基于VR三维井眼轨迹的可视化
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。
基于Java3D实现井眼轨迹三维仿真研究
０ 引 言
给定一组 有序离散 的井眼轨迹 空间坐标点Ｐ（ Ｏ１…， ， ￣－ ，， ｎ ｉ ） 完成以下工作 ： １ 如何构造参数均匀插值方程Ｐ ０ ｚ＝） ｔ ） ＝ ） ） （】 （，￡，
ｄ ｉ ０３６ ６ｉ ｎ１０ — ５ ４２ １ ． ． １ ｏ： ． ９ ．ｓ． ６ ８５ ． ００ ０ １ ９ ｓ ０ ０ ７０
Ｔ ｅＴ ｒｅ Ｄｉ ｎ ｉｎ ｌ ｉ ｌｔ ｎｆｒＷ ｅ ｒｊｃｏ ｙｂ ｓｄ ｏ ａ ａ Ｄ ｈ ｈ ｅ － ｍｅ ｓ ａ ｍｕａｉ ｏ Ｕ Ｔ ａｅｔｒ ａｅ ｎＪ ｖ ３ ｏ Ｓ ｏ
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第 １ห้องสมุดไป่ตู้第７ ０ ０ ７ 期２ １ 年
基 于Ｊ ｖ ３ 实现 井 眼轨 迹 三维 仿 真研 究 ａａ Ｄ
钟 原
（ 南石 油大 学， 西 四川 成都
摘
６００） １５０
要 ： 用计 算 机 可视 化 图 形技 术 ， 设 计 和 实钻 的 井眼 轨 迹 实现 三 维 可视 化 ， 得 两者 之 间模 型 的 差异 ， 利 将 获 实现 对 实钻
作 业 的指 导 。 出利 用参 数 均 匀插 值 算 法 实现 将 离散 的 井眼 轨 迹 数 据 平 滑化 ， 理 论 研 究 的基 础 上 ， ｆＪｖ３ 提 在 利 ｌａａＤ平 台 开发
实现 了三 维 井 眼轨 迹 仿 真 系统 。
关 键 词 ： ａ ａ Ｄ； 眼轨 迹 ； 维仿 真 Ｊｖ３ 井 三
何 实 现光 滑 连 接 。
基于VR 法的土体大孔隙三维可视化
基于VR 法的土体大孔隙三维可视化摘要：本文利用Volview3.4 软件并依据VR 法对CT 扫描土样进行三维重构，并实现了土体大孔隙的三维可视化。
结果表明：运用三维可视化软件Volview3.4 对二维CT 序列图像进行三维重构，其效果较理想；从图像显示方面来看，CT 扫描的层间距对三维重构后的图像的质量有很大的影响，理论上扫描层间距越小其三维重建后显示的效果越好。
Abstract院This paper uses the software named Volview3.4 which is useful for reconstruction and image analysis of 3D macroporesspace networks of soil samples from CT data. The results show that the Volview3.4 software is useful for 3D reconstruction from 2D CTimage series；The CT scanning interlayer distance has a great influence on the display effect of CT images after 3D reconstruction.Theoretically, the smaller the CT scanning interlayer distance is, the better display effect of 3D reconstruction is from CT images.关键词：土体大孔隙；三维可视化；VR 法；Volview3.4 Key words院soil macropore；3D visualization；volume rending；Volview3.4中图分类号院TP317.4 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）29-0220-040 引言随着图像处理技术的快速发展，CT 扫描技术作为一种非破坏性的技术对于探究土体的结构（即大孔隙三维网络结构）有着很广阔的发展前景。
矿井三维仿真可视化解决方案
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矿山环境的模拟：运用虚拟现实技术将矿山的整体规 划设计、矿山内矿床、巷道和建筑间的相互关系非常 直观生动地展现出来。
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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。
