X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В процессе бурения нефтяных скважин участвует большое количество организаций, использующие разнообразные технические и программные комплексы. Для организации взаимодействия между компаниями по сбору и использованию информации большого количества используются общепринятые стандарты. Стандарты регламентирует набор сущностей и структуру, которые могут быть использованы в сообщениях, структуру самих сообщений и непосредственно протокол передачи. Одними из основных стандартов по передаче данных бурения является WITS и WITSML.

WITS (Wellsite Information Transfer Specification) - телекоммуникационный протокол передачи данных бурения. Был разработан в середине 1980-х годов для обеспечения обмена информацией на буровой, и предоставления данных станциям удалённого мониторинга бурения.[1]

WITS является многоуровневым протоколом, который предлагает простоту на низких уровнях и возрастающую гибкость формирования более высоких уровней репрезентации данных. На низких уровнях используется заранее определённый текстовой поток формата ASCII, в то же время на самом высшем уровне поток данных может быть настроен для любого вида представления информации. [1]

Уровни WITS:

Уровень 0. Также известен как IRTS(Intra Rig Transfer Specification), базовый уровень обмена текстовой информацией между сервисными компаниями.

Уровень 1. На уровне 1 и выше, поток данных превращается в двоичный формат LIS, значения конвертируются согласно типам данных LIS. В дальнейшем данные инкапсулируются в WITS пакет, который помещается между физическими и логическими заголовками и концовками записей, что превращает его в пакет LIS.

Уровень 2 надстраивается на уровень 1 добавлением двусторонней коммуникации через записи определённые под комментарий. Это даёт возможность обмена мгновенными текстовыми сообщениями между пользователями.

Уровень 2b добавляет опцию буферизации переданных данных, что гарантирует доставку данных в случае их неполучения по какой-либо причине.

Уровень 4. WITS четвертого уровня работает по совершенно другому формату чем предыдущие уровни начиная с того, что он основан на формировании передачи данных стандарта API RP66. Концепция предопределенных записей и двустороннего обмена остаются, но как механизм форматирования используется RP66

WITS обладает некоторыми ограничениями:

1. Недостаточная поддержка новых решений в инженерии скважин:

– устаревшие форматы записей (особенно относящихся к каротажу во время бурения);

– ограниченное число разделов под бурильные колонны;

– отсутствие гибкости в использовании различных единиц измерения;

– почти полное отсутствие поддержки статической (справочной) информации о скважине;

– ограниченная возможность двунаправленного диалога для передачи управленческих решений на скважину.[2]

2. Недостаточная поддержка современных Web-ориентированных программных решений:

– бинарный формат (уровень 1) остается платформо-зависимым;

– расширения данных (уровень 4) трудны в реализации, так как описывают только синтаксис без механизмов описания семантики;

– не стандартизирован транспортный уровень передачи сообщений. Используется устаревший способ коммуникации точка-точка (RS232);

– отсутствует стандартный прикладной программный интерфейс;

– слишком много вопросов оставлено для решения при реализации (сложность).[2]

Несмотря на активное использование в настоящее время, дальнейшее развитие протокол WITS получил в основанном на XML протоколе WITSML, в 2003 году.

Wellsite Information Transfer Standard Markup Language (WITSML) – это стандарт для передачи данных со скважины в формате XML документа между бизнес партнерами. XML схемы используются, чтобы определить содержание XML документа. Стандарт WITSML состоит из 2 спецификаций, которые разрабатывались независимо: Data Schema и Application Program Interface (API). Этот документ предоставляет обзор Схемы данных(Data Schema). Схема данных WITSML включает набор (комплекс) независимых, но существенных схем данных объекта. Схема данных объекта определяется как набор данных, которые могут быть переданы в рамках одного документа и представлены в виде связанного(образующего единое целое) подмножества (например: скважина, ствол скважины, оснастка и т.д.) из общей логической схемы, связанной с единственным доменом (скважина). Схемы данных объекта содержат атрибуты, элементы и включают подсхемы компонент.Схемы компонентов это XML схемы, но они не предоставляют полностью данные объекта и не содержат глобальных элементов. Схема компонентов может быть использована более чем одной схемой данных объекта.[2]

WITSML – это прежде всего реализация WITS на современной языковой, транспортной и программной основе: через XML, Интернет и Web-сервисы. WITSML призван улучшить принятие решений, благодаря непрерывному потоку данных реального времени. Одно из его главных преимуществ – способность к легкому расширению и дополнению для поддержки будущих технологий инженерии скважин. В то же время его принятие и внедрение способствует повышению уровня интероперабельности за счет продвижения отраслевых стандартов и увеличения доли XML-технологий. В основе WITSML лежит типичная для UDDI архитектура «Публикация / подписка». Опубликованные спецификации обменных форматов WITSML конкретного интегратора (заказчика) доступны постоянно. Подписавшийся клиент получает данные интегратора, к чьей опубликованной схеме он подключен.

В WITSML приняты следующие определения:

• Borehole (буровая скважина) – отверстие, пробуренное в земле в результате бурения или буровых операций. Буровая скважина может представлять собой отверстие всего ствола скважины (когда отсутствуют боковые стволы) или расширения бокового ствола. Буровая скважина начинается с начальной точки (поверхность места для начала скважины или стартовая точка боковых стволов) для прекращения забоя;

• Sidetrack (ветка) – место от которого происходит забурка отверстия;

• Wellbore (ствол скважины) – путь от забоя пробуренной скважины до поверхности на Земле. Этот путь не должен перекрывать или пересекать сам себя;

• Well (буровая скважина) – расположение поверхности, из которого исходят стволы скважины пробуренные в земле с целью обнаружения и добычи подземных ресурсов или обеспечения сервиса, связанного с добычей подземных ресурсов.[3]

Определение ствола скважины предназначено для того, чтобы она давала возможность представлять одну и только одну ветку или исходную скважину. Это предположение связано с тем, что только одна ветка может иметь конкретную точку забоя. Ствол скважины может частично или полностью перекрывать другие ветки, но не будет означать их.

Таблица 1 Пример передачи данных по протоколам WITS и WITSML.[4]

Поток данных WITS-0	Поток данных WITSML
0201 02021 0203152 02041699 02270.973 02288871 0229484 !! && 1401 14021 14088871 1419-9.25 1420266 14211484	- -

Код для цитирования: Скопировать