井眼轨迹的三维显示
钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统
2002年11月第17卷第6期西安石油学院学报(自然科学版)Journal of X i ′an Petro leum Institute (N atural Science Editi on )N ov .2002V o l .17N o.6 收稿日期:2002209225 作者简介:孙正义(19602),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:100125361(2002)0620071204钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统3D V isua l iz i ng Syste m for the D esign and M on itor i ng of W ell Track孙正义1,李玉2,杨敏2(11胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营 257017; 21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V C ++6.0和O PEN GL ,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:T P 39119,T E 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V R :V irtual R eality )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2交互2构想[124].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 A R K ,Paradigm 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.111 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.112 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.211 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;coo rdA rray 是地层对象的所有点的数据;coo rdN o r m al 是顶点的法向量miGridCo lum n 是网格的列数triangleCoun t 是与该点相邻的面的个数…coo rd [0]=[i 3m iGridCo lum n +j -1];coo rd [1]=coo rdA rray [(i +1)3m iGridCo l 2um n +j ];coo rd [2]=coo rdA rray [i 3m iGridCo lum n +j ];Calcu lateT riangleN o r m al (coo rd ,&n t );调用面向量计算nSum .x +=n t .x ;nSum .y +=n t .y ;nSum .z +=n t .z ;triangleCoun t ++;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coo rdN o r m al ->x =nSum .x triangleCoun t ;coo rdN o r m al ->y =nSum .y triangleCoun t ;coo rdN o r m al ->z =nSum .z triangleCoun t ;(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stereo 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—27—西安石油学院学报(自然科学版)现如下:其中,I OD 为两眼间距离…doub le fu si onD istance =1280; 图1中的Fu 2si on D istancem dA ngle =atan 2(m _d I OD2,fu si onD is 2tance )3(1803.14159265); 图1中的angle gl M atrix M ode (GL _M OD ELV IE W );gl L oad Iden tity ();3the defau lt m atrix 3 glPu sh M atrix ();gl D rawB uffer (GLBA CK L EFT );D raw Scene (1);绘制场景(左眼)glPopM atrix ();gl D rawB uffer (GL _BA CK _R IGH T );D raw Scene (0); 绘制场景(右眼)…vo id COpenGLD rilling 3DC trl ::D raw Scene (in tleft )绘制场景{ …if (left ==1) glT ran slatef (m d I OD2.f ,0,0);else if (left ==0) glT ran slatef (-m d I OD 2.f ,0,0);…if (left ==1) glRo tatef (m dA ngle ,0.f ,0.f ,1.f );elseif (left ==0) glRo tatef (-m dA ngle ,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]:angle =arctan (fu si on distanceI OD 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 radtheta ;radtheta =2.03atan 2(dSize 30.8,dD is 2tance );dFovy =(180.03radtheta ) P I ; 计算视角dN ear =.53dSize ;近视切面dFar =23dSize +dD istance ;远视切面dA spect =(GL doub le )(cx 32 3) (GL doub le )cy ;gluPerspective (dFovy ,dA sp ect ,dN ear ,(GL doub le )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—37—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O n M ou se M ove (),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.