綜合錄井在油氣顯示識別及鉆井工程異常監測方面發揮重要的作用。隨著油田大力推進數字化建設，錄井信息化及數字化水平也越來越高。論文探討了錄井無線傳感器系統及井場無線局域網絡系統構建的原理，對于進一步提升錄井信息化建設水平具有借鑒意義。

　　一、前言

　　綜合錄井儀是錄井現場最重要的裝備之一，在油氣顯示識別及鉆井工程狀況監測中發揮重要作用。工程數據和氣測數據是綜合錄井最重要的兩項數據，前者通過傳感器檢測得到，后者通過烴類氣體檢測系統分析得到。目前，綜合錄井儀傳感器系統多為有線傳輸方式，通過總線集合多個傳感器信號傳輸到綜合錄井儀，綜合錄井儀接收數據后進行存儲。這樣的傳輸方式電路連接繁瑣，要求電纜抗干擾性能好、防爆級別高[1]。此外，轉井過程中，頻繁的拆卸及安裝工作量大，線路連接穩定性差，經常出現傳感器信號丟失的情況，增加了儀器操作人員的工作強度。近年來，得益于信息及通信技術的發展，油田數字化建設程度越來越高，綜合錄井在信息化建設方面也取得了長足進步。隨著傳感器技術及短距離無線通信技術的發展，錄井無線傳感器系統研制成功并得到了應用[2]，無線傳感器系統具有便于安裝及維護的特點，能夠大大降低儀器操作人員勞動強度[3]。此外，錄井現場數據類型多，有工程數據、氣測數據、地質數據、地化數據及第三方數據(測井數據、lwd數據等)，這些數據存儲呈分散狀態，不利于充分挖掘儲層信息，無法開展數據的綜合應用。只有以綜合錄井儀為中心，構建井場無線網絡，建立統一的數據庫，采集和存儲錄井現場各種類型數據，在此基礎上開發多種應用，挖掘工程及地質信息，為隨鉆監測、評價及決策提供依據。

　　二、無線傳感器技術

　　(一) 傳感器無線網絡的選擇錄井現場傳感器有多個，分別安裝在井架、泥漿池、泥漿泵等處，能夠監測扭矩、力壓、套壓、大鉤高度、轉速、懸重、流量、溫度、密度、電導率、池體積、泵沖等參數。根據鉆井現場布置情況，傳感器通常分布在幾十米范圍內，不超過100m，短距離無線通信技術即可滿足需要。短距離無線傳輸方式主要有紅外、光波及無線電波3種，基于這三種傳播方式的無線通信技術有紅外數據傳輸、藍牙、Zigbee及無線局域網絡(Wi-Fi)等，紅外傳播的優點是不會受到井場無線電干擾，但它屬于視距傳播，容易被鉆井設備及人為活動遮擋，影響數據傳輸;藍牙優點是設備體積小、抗干擾能力強、傳輸數據量大，缺點是電池更換周期短，同時錄井傳輸數據量小，藍牙不是一種經濟適用的傳輸方式[4];無線局域網絡傳輸距離遠、速率高，但其功耗大，對于電池供電的無線傳感器來說難以保證長時間穩定工作;Zigbee技術與藍牙技術類似，都是基于IEEE 802 .15 .4標準的無線網絡技術，其傳輸速率相對較低、耗電量小，降低傳播速率可擴大覆蓋范圍，最大可達134m，數據傳輸穩定，適宜于多節點聯網布置，使用成本相對較低，傳輸速率滿足錄井小數據量傳輸要求，是最佳的傳輸方式。

　　(二)無線網絡結構基于ZigBee無線傳輸技術的網絡結構可以分為分布式和集中式，其中，分布式網絡結構中各傳感器節點實行分布管理，節點之間能夠相互通信，支持多跳轉發，具有能耗低的特點[5]。但由于錄井現場傳感器分布密集，相鄰傳感器節點間距離較近，采用分布式傳輸方式對網絡的抗干擾能力及能耗要求較高。集中式網絡結構中的各傳感器節點直接向控制中心發送檢測的信號，控制中心對檢查信號進行處理并發送。對于錄井傳感器系統而言，由于傳感器數量相對較少，傳感器安裝完成后不移動，傳感器屬于重復利用類型，節點之間不需要相互通信，節點與控制中心之間只是數據傳輸，不需要對節點進行控制，網絡覆蓋范圍較小，只需覆蓋井場即可。因此，錄井無線傳感器系統網絡設計應簡化，集中式無線網絡結構更適合錄井現場。

