井眼轨道设计及监控软件的开发_王慕玮
井眼轨迹三维可视化系统中实时数据显示模块的设计与开发的开题报告
井眼轨迹三维可视化系统中实时数据显示模块的设计与开发的开题报告一、课题背景目前，石油钻井行业已经进入了智能化时代。
钻井现场的人员需要实时监测井口、井身、井底等数据，并对数据进行可视化展示和分析，以便钻井人员能够更好地理解井内情况，从而决定接下来的钻进方向和钻进深度。
井眼轨迹三维可视化系统是钻井行业中的一个重要工具，它能够实时监测井眼轨迹数据并进行三维可视化展示，方便钻井人员对井内情况进行分析和理解。
二、课题内容本课题旨在设计和开发一个实时数据显示模块，用于井眼轨迹三维可视化系统中的井眼轨迹数据的实时显示。
该模块需要实现以下功能：1. 井眼轨迹三维可视化展示。
可以实时显示井眼轨迹数据的三维可视化展示，包括井口、井身、井底等数据。
2. 实时数据显示。
可以实时显示井眼轨迹数据的实时数据，包括井深、井斜、方位等数据。
3. 数据分析和处理。
可以对井眼轨迹数据进行分析和处理，比如计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
三、课题意义1. 提高钻井人员的工作效率。
实时数据显示模块可以帮助钻井人员更好地理解井内情况，从而更好地决定钻进方向和钻进深度，提高钻井人员的工作效率。
2. 提高钻井安全性。
实时数据显示模块可以帮助钻井人员更好地了解井内情况，从而更好地避免钻井事故的发生，提高钻井安全性。
四、课题方法1. 确定数据格式和传输方式。
根据井眼轨迹数据的特点设计数据格式和传输方式，以便实现数据的实时传输和展示。
2. 设计数据显示界面。
根据用户需求设计数据显示界面，使得用户可以方便地查看和分析井眼轨迹数据。
3. 实现数据分析和处理。
根据用户需求实现数据分析和处理功能，包括计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
五、预期成果1. 设计和开发一个实时数据显示模块。
该模块可以实时显示井眼轨迹数据的实时数据和三维可视化展示，满足钻井人员对井内情况的监测和分析需求。
2. 对井眼轨迹数据进行分析和处理。
可以计算方位角、井深等数据，并将结果显示出来。
三维水平井井眼轨迹设计最优控制模型及算法
时 费力的工 作 ＋ 这在设 计段 数较 多 的情况 下尤 为 突 出．井 眼轨道 设计实质 上 是在 无数 可选 曲线 中 选 出一条符 合设 计 条件 的曲线 的过程 ， 是一 个 这 约 束优 化 问题、近年来 ＋ 们试 图将 约束 优化 理 人
论 引 入 定 向 井 （ ｉ ｃｉｎ ｌｗｅ１ 、 水 平 井 ｄｒ ｔ ａ ｌ ｅ ｏ ） （ｏ ｉ ｎａ ｗｅ ）的 井 眼 轨 道 （ｒｊ ｔｒ ） 计 之 ｈ ｒ ｏ ｔｌ ｌ ｚ １ ｔａ ｃｏ ｙ 设 ｅ
Ｖ ｏ ． ２… １ ４ Ｎ ３
Ｍ ａ ０ ２ ｙ ２０
＊数学、 物理 、 力学
文章编号： ００ ６８２０）３０６．４ １０￣ ０ （０２０－２１ ８ ０
三 维 水平 井井 眼轨 迹设 计最优控 制 模 型及 算 法
江 胜 宗 ， 冯 恩 民
１ ６２ １０ ４） （大 连 理 工 大 学 应 用 教 学 系 ．辽 宁 大连
摘要： 针对三维球平井 井眼轨迹优 化设 计 问题， 首玻建立 了以非线性状 态方程 为主要约束
条件 的 目 控制模型 括 依 该模 型 的特 点 ， 造 了驶 进 的 Ｈｏ ｋ－ｅｖｓ优 化 算 法 、为 获 得 垒 局 构 ｏ ｅＪｅｅ 最忧 解 ， 用 均 匀设 计 方 法选 取 初 始 点、计 算结 果 证 明 了模 型 、 法 及 研 制 软件 的 正 确 性 与 采 算 有 兢性 、而且 具 有 计 算 时 间短 ＋ 果精 度 高 等 特 点 结
近 １ 口井 上 ．
目前 ， 平 井井 跟 轨 道 设计 仍 采 用 试 错 法 水 （ｒ ｌ ｎ ｒｏ ） ｔ ａ ａ ｄｅｒｒ ．设计 方 法的划分 多 以对水平井 ｉ 井眼轨 道 的曲线 形 状作 出 的简 化假 设 为基 准 ＋ 如 圆 柱 螺 旋 线 法 （ｙｉｄｉ ｌ ｐｒｌｍｅｈ ｄ 、 ｃｌ ｒ ａ ｓ ｉａ ｎ ｃ ｔｏ ） 斜平 面 法 （ｌｎ— ｌ ｅ ｅｈ ｄ 和 拟 螺 线 法 ｓ ｔ ａ ｍ ｔｏ ） ａ ｐｎ （ｐｒｌ ห้องสมุดไป่ตู้ｅｍｅｈ ｄ ｎ．这 些 方法 的使 用依 赖 于 ｓ ｉ — ｋ ｔｏ ） 一 ａｌ 设计 人员 或施 工人 员 的经 验 ＋ 设计 结果 也保 证 且
SHL大位移井井眼轨迹设计
第 １ 期
洛 『 羊 石
ＯＦＦＳＨＯＲＥ ｏＩ Ｌ
２ ０ １ ７年 ３月
Ｖｌ ０１ ．３ ７ Ｎ Ｏ．１ Ｍａ ｔ ． ２ ０１ ７