综合录井井下三维地层可视化建模研究与实现
方 向为图形图像 、计算机视觉 。Ｅ ｍａｌ ｃｃ ｌ ２ ．ｏ － ｉ ｎ ｙ＠１ ６ ｃｍ ：ｓ
第 ３卷 第 ５ ３ 期
杨 力，曹谢 东，刘怡光 ：综合 录井井下三维地层可视化建模研 究与 实现
如下所述 ：
１ 井 下三维 地层 模型 选择
数 字 地 面 模 型 （ ＴＭ） 是 目前 应 用 比 较 广 泛 的模 型 之 Ｄ
观察和分析也能够从任意的 角度对三维地质体整体进行观察 、缩放和剖切 等操 作。 关键词 ：综合录井 ；三维地层 ；剖面生成 ；数 字高程模 型；德洛 内三角
中 图 法 分 类 号 ：Ｔ ３ １６ 文 献 标 识 号 ： Ｐ ０ ． Ａ 文 章 编 号 ：１０ —０ ４ （０ ２ ０—０ ８０ ０ ０７２ ２ １ ） ５２４ －５
值 ，检 索 和 内插 简 单 、 快 速 ，数 据 采 集 方 便 ，选 点 不 依 赖
（ ）对 于三角形集 合 中的每一 个三 角形 ，如果 顶点 位 ３ 于三角形 的外 接圆内 ，则保存该 三角形的三边到 边集合 中， 然后从三角形集合 中删 除该三角形 。
（） 完 成 步 骤 （ ） 后 ，删 除 所 有 的 成 对 的 边 ，保 留 ４ ３
单边 。
于经验 ，并且输 出格 式 良好 ，便于应 用 。其 缺点 是不 易适
应 地 形 的 突 然 变 化 ，节 点 不 一 定 是 地 形 变 化 点 ， 因 此 ，地
（ ）边集 合 中剩 下 的每 一条 边 和 该 顶 点形 成新 的 三 ５
角形 。
形 变 化 大 的 地 方 精 度 低 。不 规 则 三 角 网 （ ｒ ｎ ｕａｅ ｔｉ ｇ ｌｔｄ ａ ｉ ｅｕａ ｅｗ ｒ ，ＴＩ ｒ ｇ ｌｒ ｔ ｏｋ ｒ ｎ Ｎ）是另一种表示数 字高程模型 方法 ，
井眼三维
2011.03.30
• 1.将测井数据转换为opengl环境下的三维坐 标数据。
• 1.1利用最小曲率法公式算出井眼在地层垂深、东坐标和北 坐标方向的增量
• 打开测井数据文件，获得井深、井斜角和方位角，利用最 小曲率法公式算出井眼在地层垂深、东坐标和北坐标方向 的增量，从而得到井眼轨迹的三维坐标。
• 坐标增量的精确计算 • 直接按照式(1)一式(5)进行测斜计算不是高 • 效的和数值稳定的。下面给出两个改进方法。 • (1)减小计算量的方法 • 如果直接按照式(1)一式(5)计算坐标增量，需 • 要计算13个正弦和余弦三角函数，全井N个点的
总计算次数为N1=13(N—1)。
• 如果令 ai sin i cosi ，bi sin i sin i ，ci cosi
• ∆E= ∆L/2*(sin a1*sinф1狗腿角，a, ф为井斜角和方位角，标
注1,2分别代表上下测点， ∆L为两点之间的井深长 度。
• ∆H，∆N，∆E分别为下测点对上测点在垂深，北坐 标和东坐标方向的位移增量。
• 1.2坐标系转换 • 由于井眼坐标系与opengl画图坐标是不一致
Zi Lii (cosi1 cosi )........................................................(3)
i
1 i
tan
i 2
...................................................................................(4)
的，必须进行转换。
• X[i]=XE[i] • Y[i]=-(YV[i]-YVmin) • Z[i]=-ZN[i]
石油勘探中虚拟现实技术的应用分析
石油勘探中虚拟现实技术的应用分析摘要：在石油勘探过程中，虚拟现实技术的应用越来越广泛，应用的主要内容有三维地震资料“体解释”，钻井轨迹的设计与实施，多学科协同工作等，具有多数据类型一体化的显示环境，也是一种多学科协同式的、全新的工作方式，对油气的开发具有举足轻重的作用。
本文主要论述了石油勘探中虚拟现实技术的内涵、优势和意义。
关键词：石油勘探虚拟现实技术内涵优势意义虚拟现实技术的英文全称是virtual reality，简称vr，最早应用在美国的军事和航空领域，还有进行各种武器系统的模拟训练。
虚拟现实技术水平不断提高，这也促使其广泛应用到各种领域中来，包括建筑规划与设计行业、工业产品的设计与制造、汽车模拟碰撞技术、政府文化部门宣传工作、气象与环境的检测预报工作、医疗与生命科学的研究与应用、数字媒体和网络技术、石油天然气资源的开发与利用技术等等，为各种项目的研究奠定了技术基础。
