钻井井场虚拟环境建模技术研究

论文摘要

近年来,基于虚拟现实技术的三维模拟仿真,引起了人民的广泛关注。此技术打破了传统模式的局限性,越来越多的人和企业意识到了虚拟三维模拟仿真的重要性。虚拟三维可视化模拟仿真既有理论研究的价值,又有广泛的应用基础和巨大的市场。论文首先在科学可视化技术和虚拟现实技术研究的基础上,对OpenGL（Open Graphics Library）的体系结构进行了深入探讨。OpenGL是近年发展起来的一个性能卓越的图形应用编程接口,它已经成为三维图形设计的工业标准。论文对Windows环境下使用C++ Builder以及OpenGL实现三维可视化的方法进行了研究,并基于C++ Builder和OpenGL开发了钻井井场虚拟培训系统。该系统动态地模拟了钻井过程中正常钻进、起下钻、接去单根等操作,实现了钻井过程的实时三维模拟仿真。此外,由于实际钻井设备复杂,不易进行物理仿真,因此论文还对钻井设备的3D建模与合成方法进行了研究。结合3DS MAX软件和OpenGL,设计并制作了复杂钻井设备的模型,极大地增强了钻井及井控模拟仿真系统功能,该技术对于其它可视化仿真系统的三维物体建模和显示具有良好的借鉴作用。本系统得到了很好的应用,使得员工在岗前既能进行知识学习又能进行技能培训,不仅降低了传统培训直接操作的危险,也降低了不必要的经济损失,收到了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 论文的研究背景
• 1.2 论文的研究意义
• 1.3 论文的主要工作及结构安排
• 第2章 科学计算可视化与虚拟现实技术
• 2.1 科学计算可视化方法
• 2.1.1 二维平面数据场的可视化方法
• 2.1.2 三维空间数据场的可视化方法
• 2.1.3 向量场的可视化方法
• 2.1.4 基于动画的可视化方法
• 2.2 虚拟现实技术
• 2.2.1 虚拟现实技术特征
• 2.2.2 虚拟现实技术的应用领域
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于OpenGL的虚拟环境建模技术研究
• 3.1 OpenGL图形接口技术
• 3.1.1 OpenGL 基本特点
• 3.1.2 OpenGL体系结构
• 3.1.3 OpenGL处理流程
• 3.2 OPENGL关键技术特点
• 3.2.1 OpenGL变换与绘图
• 3.2.2 OpenGL纹理映射
• 3.2.3 OpenGL混合、反走样及雾化技术
• 3.2.4 OpenGL碰撞检测技术
• 3.2.5 OpenGL帧缓存与动画实现
• 3.3 虚拟环境仿真模型的建立
• 3.3.1 OpenGL建模的局限性
• 3.3.2 3DS MAX建模的优越性
• 3.3.3 3DS文件读取方法研究
• 3.3.4 OpenGL基于C++ Builder环境程序开发框架
• 3.4 本章小结
• 第4章 钻井井场虚拟环境系统的研究与实现
• 4.1 石油钻井及井控简介
• 4.1.1 石油钻井的基本过程
• 4.1.2 井控技术
• 4.2 钻井井场虚拟环境开发在石油钻井工业中的实现
• 4.2.1 钻井井场虚拟环境开发流程
• 4.2.2 钻井井场虚拟环境的模型建立
• 4.2.3 钻井井场虚拟设备对象类的建立
• 4.3 虚拟钻井井场仿真操作与演练的设计与实现
• 4.3.1 钻井井场虚拟环境操作菜单及其操作面板的设计
• 4.3.2 钻井井场虚拟环境仿真动画设计
• 4.3.3 基于AVI播放动画液压防喷器仿真设计
• 4.3.4 钻井井场虚拟环境交互技术研究
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