文章 编 号 ： １ ０ ０ ８ ２ ３ ３ ６（ ２ ０ １ ７ ）０ １ — ０ ０ ８ ０ ０ ５
Ｓ ＨＬ 大位 移 井 井 眼 轨 迹设 计
ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ， ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｎ ｄ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ． Ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ， ｓ ｅ ｖ ｅ ｒ ａ ｌ ｍａ ｉ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｂ ｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｌ ｅ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｙ ｒ ｈ ａ ｖ ｅ ｂ ｅ ｅ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｄ
ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｗｅ ｌ ｌ ｔ ｒ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｔ ｅ ｍｉ ｒ ｎ ｅ ｄ ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｌ ｏ ｗｅ ｒ ｈｅ ｔ ｔ ｏ ｒ ｑ ｕ ｅ ａ ｎ ｄ ｆ ｒ ｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｄ ｕ ｃ ｅ ｔ ｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｄ ｉ ｉｃ ｆ ｕ ｌ ｔ ｙ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｅ ｘ ｔ ｒ ａ — Ｅ Ｒ Ｄ； ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｗ ｅ ｌ ｌ ； ＫＯ Ｐ ； ｎｇ ａ ｌ ｅ ｏ ｆ ｉ ｎ ｃ ｌ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ； ｈ ｏ ｌ ｅ ｒ ｔ ａ ｊ ｅ ｃ ｔ ｏ ｒ ｙ
ａ ｂ ｏ ｕ ｔ １ ２ ０ ０ ０ ｍ， ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｈ ｏ ｒ ｉ ｚ ｏ ｎ ｔ ａ ｌ ｄ ｉ ｓ ｐ ｌ ａ ｃ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｕ ｐ ｔ ｏ １ １ ０ ０ ０ ｍ． Ｔｈ ｅ ｏ ｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ Ｓ Ｏ ｄ ｉ ｆ ｉ ｆ ｃ ｕ ｌ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ ｈ ｉ ｇ ｈ ｒ ｅ ｑ ｕ ｉ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Navigator定向井水平井轨迹设计及计算分析系统简介
Navigator定向井水平井轨迹设计及计算分析系统简介Navigator定向井水平井轨迹设计及计算分析系统简介Navigator定向井水平井轨迹设计及计算分析系统，是为中国陆上石油钻井行业量身定制的一套定向井工程辅助系统。
它可以帮助定向井工程师合理地设计一个井的轨道，在轨迹控制过程中进行实钻计算和轨迹分析，无论何种情况，该系统都会为操作者提供准确、高效、灵活的解决方案和计算结果。
Navigator系统拥有轨道设计、实钻计算分析、防碰扫描等几大功能模块。
轨道设计模块提供十几种设计模型，可以进行任何类型轨道设计；实钻计算准确可靠，轨迹分析功能丰富，实用；Navigator 的设计及计算方法、报表输出符合最新的行业标准和国际惯例，全中文界面，图形实时显示、图片编辑、输出功能强大，是一套操作简单、先进实用的轨迹软件。
主要的功能：1、轨道设计Navigator提供六种二维剖面设计模型和五种三维设计模型，几乎涵盖了所有国内外石油钻井行业可能出现的轨道形式。
无论是从井口开始的初始设计，还是在定向井工程中的扭方位待钻设计、侧钻设计，Navigator都可以轻松完成。