一、虚拟现实技术的内涵虚拟现实技术是指通过运用信息技术、显示技术等的最新科技成果，把一些运用传统方法在计算机屏幕上显示的各种图像信息，立体化、虚拟化地呈现在一定的空间环境中来，创造出和客观现实接近的虚拟化的人机环境系统。
在这样的虚拟环境中，用户可以充分调动各种感官来体会虚拟现实技术的魅力。
具体来说，虚拟现实技术的系统构成主要包括三个部分，一是高性能图像服务器，它又可以称作虚拟现实引擎，具体功能是存储和管理相关数据，同时处理一定的图像图形信息等，另外还处理一些音频视频等的信号，所以该系统服务器具有高性能的图像图形处理能力，通常情况下，支持多通道的图形输出。
在虚拟现实系统中，往往要求所生成和显示的立体图像具有场景幅面大的特点，故而必须通过使用多图像图形加速器经过渲染之后再通过多通道输出合成大幅面场景的显示。
二是虚拟现实投影显示系统，该系统又具体包括投影系统、显示系统、音频视频切换器、可视化设备、交互控制设备等，其中投影系统、显示系统占据主体地位。
基于VRML的矿井三维网络图建模技术研究
基于VR ML的矿井三维网络图建模技术研究盛 武,余忠林(安徽理工大学, 安徽淮南市 232001)摘 要:结合虚拟现实建模语言技术(VR ML)特征,分析了矿井三维网络图基本模型建模特点,讨论了基于VR ML的三维网络矿图的建模技术和绘图技术。
关键词:虚拟现实;三维建模;网络矿图;可视化虚拟现实技术(VR)是一门综合性信息技术。
虚拟现实技术主要内容包括实物虚化、虚物实化和高效的计算机信息处理这3个方面。
虚拟现实建模语言(VR ML)是三维造型和渲染的图形描述语言。
传统的矿井图纸设计及优化开采多采用二维图纸,结构复杂,大多需要人工操作,开发周期较长。
现有矿井设计软件所提供的有限可视化功能,已不再能满足要求。
采用虚拟现实技术可以实现从矿井三维图纸设计到井下作业全过程及开采若干年以后的景观的可视化。
1 VRML的技术模型(1)VRML网络模型。
由于基于VR ML的第二代web采用“可执行的代码”技术,有效克服了网络带宽造成的瓶颈,可以通过运行VR ML程序直接接入I N TERET,VR ML具有强大的网络功能。
开发人员利用VR ML和java,可以不必在介质中传输大得惊人的图像和动画文件,而只需传输VR ML和java 描述的指令性数据集(同一三维图的字节数仅相当其它软件绘制的1/1000)。
在web的客户端,利用本地计算机便可把接收的瘦型文件转换成极富感染力的可视化数据文件。
(2)VRML多媒体模型。
VR ML多媒体模型能够实现多媒体制作,合成声音、图像以达到影视效果。
在VR ML三维空间中,可对场景进行渲染和升华,实现逼真的三维表现现场效果。
(3)VRML人工智能模型。
人工智能模型体现在VRML具有感知功能,利用感知传感器节点来感知用户和造型之间的动态交互感觉。
(4)VRML三维立体模型。
VR ML本身提供了多种几何造型方法,其中基本体造型有4种:长方体(Box)、圆锥体(Cone)、圆柱体(Cylinder)、球体(Sphere)。
基于虚拟现实的三维井场虚拟环境建模研究
基于虚拟现实的三维井场虚拟环境建模研究中国石油大学（华东）硕士学位论文基于虚拟现实的三维井场虚拟环境建模研究姓名：李瑞民申请学位级别：硕士专业：信息与通信工程指导教师：王延江20100501摘要近年来，随着石油资源成为国家战略的主要能源，石油的开采量越来越大，然而开采难度随着地质复杂情况不断加大，对钻井工人进行钻前模拟培训成为必要。
传统的钻井仿真系统通常是基于三维动画或者基于OpenGL、Flash技术，这种钻井仿真培训系统存在着种种问题，如实现的功能较单一、画面沉浸感不强、缺乏交互性。
随着虚拟现实技术在各行业有了长足的发展，将虚拟现实技术应用在钻井仿真培训中成为可能。
本文为了实现更加真实、更具有交互性的钻井仿真培训系统，使用虚拟现实技术建立三维井场虚拟环境，并且应用到仿真系统中。
本文在详细讨论虚拟现实技术特点、组成和应用的基础上，提出了一种基于虚拟现通信模块和数据库读取脚本，实现了虚拟司钻控制台通过网络动态控制三维井场虚拟环境的功能。
最后以正常钻进接单根为例，详细介绍了虚拟环境在钻井仿真中的使用方法。
本系统画面感真实、动态交互性能强，较好的模拟了真实的钻井井场环境，在实际应用中有一定的现实意义。