②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.③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V R 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,1996:1202140.[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.WWW 上的虚拟现实技术2V RM L 语言[M ].北京:电子工业出版社,1998,1902210.[6] Tom M cR eyno lds ,D avid B lythe .P rogramm ing w ithOpenGL ,A dvanced R endering [C ].O rganized by Tom M cR eyno lds Silicon Graph ics ,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。
井眼轨迹预测及井眼轨迹三维可视化系统开发
井眼轨迹预测及井眼轨迹三维可视化系统开发马玉凤;袁野【摘要】对钻井施工过程中的问题进行了调查,并对钻井井底盲区测量问题及对现行的井眼轨迹三维可视化系统进行了研究.对井眼轨迹测点方位计算问题,选取了符合我国国情的石油钻井圆柱螺线法,提出了方便利用计算机计算的算法并对其进行了简化.研究了基于支持向量机进行井眼轨迹预测的方法,并建立井眼轨迹预测的支持向量机模型;对井眼轨迹相关数据进行预测,并利用预测的数据进行各测点的测斜计算,构建井眼轨迹预测点,方便对其进行三维可视化;对基于切片法的井眼轨迹桶状建模进行了研究,并构建各点井筒切片,依次连接各切片.利用OpenGL实现了通过井眼估计预测数据进行井眼轨迹的三维可视化可视化软件开发,为钻井生产的成功施工提供帮助和指导.%The problems in the construction process of drilling and drilling bottom blind measurement were studied.The current trajectory of 3D visualization system was designed.The trajectory measuring point range was analyzed.The cylinder helix method which is drilling in Chinese oil situation,was simplified for computer calculation.A wellbore trajectory prediction algorithm based on support vector machine was studied,and its model was established by using support vector machine.The prediction data of well trajectory,and the prediction data of each measuring point were calculated and well trajectory the prediction points were constructed for the convenience of 3D visualization of the barrel.The trajectory modeling based on slicing method was studied,as well as construction of shaft section.The OpenGL was used to realize the visualization of theborehole trajectory by the prediction data of the borehole,which can help and guide the successful construction of the drilling production.【期刊名称】《微型电脑应用》【年(卷),期】2017(033)008【总页数】4页(P65-67,71)【关键词】三维可视化;井眼轨迹预测;OpenGL;支持向量机;切片【作者】马玉凤;袁野【作者单位】东北石油大学计算机与信息技术学院学院,大庆163318;东北石油大学计算机与信息技术学院学院,大庆163318【正文语种】中文【中图分类】TP311随着石油钻井工程技术的进步和发展，导向井与水平井的日益增多，井眼轨迹预测一直是钻井工程研究的热点。
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。
石油钻井井眼轨迹三维可视化建模
石油钻井井眼轨迹三维可视化建模作者：张敏来源：《电脑知识与技术》2011年第13期摘要：为便于钻井人员直观地观察、分析及有效地控制井眼轨迹，该文从基于切片建立三维几何模型的思路出发，根据不规则三角网（TIN）构网和三维几何变换提出了一个新的筒状井眼轨迹的三维可视化建模方法。
该方法不需要对井眼轨迹弯曲处进行插值圆滑处理，高效快捷地实现了筒状井眼轨迹的无缝连接。
详细描述了井眼轨迹的建模方法，为“临境”观察、控制石油钻采的三维可视化打下了基础。
关键词：井眼轨迹；三维建模；三维可视化；切片中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2011)13-3182-02Modeling of 3D Visualization for Wellbore TrajectoryZHANG Min(Xi'an Shiyou University, Institute of Computer, Xi'an 710065, China)Abstract: In order to directly observe, analyze and effectively control the drilling trajectory for the drill staff, this paper puts forward a new method for the tubular wellbore trajectory which bases on slices modeling, Triangulated Irregular Network (TIN) and 3D geometric transformation. The