并且，设计操作简洁而灵活，用户可在原设计轨道上任意添加新的井段，以适应定向井、水平井无限延伸的要求。
所有的设计模型均提供设计轨道优选功能，系统自动计算出可能的轨道备选。
设计工程师可以根据自己现有的工具、仪器的配套能力和已经获得的经验，遵循技术经济效益最大化的原则，选择最满意的设计轨道方案。
2、实钻计算Navigator提供了准确的实钻测斜计算，根据用户选择的实钻计算方法（最小曲率法和曲率半径法），可计算出垂深、北坐标、东坐标、视平移、狗腿度、井斜变化率、方位变化率、闭合方位角和工具面角（装置角）等9项参数，为用户提供完整、丰富的数据信息。
数据输入支持数据整体输入和手动录入两种方式。
手动录入提供了界面友好的测斜计算表格，用户只需添加、修改、删除计算表格的数据，即可完成测斜计算。
钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统_孙正义
2002年11月第17卷第6期西安石油学院学报(自然科学版)Jour na l o f Xi ′an Pet ro leum Instit ut e(N atura l Science Editio n)N o v.2002V ol.17N o.6 收稿日期:2002-09-25 作者简介:孙正义(1960-),男,山东梁山人,高级工程师,主要从事信息技术在钻井中的应用研究. 文章编号:1001-5361(2002)06-0071-04钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统3D Visualizing System for the Design and Monitoring of Well Track孙正义1,李玉2,杨敏2(1.胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营 257017; 2.上海交通大学计算机工程与科学系,上海 200030)摘要:采用了软件实现与硬件实现相结合,前者为主,后者为辅的策略,实现了虚拟现实技术中的三维图形与图像、立体显示、人机交互,并将其成功地应用于钻井轨道设计与井眼轨迹监测中.解决了钻井轨道设计与井眼轨迹监测的三维可视化问题.经加载埕北30区块的地层、设计轨道、靶点、实钻轨迹等数据进行测试,取得了很好的成果.整个系统用VC ++6.0和OPENGL,辅助以必要的硬件配置,成功地开发完成.关键词:虚拟现实;钻井轨道设计;立体显示;三维可视化中图分类号:TP391.9,TE 928 文献标识码:A 随着计算机技术的发展,人们开始要求计算机能再现真实的世界,因而计算机技术也正从多媒体时代向虚拟现实迈进.虚拟现实(简称VR:Virtual Reality)是一种可以创建和体验虚拟世界的计算机系统.虚拟世界是全体虚拟环境或给定仿真对象的全体.虚拟环境是计算机生成的,通过视、听、触觉等作用于用户,使之产生身临其境的感觉的交互式景视仿真[1].3I 是虚拟现实的3个最基本特征,即:沉浸-交互-构想[1-4].虚拟现实技术主要包括:实时三维图形与图像技术、立体显示技术、人机交互技术、虚拟声响技术等[5].虚拟现实技术从概念的提出至今不过30多年,但是,它在航天、军事、机械制造业、机器人技术等领域得到了快速发展和应用.在石油勘探开发领域,少数领先的国际石油软件公司,如LANDM ARK ,Paradig m 开发出了三维立体的地下信息显示系统,但是,在国内的钻井软件方面,还未见虚拟现实技术的实际应用.因此,基于虚拟现实技术的钻井软件开发,具有开创性的意义.1 钻井轨道设计基本要求钻井轨道设计就是在已知井位坐标(或侧钻点坐标)、靶点坐标的条件下,设计出从井口至靶点的空间光滑曲线,并且该空间曲线能够在现有工艺技术及设备下实现.井眼轨迹监测就是根据钻井参数采集仪器传递的数据,实时显示实钻轨迹,使技术人员可以随时直观地观察轨迹走向,了解钻井深度,以及轨迹穿越地层的情况等.钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统是为油田钻井现场和后方技术部门研制的一套辅助的应用系统.1.1 地下虚拟环境的建立1.1.1 三维立体显示地层 以三维立体的方式显示地层,可以清楚地看到地层的起伏,使技术人员对地下情况及钻进情况有直观的了解,达到根据地层构造的特点,调整钻井工艺的目的.1.1.2 三维立体显示老井井眼轨迹 三维立体显示老井井眼轨迹,便于比较老井眼与新井眼轨迹的位置,计算轨迹间的最近距离,达到防碰的目的.1.1.3 三维立体显示设计轨道 三维立体显示设计轨道,使技术人员可以观察、分析实钻轨迹与设计轨道的偏差,以便调整钻井工艺.1.1.4 三维立体显示靶点 三维立体显示设计的靶点,可以对靶点区域进行放大,当钻井轨迹到了靶点附近时,使技术人员能够准确地观察和控制轨迹走向.1.1.5 三维立体显示实钻轨迹 根据钻井参数采集仪器传递的数据,实时三维立体显示实钻轨迹,使技术人员可以随时直观地观察轨迹走向,了解钻井深度,以及轨迹穿越地层的情况.1.2 人机交互性1.2.1 对三维模型进行灵活控制 可以对三维模型进行旋转、平移、缩放、改变填充方式等操作,使用户能够从任意角度、任意位置观察三维对象.