关键词：钻井仿真；虚拟现实；Virtools；三维井场建模onthree-dimensionalVirtualEnvironmentStudyDrillingbasedonVirtualModeling RealityLiRuimin InformationandCommunicationEngineerDirectedProfessorbyWangYanjiangAbstractInrecent theoilbecomesthemainsourceofofOuryears，as country’Senergystrategy,theamountof oilresourceis and theofexploring beginningbiggerbigger．Butdifficultyisasthe thesimulationforexploitationincreasingcomplicatedgeologycondition，SO trainingthe workersissimulationarebasedon necessary．Traditionaldrilling drilling systemsthree―dimensionalcartoonor andFlashthiskindof has OpenGL software，butsystemmanyasthefunctionis isnotofproblems，such single，immersefeeling verywell，shortinginteractive withthe ofvirtual inallkindsofnature，etc．Alongdeveloping realitytechniquemethodof virtual inenvironmentisindustry,the realityusing techniquedrilling becomingpossible．After the theuseofvirtualdiscussingcharacter,constitution，andrealitytechnique，thisthesis forwardanewmethodofthethree―dimensionalvi rtualbrings modeling drillingenvironmentonbasedVirtools studiesonthe ofVirtoolssoftware，and blocks，SDKbuildingsoftware．Thenwritethevirtualconsolesocketcommunicationanddrillingprogram，the SQLServer ofVirtoolsC++Builder．Thethree―dimensionalwellenvironmentcanbyscript drillingbecontrolledthevirtual console network．Atnormal andby drilling through last，thedrillingare thevirtualenvironmentin simulationconnectingsinglejointimplemented晰th drillingsystem．moreThe is interaction Cansimulatetherealvivid，hashighdynamicsystem ability,andenvironmentbeaendrillingKey Simulation；Virtualwords：Drilling DrillingEnvironmentModeling关于学位论文的独创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。
石油钻井井眼轨迹三维可视化建模-2019年文档
石油钻井井眼轨迹三维可视化建模Modeling of 3D Visualization for Wellbore TrajectoryZHANG Min(Xi'an Shiyou University, Institute of Computer, Xi'an 710065, China): 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, TriangulatedIrregular 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 controllingthree-dimensional visualization of oil drilling.视化技术不断普及， 创建“虚拟世界”也不断掀起热潮， 具有真实感的三维可视化场景是建设“虚拟世界”的重要 在石油钻井作业中， 由于所钻地质条件复杂多变， 实钻井眼轨迹 不可避免地与设计井眼轨迹产生各种偏差， 为了更直观地观察和 控制钻井作业时的井眼轨迹， 防止实钻井眼间的碰撞， 研究并实 现井眼轨迹三维可视化是很有必要的。