method implements the 3D tubular wellbore trajectory seamless connection efficiently and conveniently without interpolation smoothing treatment ofthe wellbore trajectory's bender. It also details in the wellbore trajectory modeling and also lays the foundation for the "person on the scene" observation and controlling three-dimensional visualization of oil drilling.Key words: wellbore trajectory; 3D modeling; 3D visualization; slices近年来，随着计算机图形学和计算机技术的发展，计算机可视化技术不断普及，创建“虚拟世界”也不断掀起热潮，而建立具有真实感的三维可视化场景是建设“虚拟世界”的重要一步。
井眼轨迹的基本概念
2.2、井眼轨迹的基本参数
（5）象限角 • 象限方位角校正，更为麻烦。
• 区别东西磁偏角； • 区别在哪个象限里；
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2.2、井眼轨迹的基本参数
磁偏角校正(课堂练习)
1. 我国胜利油田的磁偏 角 大 约 是 西 偏 5.50 。 某 测点测得井斜方位角为 2.50，求真方位角=？
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2.2、井眼轨迹的基本参数
井眼轨迹，实指实钻的井眼轴线。
一口实钻井的井眼轴线乃是一条空 间曲线。为了进行轨迹控制，就要了 解这条空间曲线的形状，就要进行轨 迹测量，这就是“测斜”。
目前常用的测斜方法并不是连续测 斜，而是每隔一定长度的井段测一个 点。这些井段被称为“测段”，这些 点被称为“测点”。
全角变化率 K
“狗腿严重度” ，“狗腿度” ，“井眼曲率” 都是相同的意义。 指的是在单位井段内前进的方向在三维空间内的角度变化。 或者指单位长度井段内狗腿角的大小。
造斜率
K L
表示了造斜工具的造斜能力。其值等于用该造斜工具 所钻出的井段的井眼曲率。
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2.4、井眼曲率及其计算
第一套公式的图解法：
➢优点：从图上可直接看出，需要增斜还是需
要降斜，需要增方位还是需要减方位。也可根 据这张图，可以想象出井眼轴线的空间形状。
➢缺点：这种垂直投影图不能反映出井身参数
的真实值。
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2.1、井眼轴线的图示法
三、柱面图表示法：
包括两张图：
一张是水平投影图，相当于俯视图，与投影图表示法相同； 一张是垂直剖面图(横坐标P，纵坐标D或H)，与垂直投影图
➢由上图可知，我们并不能看清它的实际空间形态，怎详
基于VR三维井眼轨迹的可视化
基于VR三维井眼轨迹的可视化
随着世界油气资源格局的变化,如何在钻井过程中快速、准确的
选择路径成了当今油田作业的首要任务。
虚拟现实技术的快速发展为钻井工程沉浸式显示提供了条件,三维可视化技术的应用为预测一条
更加精准的钻井轨迹,为实现相邻井眼防碰撞处理、模拟井眼轨迹控制、专家远程决策以及为钻井工程操作人员的培训提供虚拟平台奠定基础。
区别于井眼轨迹数字仿真,本文将井眼轨迹的钻进形态以三维
立体的形式展示,辅之以虚拟地层、虚拟井场,再现一个沉浸式的虚拟钻井工程。
凭借VR沉浸式显示技术,创建的虚拟井场可实现井场漫游、起下钻控制等交互操作;创建的地层更具有现实地质的纹理、层次感;创建的三维井轨迹不仅可以模拟钻进过程,还能够实现地下漫游等交
互操作。
本文的主要研究内容有:(1)创建三维虚拟模型。
通过3Ds max 创建了井场、地层、井眼轨迹的三维模型,并进行优化;利用SP、PS
软件对三维模型进行渲染、贴图,真实再现虚拟物体;(2)搭建虚拟钻
井工程。
在Unity软件中构建虚拟钻井工程环境,添加植被、山水等
自然元素;导入三维模型,添加碰撞效果,音乐背景,增强用户的真实
体验;(3)人机交互界面设计及控制效果的添加。
利用UGUI系统创建
交互系统的初始界面、主界面及子界面;编辑脚本程序,实现起下钻、井场及地下漫游、井眼轨迹控制等交互功能。
借助VR设备,开发的三维虚拟可视化井眼轨迹交互系统能够再现虚拟钻井工程,给用户提供
一个沉浸式显示环境,增强了人机交互效果,实现了用户运动、观察、分析和决策等目的,为井眼轨迹优化、控制和预测提供了重要依据。
井眼轨迹精准定位技术探讨
井眼轨迹精准定位技术探讨
井眼轨迹精准定位技术是指通过一系列的测量和分析方法，实现对井眼轨迹的准确定位。
井眼轨迹是指钻井过程中井眼的三维空间路径，对于油气勘探和生产有着重要的意义。
精准地定位井眼轨迹可以帮助油气公司更好地进行油气勘探和开发工作，从而提高勘探开
发的效率和经济效益。
在井眼轨迹精准定位技术中，常用的方法主要分为测量方法和分析方法两个层面。
测量方法是指通过各种测井工具和技术，对井眼轨迹进行测量和采集。
常用的测井工
具包括测井钻头、测井仪、方位器等。
测井工具通过下井装备或通过丢失装置安置在钻柱
内部，实时测量并记录井眼轨迹数据。
分析方法是指通过对测量数据的处理和分析，实现井眼轨迹的精准定位。
常用的分析
方法有卡尔曼滤波、最小二乘法、插值法等。
卡尔曼滤波方法是一种基于数学模型的估计
方法，通过对多次测量数据进行加权平均，从而估计出井眼轨迹的位置和方向。
最小二乘
法是一种数学优化方法，通过最小化测量数据与模型预测值之间的差异，从而优化井眼轨
迹的估计值。
插值法是一种通过已知测量点推算未知点数值的方法，通过对已知井眼轨迹
点进行插值计算，得到井眼轨迹的完整分布。
除了上述的测量和分析方法，井眼轨迹精准定位技术还可以结合其他辅助技术来提高
定位的准确性。
如全局定位系统（GPS）、陀螺仪、加速度计等。
这些辅助技术可以提供更准确的位置和方向信息，对于井眼轨迹的定位效果会有进一步提升。
井眼轨迹的基本概念
井斜方位角：以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位 线（井斜方位线）上所转过的角度，即井斜方位角。
注意，正北方位线是指地理子午线沿正北方向延伸的线段。所以
正北方位线和井眼方位线也都是有向线段，都可以用矢量表示。
井斜方位角以字母φ表示。井斜方位角的增量是下测点的井斜
方位角减去上测点的井斜方位角，以Δφ表示。井斜方位角的值可 以在0～360° 范围内变化。