同时,可在任意深度、以任意角度作切面,从而方便地观察相关井眼轨迹间的相对位置.1.2.2 编辑调整轨迹数据 技术人员可根据现场情况,对设计轨道进行调整,调整后数据重新三维显示.1.2.3 鼠标位置读取三维信息1.2.4 虚拟轨道设计 设计人员在虚拟场景中,直接用鼠标在三维空间中设计钻井轨道.2 井眼轨迹监测三维可视化系统的实现 采用软件实现与硬件实现[5]相结合,前者为主,后者为辅的策略,来设计与开发桌面式的钻井轨道设计与井眼轨迹监测系统.任何先进技术在应用过程中都需进行裁减,而非全部照搬,根据系统的特点和功能要求,主要选取虚拟现实技术中的三维图形与图像技术、立体显示技术、人机交互技术.2.1 软件实现2.1.1 地下虚拟环境的生成 (1)三维空间建模虚拟环境中的静态对象有:地层、老井井眼轨迹、设计轨道、靶点等;动态对象只有实钻的井眼轨迹.现实中的许多物体并非规则的,这就涉及到建模的概念,问题是如何用尽可能简单的模型来表示三维物体,并使人眼看不出差别.以地层为例:地层的三维形态表现为曲面,需用许多小矩形来模拟,因此地层数据就是网格数据.我们把网格间距规定为固定大小,这样,只需知道起始点(左上角或左下角)的X,Y坐标和网格间距,便可知道曲面上任一网格顶点的X,Y坐标.因此,只需保存各网格顶点的深度Z坐标.地层数据可采用经过处理的三维数据体文件,或直接从开发数据库中读取相关数据,处理成地层三维数据.计算出地层曲面上各顶点的法向量,然后便可进行三维显示.计算地层曲面上的某一顶点的法向量,前提条件是将每个网格的左上角顶点与右下角顶点相连,使整个网格分成两个三角形,步骤如下.第一步:计算与该顶点相邻的所有三角形的面向量.以计算左上角的一个三角形的面向量为例,其中i,j分别为顶点的行、列序号;coordArray是地层对象的所有点的数据;coordNorm al是顶点的法向量m iGridColum n是网格的列数triangleCount是与该点相邻的面的个数…coord[0]=[i*m iGridColumn+j-1];coord[1]=coordArray[(i+1)*m iGridCol-umn+j];coord[2]=coordArray[i*m iGridColum n+ j];CalculateTriangleNorm al(co ord,&nt);//调用面向量计算nSum.x+=nt.x;nSum.y+=nt.y;nSum.z +=nt.z;triangleCount++;第二步:与该顶点相邻的所有面向量都计算完后,求其平均,便可得到该点的法向量coordNorm al->x=nSum.x/triangleCount;coordNorm al->y=nSum.y/tr iangleCount;coordNorm al->z=nSum.z/tr iangleCount;(2)立体显示为了提高视觉的真实效果,增强用户与虚拟环境进行交互的真实感,在本系统中我们采用立体显示技术.对同一个场景产生两幅画面,一幅给左眼看,另一幅提供给右眼.为了立体地显示一幅画面,必须满足以下条件[6]:(a)显卡必须能够在ster eo m ode模式下工作(即支持立体现实);(b)每一幅为左眼提供的画面必须在后左缓存中生成;(c)每一幅为右眼提供的画面必须在后右缓存中生成;(d)左、右两个缓存必须根据立体观察设备(例如立体眼镜)的要求进行显示.其中第一、第四条由硬件提供的.OpenGL支持立体显示,它分别为左、右眼提供前、后缓存.具体实—72—西安石油学院学报(自然科学版)现如下:其中,IOD 为两眼间距离…do uble fusionDistance =1280;//图1中的Fu-sion Distancem dAngle =atan2(m _dIOD/2,fusionDis-tance)*(180/3.14159265);//图1中的ang leglM atrixM ode(GL_MODELVIEW);glLoadIdentity ();/*the default matrix */glPushMatrix ();glDraw Buffer(GL BACK LEFT );Draw Scene (1);//绘制场景(左眼)glPopMatrix ();glDraw Buffer(GL_BA CK_RIGHT );Draw Scene(0);//绘制场景(右眼)…void COpenGLDrilling 3DCtrl::Draw Scene(int left)//绘制场景{ …if (left ==1) glT ranslatef(mdIOD/2.f,0,0);else if(left==0) glT ranslatef (-m dIOD /2.f ,0,0);…if(left==1) glRotatef (m dAngle ,0.f ,0.f , 1.f );else if (left ==0) glRotatef(-mdAngle,0.f,0.f, 1.f);…//绘制地层、井眼轨迹等对象.