定向井井眼轨迹可视化技术研究

论文摘要

定向井是目前石油钻井中常用的一种井型,在定向钻井过程中会在地下形成一条连续光滑的空间曲线,这条空间曲线称之为井眼轨迹。井眼轨迹存在于地下无法用肉眼直接观察,只能由测井仪器在钻井过程中通过采集得到的大量数值数据进行间接获得表示。这些原始数据种类繁多、数据量大且不易于理解,为井眼轨迹的控制带来了很大的难度。直观、全面、正确、及时地掌握井眼轨迹形态,才能与设计轨迹进行对比,对指导后续井段施工的重要基础资料,对定向井的轨迹控制具有重要的意义。目前,国内井眼轨迹的可视化主要以手工绘制或计算机二维图形为主,这种方式既不能方便直观地表现井眼轨迹形态又费时费力,在井眼轨迹三维可视化方面的研究刚刚起步,不能通过人机交互全面地展示井身结构信息。国外虽已在很多钻井软件中加入了井眼轨迹的显示功能,如Schlumberger公司的Drilling Office和Landmark公司的3D Drill View软件等,并且能够很好地实现三维轨迹的可视化,但这些软件价格昂贵、没有自主版权。正是基于这种情况本文提出了一种基于计算机三维图形学和可视化技术的定向井井眼轨迹三维可视化方法。本文首先通过对计算机三维图形学和可视化技术的研究,运用软件工程理论、面向对象分析与设计方法、数据结构等理论,结合Microsoft Visual C#程序设计语言,建立了一套适用于定向井轨迹三维图形渲染的图形工具包。该图形工具包实现了井眼轨迹三维模型的展示和人机交互功能。本文还通过对井眼轨迹数据的分析与管理,建立井眼轨迹与地层三维模型的方法,同时利用图形工具包对其进行渲染,实现井眼轨迹数据三维可视化的方法。最后,通过对广安构造002-H6井的实测数据进行验证,证明了应用该方法能够实时、直观、全面地表现井眼轨迹形态,对于井眼轨迹的控制和提高钻井效率具有重要的实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 目的和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 论文的组织结构
• 1.5 本章小结
• 第2章 井眼轨迹数据分析
• 2.1 井眼轨迹的基本概念与描述方法
• 2.1.1 基本参数
• 2.1.2 坐标参数
• 2.1.3 挠曲参数
• 2.1.4 工艺参数
• 2.2 井眼轨迹坐标的表示
• 2.2.1 井眼整体坐标
• 2.2.2 井眼局部坐标
• 2.2.3 井眼坐标的转换
• 2.3 井眼轨道坐标插值
• 2.4 本章小结
• 第3章 定向井井眼轨迹可视化方法研究
• 3.1 顶点处理
• 3.1.1 旋转变换
• 3.1.2 缩放变换
• 3.1.3 平移变换
• 3.1.4 仿射变换
• 3.1.5 投影变换
• 3.1.6 顶点着色
• 3.2 图元组装与裁剪
• 3.3 光栅化
• 3.4 片元处理
• 3.5 本章小结
• 第4章 面向对象方法在轨迹可视化中的应用研究
• 4.1 面向对象基本概念
• 4.1.1 对象、类与实例
• 4.1.2 封装、继承与多态
• 4.1.3 面向对象的其它常用概念
• 4.2 面向对象方法的特点
• 4.3 面向对象分析
• 4.4 面向对象设计
• 4.5 面向对象建模
• 4.5.1 静态模型
• 4.5.2 三维可视化系统静态模型
• 4.5.3 井眼轨迹数据管理系统静态模型
• 4.5.4 动态模型
• 4.5.5 功能模型
• 4.6 面向对象程序设计语言
• 4.7 本章小节
• 第5章 井眼轨迹可视化系统实现方法研究
• 5.1 图形工具包的实现
• 5.1.1 图形工具包的基本结构
• 5.1.2 图形工具包的实现步骤
• 5.2 井眼轨迹系统的实现
• 5.2.1 井眼轨迹数据管理模块基本结构
• 5.2.2 井眼轨迹和地层模型的生成
• 5.2.3 可视化图形工具包的调用
• 5.2.4 图形交互
• 5.3 井眼轨迹可视化系统的应用
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与不足
• 6.1 结论
• 6.2 不足
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果