井眼轨迹的基本概念
1、井眼轨迹的基本参数 2、井斜变化率和井斜方位变化率 3、井眼曲率及其计算 4、井眼轴线的图示法
1.井眼轨迹的基本参数
井眼轨迹，实指实钻的井眼轴线。 一口实钻井的井眼轴线乃是一条空间 曲线。为了进行轨迹控制，就要了解 这条空间曲线的形状，就要进行轨迹 测量，这就是“测斜”。 目前常用的测斜方法并不是连续测斜， 而是每隔一定长度的井段测一个点。 这些井段被称为“测段”，这些点被 称为“测点”。 测斜仪器在每个点上测得的参数有三 个，即井深、井斜角和井斜方位角。 这三个参数就是轨迹的基本参数。
注意“方向”与“方位”的区别。方位线是水平面上的矢量，而方
向线乃是空间的矢量。只要讲到方位，方位线，方位角，都是在某 个水平面上；而方向，方向线和狗腿角，则是在三维空间内(当然也 可能在水平面上)。井眼方向线是指井眼轴线上某一点处井眼前进的 方向线。
井眼轨迹的基本参数
（3）井斜方位角：
井眼轨迹的基本参数
井 底 圆 上 高 边
方向线所在的铅 垂平面；
（7）造斜工具面：
造斜工具作用方向线
与井眼轴线构成的平面；
井眼轨迹的基本参数
（8）装置角(工具面角)：
井斜 铅垂 面与造斜工 具面
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I
重庆科技学院本科生毕业设计
英文摘要
Abstract
In this paper, at home and abroad well trajectory 3-D display technology of the status quo ， Summarized the conventional two-dimensional directional well the track design principles and track several types of calculation method，And the well trajectory inclinometer terms of the relevant provisions, the model assumptions and trajectory calculation. From the wells, underground measurement and calculation of the three aspects of the well trajectory error was discussed and a brief description of the different well trajectory control. On this basis, using VB and MATLAB software produced a hole trajectory of the three-dimensional display software, and gave a briefing on the software design process, and difficulties in dealing with the main function, pointed out the inadequacy of the software, demonstrated the well trajectory 3-D graphics interface all the running, along with software manuals. Finally, the well trajectory 3-D display development direction of the prospect. Keyword: Well trajectory ； 3-D display ； MATLAB ； Visual Basic ； trajectory calculation ；trajectory design ；Error Analysis
Байду номын сангаас
II
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摘要................................................................................................................................... I Abstract......................................................................................................................... II 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内外研究状况......................................................... 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内研究状况.................................................. 2 1.3 本论文的主要研究内容.................................................................................... 3 [11] 2 常规二维定向井轨道设计 ....................................................................................... 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 [22] 4 井眼轨迹误差分析 ................................................................................................. 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 [12]～[21] ....................................................................... 17 6 井眼轨迹三维显示软件的编制 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]...... 19 [12][14] .............................. 19 6.4.3.Matlab 软件绘制井眼轨迹管道三维立体图