}图1 三维可视化几何图角度的计算公式[6]:ang le =arctan (fusion distance IOD/2)(3)光源设置设置一个发光点,以及它所覆盖的范围,以模拟日常生活中的各种情景,如日光、点光源等.虽然地下的真实情况是无光照的,但是为了让人能够看到地下的情况,加入了光源.光源越多,模拟效果越好,但是所需的计算很大,在本系统中,设置了3个光源,取得了理想的效果.(4)透视效果简单说就是远小近大的效果,通过透视投影来实现.float r adtheta;r adtheta = 2.0*atan 2(dSize *0.8,dDis-tance);dFo vy =(180.0*radtheta)/PI;//计算视角dNear =.5*dSize;//近视切面dFar =2*dSize +dDistance;//远视切面dAspect =(GLdouble )(cx *2/3)/(GLdouble )cy ;g luPerspectiv e (dFov y,dAspect,dNear,(GLdouble)dFar);//设置透视投影矩阵…2.1.2 人机交互性的实现 在本系统中,人机的交互性主要表现在,用户使用鼠标或键盘对屏幕上显示的三维模型进行实时操作(例如:旋转、移动、缩放等),利用鼠标在任意深度以任意角度作切面,通过鼠标位置读取三维信息等.(1)实时移动的实现在本系统中,通过改变视点的位置和观察方向,再将移动后的视点仍作为坐标原点,观察的方向仍然规定为负Z 轴方向.这样,各三维对象在新坐标系内的坐标都将改变,观察者所看到图像也就随之改变.(2)实时操纵的软件实现在本系统中,使用者的动作主要是鼠标的单击、双击、拖放等.通过这些行为事件来触发相应的程序,从而达到根据用户的动作来改变地下虚拟场景中三维对象(地层、井眼轨迹、设计轨道等)的状态的目的.在根据鼠标的位置来显示用户所需信息时,存在一个问题,即鼠标本身的位置是一个二维坐标.如何在三维系统中来定位一个三维坐标,我们采用的方法是:三维的虚拟现实系统中,显示器是二维的.所以,对象在显示器上都有其对应的二维坐标.当鼠标点击对象时,系统将鼠标所在位置转化成虚拟现实系统中的三维坐标,这样就实现了用鼠标来定位三维对象的坐标.然后,再根据鼠标的动作,来决定—73—孙正义等:钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统相应的操作(例如显示用户所需信息等).以旋转为例:当鼠标左键按下并开始旋转移动时,执行OnM ouseMo ve(),计算出绕各坐标轴旋转的角度,然后使屏幕画面无效,重画场景.这样便达到了技术人员通过操作鼠标来控制三维模型使其旋转的目的,实现了人机的简单交互.本系统中其他的人机交互性的实现方法与此类似.2.2 硬件实现为了达到系统的要求,有了软件生成的图像后,还必须有以下硬件的支持.¹专业三维图形卡:支持立体显示,即将左、右眼的图像存放在两个不同的缓存中,并且两个缓存按照一定的频率交替将图像显示在屏幕上.º立体眼镜:两个镜片会交替着瞬间不透光,并且其交替的频率必须与显卡的交替频率保持一致.»红外控制器:通过红外控制器使显卡与立体眼镜保持同步.3 结束语本研究实现了钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统.系统完成后,加载了埕北30区块的地层、设计轨道、靶点、实钻轨迹等数据进行了测试.结果表明,该软件已能清楚地三维立体显示地层、井眼轨迹、靶点等信息,并通过对三维模型的灵活操作,使操作人员从任意角度、任意位置身临其境地观察地下情况,实现了根据钻井参数实时显示井眼轨迹的功能,达到了预期效果.在国内,该系统是第一个将VR 技术应用到钻井轨道设计与轨迹监测系统的软件.系统操作简便,适应性强,硬件的可选择性多,对于现场监测只需少量投资.今后,我们还要建立地下场景数据库,将更多的地下信息(比如水层、油层等)纳入进来,使地下信息更丰富、更真实;其次,将更多的虚拟现实的技术应用进来,使系统功能不断完善.参考文献:[1] 胡社教,陈宗海.虚拟现实技术及应用[J].合肥工业大学学报(自然科学版).2001,24(2).[2] 汪成为.灵境技术的理论、实现与应用[M ].北京:清华大学出版社,1996:120-140.