兰德马克公司开发的三维可视化钻井技术共9页
兰德马克公司开发的三维可视化钻井技术（3D-Drill-View）钻复杂和大位移井日期：2005年07月22日| 来源： | 作者：在丛式定向井、大位移井及分枝井钻井中，利用计算机可视化技术，可以更好地理解大量井眼轨迹或设计剖面数据，以避免井眼之间发生相撞事故。
同时，这种可视化的数据显示形式，在地质导向钻进过程中也将非常有助于钻井解释与决策、Landmark公司的3D Drill View 和 3D Drill View KM（知识库管理工具）是Windows环境下的三维可视化工具，可为钻井工程师、地球物理师和其它钻井有关人员提供帮助。
以往，地质师是通过运行在UNIX系统和工作站环境下的可视化工具获取成果的。
现在，由于3D Drill View 和KM 是基于Windows 2000 平台，对于工程师和地质师而言，它具有很多优势。
这种新产品具有独特的功能，能够在办公室和井场使用，在办公室环境中可安装成单机版或客户/服务器版两种方式。
首先，这种商品化的产品能够为井场人员和项目组成员建立一个协同的一体化工作环境，实现钻井数据的可视化管理和改进整个决策过程。
3D Drill View 和KM 是Landmark 2019 （R2019）产品的有机组成部分，通过Openworks和SeisWorks项目，可与其他R2019产品可交换数据和工作流程。
此外，Gocad 数据和DIMS数据也很容易地进入该产品。
3D Drill View 和KM 可动态地显示来自MWD/LMW和泥浆录井中实时钻井服务的3D的实时更新的井眼轨迹和测井曲线。
通过它，能够直接实时地对比设计和实钻信息，改进钻井决策。
地质模型和钻井工程/作业数据能够以深度域显示，所以地学和工程领域能在以下过程进行合作：钻井设计钻井作业事后分析3D Drill View和 KM 具有适用范围广，涉及到全部的钻井活动；以下将进一步说明使用该产品的所带来的优势:钻井设计工程师和地质师能够同时在3维和2维（垂直和水平投影图）环境下进行一体化地钻井设计。
基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统_李艳华
基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统李艳华,徐英卓(西安石油大学计算机学院,陕西西安710065)摘 要:深入地研究了虚拟现实中三维动态图形、立体显示及人机交互等实现技术,并将其运用到基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统中,很好地解决了导向钻井中地层、老井井眼轨迹、靶点、设计轨道以及实钻轨迹等钻井对象的三维可视化问题,大大提高了钻井成功率。
文中详细描述了系统的体系结构、钻井对象的建模方法及其三维可视化的实现方法。
关键词:虚拟现实;信息可视化;导向钻井中图分类号:TP 317.4 文献标识码:A 文章编号:1671O 654X (2006)04O 0013O 04引言随着在我国石油天然气勘探开发中日益广泛采用定向井、水平井、大位移井和分支井等复杂结构井,开发有自主知识产权的导向钻井技术已经成为当前重要的研究课题。
但在地质条件复杂多变的情况下,导向钻井过程中所钻井身穿越地层的地质和油藏参数、所钻井身的工程和井眼参数等实时随钻信息往往是不精确的、模糊的、不确定的、非数值化的,对这些信息的实时分析、处理与解释,必须要用人工智能的方法与现代可视化技术。
目前这一过程都是依靠传统的数据分析方法产生的单维数据以及各种解释图件进行。
图件是根据钻井对象的各种剖面或水平扫描设计的,它将三维体的完整信息分散在各个独立的二维图像中,这种传统的可视化方法所表达出的信息既片面又孤立,相邻两井之间的信息很难建立联系、联想,无法直观地显示真实环境下的三维结构细节,缺乏可视化及临场感。
为此,我们提出开发基于虚拟现实的导向钻井信息可视化系统,利用虚拟现实技术对导向钻井过程中采集的信息进行模拟与三维可视化。
虚拟现实[1,2](V irtua lReality ,简称VR )是当代信息技术高度发展、多种技术综合集成的产物,是一种高度逼真地模拟在现实世界中视、听、动等行为的人机界面技术。
