基于OpenGL的钻井井眼轨迹可视化研究与实现

论文摘要

随着社会的高度信息化和智能化,可视化技术作为计算机的一个重要分支学科应用越来越广泛。目前,石油行业也引入可视化技术来指导钻井,减少了钻进中井眼碰撞事故带来的损失,提高了钻进效率。国内的井眼轨迹可视化研究起步较晚,目前实现的井眼轨迹可视化软件中井眼的三维显示方式比较单调,对井眼轨迹的三维可视化描述不够直观,没有显示出井眼轨迹与地层之间的依附关系。针对目前国内井眼轨迹可视化软件存在的不足,本文首先对三维地层划分和建模方法展开深入研究,将地层分为层状结构模型和块状结构模型；其次,在研究了井轨迹空间形态的表示方法和井眼轨迹设计原则、测量方位计算以及井眼弯曲的原因之后,提出一种三维井眼轨迹表示的新方法。本文以Visual studio 2005为软件开发平台,采用OpenGL三维图形库开发标准和Qt可视化框架实现三维层状结构模型和块状结构模型的计算机图形学表达,最终实现了钻井井眼轨迹在层状地层和块状地层的三维可视化。最后,本文对所做的研究与设计进行总结,并展望了未来需要改进的可视化细节。本文设计的钻井轨迹可视化软件,可以直观的看出井眼轨迹与三维地层的依附关系,同时能够实现地层的三维显示、井轨迹的三维显示、图像的平移,旋转缩放等功能,为井眼轨迹的可视化实现提供了一种参考思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 1.4 本文的组织结构
• 第2章 地层和井眼轨迹图形表示
• 2.1 三维地层概述
• 2.1.1 三维地层划分
• 2.1.2 三维地层建模技术
• 2.2 三维地层结构的计算机图形学表达
• 2.2.1 三维层状结构模型
• 2.2.2 三维块状模型结构
• 2.3 井眼轨迹分类
• 2.4 定向井井眼轨迹的基本要素
• 2.5 井眼轨迹空间形态
• 2.5.1 三维坐标图示法
• 2.5.2 柱面图表示法
• 2.5.3 投影图表示法
• 2.6 井眼轨迹设计原则和测量计算
• 2.6.1 井眼轨迹设计原则
• 2.6.2 井斜和方位测量
• 2.6.3 井眼弯曲原因
• 2.6.4 井斜控制
• 2.7 小结
• 第3章 OPENGL三维可视化技术
• 3.1 OpenGL简介
• 3.1.1 OpenGL基本功能和操作
• 3.1.2 OpenGL工作原理
• 3.1.3 OpenGL在NT下的绘图过程
• 3.2 OpenGL的3D图形学基础
• 3.2.1 转换和裁剪
• 3.2.2 光照
• 3.3 QT简介
• 3.3.1 可视化程序开发中常见问题
• 3.3.2 Qt开发功能
• 3.4 小结
• 第4章 井眼轨迹可视化软件的需求分析和概要设计
• 4.1 井眼轨迹可视化软件需求分析
• 4.2 井眼轨迹可视化软件概要设计
• 4.2.1 软件总体结构
• 4.2.2 软件类图设计
• 4.3 基于OpenGL的QT可视化框架
• 4.4 小结
• 第5章 井眼轨迹可视化详细设计
• 5.1 数据预处理模块
• 5.2 地层可视化模块
• 5.2.1 地层网格化显示
• 5.2.2 地层面状显示
• 5.2.3 地层块状显示
• 5.3. 井眼轨迹可视化模块详细设计
• 5.3.1 井眼轨迹的二维水平投影
• 5.3.2 井眼轨迹的二维垂直投影
• 5.3.3 井眼轨迹的三维可视化显示
• 5.4 实例过程界面测试
• 5.4.1 井眼轨迹可视化软件界面
• 5.4.2 井眼轨迹实例演示
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 不足与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果