[3] 朱晓华.地理科学中的虚拟现实技术及其应用[J].南京师大学报(自然科学版),1999,22(3).[4] 向文国.虚拟现实技术在热动力系统仿真中的应用[J ].计算机应用研究,2000,(8).[5] 张旆.WW W 上的虚拟现实技术-VR M L 语言[M ].北京:电子工业出版社,1998,190-210.[6] T om M cR eynolds ,David Bly the .P ro gr amming w ithOpenGL ,A dv anced Render ing [C ].Or g anized byT o m M cRey no lds Silicon G raphics,1998.编辑:张新宝科学家利用碳纳米管制造出坚硬材料据新华网报道:美国科学家发现,用一层碳纳米管、一层聚合物层层交叠出的“夹心饼干式碳纳米管”具有超强硬度,可与工程中使用的超硬陶瓷材料媲美。
三维井眼轨迹地质导向软件的开发与应用
为 了真 实地 反 映正 钻 井 与邻 井 的实 际井 眼 轨 迹 ， 必 须在 同一 个 三维 坐标 系下 绘制 正钻 井 与邻井 的 三维 井 眼轨迹 图 。笔 者 的设计 思路 是通 过 坐标换 算将 邻 井 的井 眼轨 迹数 据换 算成 正钻 井 的三维 坐标 系 的数 据， 并在 正钻 井三 维 坐标 系 中显示邻 井 井 眼轨迹 。
１ １ 绘 制 正 钻 井 实 钻 与 设 计 井 眼 三维 井 眼 轨 迹 图 ．
由于设 计井 眼 与实钻 井 眼为 同一坐 标原 点与 海
拔， 即为 同一坐标 系 ， 根据 正钻 井设计 中井斜要 求 的
垂 直深 度 、 北位 移 、 位 移数 据 ， 东 只需 将 地 质 设 计 的
以正钻 井井 口大地 坐标为坐 标原点 ， 直深 度为 垂 纵坐标 ， 据正钻井定 向钻井 获取 的实时井 眼轨 迹数 根 据， 以水平 投 影北 位移 与 东 位 移 为水 平 面 上 的 Ｘ、 ｙ 坐标 ， 制出正钻井 实钻三维井 眼轨迹 图（ １ 。 绘 图 ）
井眼轨迹的三维显示毕业论文
井眼轨迹的三维显示毕业论文目录摘要................................................. 错误!未定义书签。
Abstract ............................................. 错误!未定义书签。
1 绪论 (1)1.1井眼轨迹三维显示技术产生的背景 (1)1.2井眼轨迹三维显示技术国外研究状况 (1)1.2.1井眼轨迹三维显示技术国外研究状况[8] (1)1.2.2井眼轨迹三维显示技术国研究状况 (2)1.3 本论文的主要研究容 (3)2 常规二维定向井轨道设计[11] (4)2.1 设计原则 (4)2.2 轨道类型及计算方法 (4)2.2.1 三段式轨道 (4)2.2.2 多靶三段式 (5)2.2.3 五段式轨道 (5)2.3 井段计算设计结果表述 (5)3 井眼轨迹测量及计算[10][11] (7)3.1 基本概念 (7)3.2 对井眼轨迹测斜计算数据的规定 (7)3.3 井眼轨迹计算的模型假设 (8)3.4 轨迹计算的方法 (9)3.4.1 平均角法 (10)3.4.2 校正平均角法 (11)3.4.3 弦步法 (12)4 井眼轨迹误差分析[22] (13)4.1 误差原因分析 (13)4.1.1 井位的误差 (13)4.1.2 井下测量误差 (13)4.1.3 计算误差 (14)4.2 小结 (15)5 井眼轨迹控制 (16)6 井眼轨迹三维显示软件的编制[12]～[21] (17)6.1 软件的功能简介 (17)6.2 软件的流程图 (17)6.3 软件窗体模块介绍 (17)6.3.1 用VB编制人机交互界面 (17)6.3.2 用VB编制计算机绘图管理程序 (17)6.4 软件的难点处理 (18)6.4.1.VB调用数据库数据 (18)6.4.2.VB与Matlab的衔接语句,以及MATLAB引用VB计算的数据[13] .. 196.4.3.Matlab软件绘制井眼轨迹管道三维立体图[12][14] (19)6.5 软件的不足 (19)6.6 软件运行环境 (20)6.6.1 硬件要求 (20)6.6.2 软件要求 (20)7 结论与展望 (21)致谢 (22)参考文献 (23)术语 (25)附录1：插图 (27)附录2：软件说明书 (33)1 绪论1.1井眼轨迹三维显示技术产生的背景随着石油工业的发展，井眼轨迹的三维显示已经成为钻井设计与钻井施工过程中不可回避的重大问题。
井眼轨迹设计与控制方法
井眼轨迹设计与控制方法井眼轨迹设计与控制方法是指在石油工程领域中，为了实现最佳的钻井效果，需要设计合适的井眼轨迹，并通过控制方法来实施钻进操作。
