管理即数据共

9、享模式如图 15 所示。 图 15 软件数据与井史数据共享功能 基于井下作业工具数据和油气水井生产动态数据，软件能够实现对油水井的作业效果进行跟踪、对比与分析并建立了单井电子档案和施工总结。在管杆柱井史库中检索同井、同区块或相似区块该类管柱设计 ，并对已实施设计进行对比分析，为后续作业设计提供经验和依据。井史库实现了井下管柱工艺设计及管理、工具数据库管理、标准及规范数据库管理、油田单井电子档案及管理。实现了各类数据信息的集成，包括井下作业工具数据、井信息数据、以及单井作业历史数据等相关信息，实现了作业日报、施工总结的数据集成，实现了作业效果的适时跟踪与措施效果评价。 四、软件特点 单井管柱绘图

10、软件，特点鲜明，概括起来有以下特点。 4.1 完备的、规范的工具图库 软件规范了多种工艺（钻完井、采油、注水、酸化、压裂、射孔、防砂、修井、测试等）， 600 多个 井下工具的立体及简易图元，包含 1500 多个多种井身（直井、定向井、水平井、分支井、侧钻井）、地面设施及各种井下工具的高清图片（图 16），并实现了与井眼轨迹数据的信息集成。绘制出的井身结构、完井管柱形象逼真，满足现场的全部需求。软件实行对工具图库分级管理，保证图片库的稳定和规范化。图库的半开放式管理也为用户提供部分自定义权限，可以在自定义图片库中添加新图片。 图 16 工具图展示 4.2 全面的工艺管柱模板库 软件涵盖采油、注

11、水、酸化压裂、射孔、防砂、修井、测试、钻井等多种工艺的模版（图 17），预 置了近100 个工艺模板，内容包含有油田传统工艺和近年新工艺、国内外的各种管柱结构，内容全面，用户也可根据现场实际需求直接调用、修改、添加新的模板。 图 17 多种工艺管柱模板图展示 4.3 灵活多样的图形处理 对图形组件进行图层化管理，通过丰富的右键菜单，可以对图形进行 “弯曲 ”、 “旋转 ”、“特效 ”、 “锁定 ”和 “组合 ”等多种操作，可以在画图板中对图片进行编辑，使图 形的设计变得简便易行。在设计时，还可根据需要，适当隐藏某个或多个图形，以增强整个图形的简洁性和可操作性。 4.4 数据成图技术提 升绘图水

12、平 软件的 “数据成图 ”是目前石油行业针对管串设计方面特有的功能，其强大之处在于可以使手工绘图成为历史，只要将对应的数据表制作完整就可以自动生成一张管柱图，并为后期的管柱受力分析提供了数据基础，使得管柱绘图工作有了质的飞跃。每张管串设计图的背后都有相对应的管柱数据表，更有助于油田井史信息的管理。（图 18） 通过形象的效果图、简洁的示意图和直观的井身轨迹图、数据成图相互配合，使软件用户能更高效地完成油田不同工艺井下管柱和井身结构的绘制工作。经实践证明，在现场应用该软件设计多口井，可以平均单井缩短设计时间 50%以上。 图 18 数据成图本质 4.5 遵循和拓展了行业标准 单井管杆柱绘图软件

13、DrawWell 的开发遵循以下国家、行业标准，具体有： GB 9385 计算机软件需求说明编制指南、 Q/SHSLJ 1563 应用软件开发与维护、 SY/T 5952-2005 油气水井井下工艺管柱工具图例、 SY/T 5373-2009 钻井井下工具与作业用图形符号。 管柱绘图软件的图形的规范参考 SY/T 5952-2005 油气水井井下工艺管柱工具图例和 SY/T 5373-2009 钻井井 下工具与作业用图形符号两个行业标准，因此管柱设计结果具有现场通用性，具有作为指导现场施工设计的通用软件的潜质。同时，软件关注了管柱工艺和工具的发展，根据油田应用管柱和工具新的类型，补充制作了新的

14、图例和模 板，推动完善了石油天然气行业工艺管柱绘图标准。 4.6 适应网络多屏幕视频研讨 网络版管柱绘图软件依托三层软件架构技术，充分利用多屏幕的优势，借助于油田用户现有的网络资源，对管柱工具设计的动态分析、新技术研讨、专家审查等工作提供帮助。软件开放式的数据库设计模式能与油田数据库进行对接，支持用户授权，设 置会议模式，可以满足多屏幕显示，满足不同参会者的关注需求。 截至目前，软件已在国内多家油田公司应用，包括吉林油田采油工艺研究院、中石油长庆油田低渗透研究中心、中石化华东局非常规研究中心、大庆井下作业公司、中石油大港油田公司、冀东油田钻采技术研究院、江汉油田、新疆油田、青海油田等，并获得了中国质量评价协会的 2012 年度科技创新产品优秀奖（证书编号： CAQE-2012-180）。 参考文献 1SY/T5952-2005，油气水井井下工艺管柱工具图例 . 2檀朝东等 .井下作业管柱绘图实用软件的研制及应用，中 国石油和化工， 2007， 16:47-49 3毛云龙等 .井下管柱绘图软件的改进与应用，中国石油和化工， 2008，12:50-53 4张任良等 .井下管柱受力分析设计软件的研制及应用，中国石油和化工， 2008， 16:54-56 5檀朝东等 .基于三维井眼轨迹的管柱受力分析研究，中国石油和化工， 2009， 2:57-59