　　(三) 無線網絡組建無線傳感器系統采用基于ZigBee協議的集中式網絡結構，具體如圖1所示。傳感器節點采用星狀網絡結構，傳感器作為前端采集終端，將采集的信號發送到井場處理系統，井場處理系統對信號進行處理后，發送到綜合錄井儀無線接收系統，然后將數據存儲到綜合錄井儀服務器數據庫中。在具體網絡組建時，首先布置一個可以覆蓋整個井場的中心節點處理器，該處理器能夠接收各傳感器節點的數據，然后將數據以無線傳輸方式發送到井場中心網絡設備，通過中心網絡設備將數據發送到綜合錄井儀，實現對數據的存儲。

　　三、井場無線網絡應用

　　(一) 井場無線網絡錄井現場數據類型多，不同類型數據呈分散存儲狀態，不利于對數據深入應用。為了開展對不同類型錄井數據的深入應用，挖掘儲層含油氣性等重要信息，需要在錄井現場建立無線網絡，能夠覆蓋整個井場，數據傳輸速率要求較高，網絡中心配置在綜合錄井儀器房，供電穩定，無需考慮功耗問題。無線局域網絡(Wi-Fi)傳輸速率高、覆蓋范圍廣，在錄井儀器房不受功耗影響，滿足使用需求。同時，考慮到錄井現場地質數據、地化數據、綜合錄井儀數據、測井數據、地質導向數據等數據大，對傳輸速率要求較高，無線局域網絡符合要求。

　　(二) 井場無線局域網絡構建在錄井現場構建無線局域網絡，具體網絡布置如圖2所示，首先需要在綜合錄井儀器房布置一臺井場數據專用服務器，用于存儲錄井現場各種類型數據。然后將該服務器與綜合錄井儀路由器連接，實現對綜合錄井儀數據采集。同時，將該服務器與地質房衛星路由器連接，實現與地質計算機連通，可以采集地質數據。構建井場無線局域網絡的關鍵是在服務器上連接無線路由器，井場第三方的計算機通過無線網卡連接無線路由器，實現與井場服務器的連通，可以將數據傳輸到井場服務器上，手機用戶也可以連接無線路由，方便數據的瀏覽。通過構建井場無線局域網絡，將井場各方接入到無線局域網絡，實現數據的采集傳輸。

　　(三)數據的深入應用通過構建的無線局域網絡，井場數據服務器采集存儲多種類型數據，構建了標準的數據庫。在此基礎上，開發多種應用程序，方便調用數據庫中數據，實現對數據信息的深入挖掘。可以開展以下應用：① 隨鉆數據發布。以報表形式發布地質數據、工程數據、地化數據、測井數據。以曲線形式發布工程參數、測井數據;② 隨鉆成果圖。如隨鉆巖屑、巖心草圖、氣測評價圖、地化評價圖、測井評價圖等;③ 隨鉆解釋系統。在數據庫基層上開發隨鉆解釋系統，實現儲層隨鉆解釋評價;④ 多井對比。開發多井對比功能，建立對比模板，調取鄰井數據進行對比，實現對地層對比及儲層預測;⑤ 工程應用。開展地層壓力預測及監測、鉆頭效率評價、機械比能評價等，優化鉆井施工。

　　四、結語

　　地質錄井工作能夠獲取地層原始資料，在發現油氣顯示及監測鉆井工程狀況方面發揮重要作用。隨著油田進入勘探開發中后期，老區塊勘探程度較高，地層認識較為清楚，新鉆井多以開發井為主，錄井項目減少、技術應用受限，錄井受重視程度有所下降。在此情況下，要加強錄井技術創新研究，充分利用信息及通信技術，提升錄井數據采集水平。同時要發揮錄井在鉆井現場的數據中心作用，通過建立無線局域網絡、配置井場數據中心服務器、建立標準數據庫、構建井場無線局域網絡，采集存儲井場各種數據，構建井筒數據平臺，開發多種應用功能，對于提升錄井技術的整體水平及在油氣井勘探中的地位具有重要意義。

　　參考文獻

　　[1]宋慶彬,孟令蒲,趙恩普,等.集合化井場信息遠程傳輸簡介[J].錄井工程,2008,19(2):50-53.

　　[2]胥東宏,李冠珠,張世明.綜合錄井儀傳感器信號無線傳輸系統開發[J].錄井工程,2010,21(2):58-60.

　　[3]蘇堪華,周廣陳.錄井工程參數采集系統無線化技術研究.錄井工程[J].2006,17(1):39-42.

　　[4]蔡型,張思全.短距離無線通訊技術技術綜述[J].現代電子技術,2004,170(3):65-68.

　　[5]尹強.基于ZigBee技術的綜合錄井數據采集系統的設計[D].西南石油大學,2010.

　　《錄井儀數據采集傳輸無線網絡技術應用》來源：《信息系統工程》，作者：薛金山