井眼轨迹设计和控制方法的目的是确保井眼能够贯穿目标层，并达到钻井目标。
以下是井眼轨迹设计和控制方法的一般步骤和原则。
1.收集地质和地下信息：了解地质和地下条件对井眼轨迹设计的影响，包括地层构造、断层、岩性、陷落带等信息。
通过地质勘探技术，如地震勘探、测井等方法获得地下信息。
2.考虑钻进目标：确定钻井目标并制定井眼轨迹设计的目标，包括垂直井、平曲井、S型井、水平井等。
3.选择合适的钻头和井壁稳定措施：根据地层岩性和井眼设计目标，选择适当的钻头和井壁稳定措施，以减少钻井风险。
4.采用合适的井眼轨迹设计软件：使用井眼轨迹设计软件，根据地质和目标要求，进行井眼轨迹设计。
软件可以根据用户的输入参数，提供最佳的井眼轨迹设计方案。
5.优化井眼轨迹设计：根据设计的井眼轨迹，进行优化，以满足目标要求、降低钻井风险和成本。
6.完善设计：进行设计审查并完善井眼轨迹设计。
井眼轨迹控制方法的原则如下：1.根据地质情况进行实时调整：在钻井过程中，根据地质情况和实时测井数据，适时调整井眼轨迹设计。
控制方法可以包括调整钻头类型、调整钻井液密度等。
2.使用工具进行测量和记录：使用相关测量工具，如测井仪器、鱼雷测井等，对井眼轨迹进行实时测量和记录。
这些测量数据可用于分析地层情况和优化井眼轨迹设计。
3.采用适当的工具和技术：选择合适的工具和技术，如导航仪器和测量工具，帮助实施井眼轨迹控制。
这些工具可以提供准确的测量数据和实时导航。
4.数据分析和反馈：通过分析测量数据和井斜数据，对当前井眼轨迹进行评估和反馈。
根据评估结果，进行必要的调整和控制。
5.培训和提高技能：培训钻井工程师和工人，提高其井眼轨迹设计和控制的技能水平。
这样可以确保钻井操作的安全和高效。
总之，井眼轨迹设计和控制方法是确保钻井工程顺利进行的重要环节。
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第24卷 第12期2008年6月
甘肃科技
Gansu S cience and Technolo gy
Vol.24 N o.12
J un. 2008井眼轨道设计及监控软件的开发
王慕玮1,范海燕2
(1.新疆油田公司井下作业公司,新疆克拉玛依834000;2.新疆油田公司装备处,新疆克拉玛依834000)
摘 要:W PM S井眼轨道设计及监控软件实现了井眼二维轨道和三维轨道设计模型的统一,轨道设计参数关系明确,剖面类型任意组合,采用解析法对设计参数精确求解,且能任意求解轨道设计参数,克服了以往在三维井眼轨道设计中利用数值法等难以求解的缺点,能在极短时间之内设计出合理的井眼轨道。
满足定向井、水平井、侧钻井、分支井及多目标井等各种类型的井眼轨道设计和随钻轨道设计的需要。
关键词:水平井;井眼;轨迹;设计;监控
中图分类号:T E242
1 井眼轨道的设计
1.1 二维井眼轨道模型
典型的二维井眼轨道形式如图1,二维井眼轨道设计一般模型如图2所示。
(所有图进单栏,排版时将此句删掉)
设计模型不仅包含了常规的三段制(J型),五段制(S型)和双增型轨道,而且还可令直线段长度为零,由此组成多种轨道剖面型式。
具有8个轨道设计变量,任意给定6个参数,即可判定方程是否含有解。
在有解的情况下,可唯一确定另外2个设计参数。
对8个变量,任选2个进行求解组合,可得到28种求解方式。
应用所建立的二维经验轨道设计模型和求解公式,开发了井眼轨道设计软件。
在设计时,可作到灵活,快速,精确的设计,能满足用户多种设计需求,在实践中得到了很好的应用,同时也验证了模型的正确性和有效性。
1.2 三维井眼轨道模型
三维井眼轨道设计模型如图3。
三维井眼轨道点目标设计模型可组成4种不同的设计轨道形式。
此外,还可有条件的限定目标点的井斜角或方位角。
以往建立的一些三维井眼轨道设计模型是两种三维模型的一些特例,同时二维井眼轨道设计是两种三维设计模型的一种特殊形式。
因此,所建模型不仅具有普遍性,还实现了三维和二维井眼轨道设计的统一,在井眼轨道设计方面有着广泛的应用。
1.3 井眼轨道设计
单击菜单“运行轨道设计”或菜单条的图标,进入井眼轨道设计软件,如图4～5所示。
首先根据设计目标数据自动确定二维轨道或三维轨道设计模型.轨道设计从上至下按目标序号进行。
二维轨道设计自动选井口和第一目标点来进行设计.对多目标井,从第二目标开始,需选三维轨道设计模型来进行。
1.3.1 设计过程
(1)编辑设计目标数据;
(2)选择轨道设计模型,引用当前行设计目标;
(3)鼠标双击目标数据表,引用当前行设计目标;(4)输入已知参数,单击“运行轨道设计”,进行计算,显示结果。
所有设计过程操作自动记录,可用“后退轨迹设计”或“当前轨道设计”来观看作过的设计程序;按“清除轨道设计”,则删除所有设计;按“保存”,则将设计结果保存到设计数据库中,以便进行井眼轨道监控分析或防碰扫描计算;按“w ord ”,则将设计结果输出到w ord 里,可通过“设置”菜单选择中文或英文报表。