它涉及到人工智能、计算机图形学、人机接口技术、多媒体技术及传感技术等。
基于VRML的虚拟现实技术在钻井控制及监测中应用的技术讨论
基于VRML的虚拟现实技术在钻井控制及监测中应用的技术讨论摘要：文章介绍了虚拟现实技术及现代钻井中3d模拟和虚拟仿真技术的应用现状。
结合实时钻井监控的技术特点，介绍一种基于vrml的虚拟现实技术。
该技术既可实现快速三维虚拟仿真，又可满足远程实时数据传输及监控需要，在钻井全息仿真及科教、培训等领域都有广阔的应用前景。
关键词：vrml，虚拟现实，实时监控，钻井，井控abstract: the paper introduces the application of the virtual reality technology and the 3d simulation and virtual techonlogy. combining with the characteristics aboutreal-time monitor in drilling, this paper proposes avrml-based virtual reality technology. this technology not only can quickly simulate reality with three-dimension, but also meets the demands of transmit data remotely in real-time, which has a wide applied prospect in drilling simulation, science and education, training.key words: vrml; virtual reality;real-time monitor; drilling; drilling control中图分类号：te2文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）引言虚拟现实(virtual reality)涉及计算机图形学、精密传感机构、人机接口及实时图像处理等领域，被誉为21世纪最有前途的应用技术，目前已经广泛地应用于各个领域。
浅析定向井轨迹可视化方法
浅析定向井轨迹可视化方法作者：郭智勇来源：《科学与财富》2019年第09期摘要：定向钻井技术实现了了传统钻井技术无法解决的问题，但是定向井眼轨迹却无法直观的呈现出来，本文对定向井眼轨迹可视化实现方法展开探讨。
关键词：定向井;轨迹可视化;钻井技术定向井施工技术可以对井眼轨迹进行控制，使轨迹按着施工方案设计的曲线钻进，要想控制好钻井轨迹，需要采用先进的控制技术、监测设备和钻井工艺。
定向井钻井技术的应用，解决了复杂地面条件对于油气开采的约束，油气资源可以充分的得到开发利用，减少施工作业的成本。
对定向井眼轨迹进行设计，不但要充分考虑到地下储层的实际情况，施工工艺等多方面的因素，还应该对钻进过程中可以碰到突发情况进行了解和掌握。
施工技术是决定井眼轨迹的关键因素。
由于钻井作业生成的井眼轨迹没有办法直接有肉眼进行观察，必须要借助先进的测井设备实现对井眼轨迹数据采集处理，从得到的井眼参数中对轨迹的实际情况进行分析。
随着科学技术的不断进步，三维立体成像技术可以使抽象的数据信息转变为直观的立体图像，本文将对定向井采用的可视化办法展开论述。
1水平井眼轨迹概述钻井所形成的井眼轨迹为一条平滑的、位于地下储层中的孔道曲线，由于地层厚度比较大，没有合适的办法对轨迹进行细致的观察，如果想要精准把井眼轨迹形态描述出来必须要得到轨迹参数。
随着科学技术的发展进步，人们对定向井形成的轨迹进地了解可以采用可视化的技术，借助井眼轨迹参数可以把其转变为直观的三维可视化轨迹模型，该技术已经在定向井得到了广泛的应用。
受到地下储层中地质因素限制，钻井作业实现形成的轨迹会与施工设计间存在着较大的差异，定向井的施工过程中需要对轨迹不断进行调整。
所以，只有得到真实的井眼轨迹数据，才能准确的创建出三维可视化模型，定向井眼轨迹的参数主要有轨迹的坐标参数、钻井工艺和基础参数等，基础参数中有井眼的倾斜角度、方位角和井身尺寸等，是对钻井施工生成的基本的形态进行科学的描述。
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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。