如果以前对当前井进行过设计,且进行过数据保存,则再次进入轨道设计时,会自动调入原设计数据.如果重新设计,需按“清除轨道设计”,以清除当前显示数据,但并未从数据库中删除.只有在做完设计时,进行数据保存,才从数据库中替换原设计数据。
如果已知上直段地层变化情况,或为了直井段的防碰,用户也可按“计算轨道设计数据”来输入起始点坐标和上直井段的井深,井斜和方位数据,计算出上直段设计轨道数据,然后从最末点开始进行轨道设计。
“计算”菜单下还提供了“坐标相互换算”,“套管通过曲率”,工具造斜能力,“设计轨道插值”和“着陆控制计算”模块,为井眼轨道设计提供参考。
1.3.2 图形操作
图形工具条上具有正常、旋转、移动、放大、深度、3D 、编辑、打印、复制、储存等功能。
图形等比例显示,光标位于图形上,双击鼠标左键,可使图形按纵横按等比例显示。
调整图形窗口大小,可拖动数据窗口和图形窗口的分割条来调整左右窗口的大小,以便图形全屏显示。
图形局部放大。
点击 正常图表,在图上点击鼠标左键,选择图形放大左上角点,按鼠标向下方拖动
到图形放大右下角点,再松开鼠标左键,即可局部放大所选范围内的图形。
当按住鼠标由右下方向左上方移动,再送开鼠标左键,复原图形。
图形编辑,图形编辑来可灵活地改变图形设置,如坐标轴,线条颜色,字体大小等。
此外用鼠标点击图形工具条上的相应的功能图表后,还可实现图形旋转,移动,缩放等功能。
菜单上有“图形放大”、“图形缩小”、“图形复原”操作及“整体缩放”、“横向缩放”、“纵向缩放”3个选
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第12期 王慕玮等:井眼轨道设计及监控软件的开发
项。
菜单条上也有对应的图表,还有专用的图形控制工具,可实现图形的旋转、平移、缩放、编辑、复制等功能,作到对图形非常灵活和方便的控制。
2 井眼轨道的监控
[1-2]
2.1 井眼轨道监控软件
单击“运行轨道监控”或主菜单条上的图标,启动井眼轨道监控软件,如图6所示。
图6 井眼轨道监控软件
计算模型有:正切发、平衡正切法、平均角法、校正平均角法、最小曲率法、曲率半径法、弦步法、麦克立法,其默认计算模型为曲率半径法。
可通过菜单的投影方位下拉框进行选择或直接输入,以确定在不同方位上的投影视位移,对斜直井、定向井、水平井,下拉框中提供的方位为目标点设计方位;对直井(垂直井),则为0°,45°,90°,135°,180°,225°,270°,335°。
2.2 测斜数据的计算
可通过菜单或菜单条上的下拉框进行选择测斜数据计算模型。
当用户点击测斜数据数据表或用←↑键在数据表上下移动时,轨道三维视图上将动态显示轨道数据所对应的位置。
若不需显示,仅需用鼠标单点击动态点。
2.3 轨道参数预测
用户选择预测依据、预测模型、预测方法后,根据选择输入预测段长或井深,或施工参数,离开输入数据项即可立即预测出井斜方位.可按▲图表,将预测数据加入到测斜数据中,预测出该井深下的位置,为下一步施工决策提供依据。
2
.4 轨道调整设计
用户可选择设计目标数据或设计轨道数据,鼠标双击当前行,引用该数据作为调整设计的目标,也
可直接输入调整设计的目标,指定调整轨道已知参数,按△图标即可进行调整设计。
通过选择“设置调整设计”,则按W 时输出调整轨道设计报告。
2.5 轨道偏差分析
轨道偏差分析界面如图7。
图7 轨道偏差分析
轨道偏差分析计算实钻轨道与设计轨道之间的偏差,提供了3种偏差距离:最近距离、法面距离
和水平距离。
当用户点击归偏差分析数据表或用←↑键在数据表上下移动时,偏差扫描视图上将动态
显示偏差数据所对应的设置;若不需要显示,仅需用鼠标左键单击动态点,还可通过图形编辑功能,实现拥护所要的特殊图形效果。
3 结语
综上所述,在水平井作业过程中,综合利用各方资料和数据进行井眼轨迹的准确导向、定位非常重
要,除了M WD (随钻测量)电子多点测量仪,尤其综合录井资料更为及时、直观、快捷。
当然,由于井下地质情况的复杂性,现在的科学技术还远远不能满足实际生产的需要,单单靠任何一种单一的技术永远都不能安全、有效、准确地进行水平井生产,只有综合利用各方资料和数据,结合临井区域资料和实际经验,各自发挥自己的优势,才能真正达到目的,更有力地进行水平井作业。
参考文献:
[1] 王江萍,王怡,鲍泽富.钻井过程监督与实时故障诊断
综述[J ].石油矿场机械,2006,35(6):15-19.
[2] 汪澜,苑学松,李明.有线控向技术在定向钻穿越施工
中的应用[J ].石油矿场机械,2007,36(12):65-68.
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甘 肃 科 技 第24卷。