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
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]
涪陵页岩气田三维水平井井眼的轨迹控制技术
控制工作中，工作人员可以结合偏移距离变化和靶前位移变化，控制难度比较大。
1.3 三维眼井摩阻扭矩较大在三维水平井斜井段，需要适当的增斜和扭方位，在下钻和滑动钻钻进过程中，钻具很容易发生屈曲问题，钻具接触井壁之后会产生较大的摩阻扭矩，产生严重的托压问题，不利于向钻头传递钻压，降低了钻井速度，延长了定向钻的周期。
由于上孔的扭转方向增加了全角度变化率和摩擦扭矩，定向工具面无法放置在正确位置，在同一位置反复升降钻具，增加了定向钻进的难度，延长了定向钻进的钻进周期[1]。
2 涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术思路采用原有的井眼轨迹设计模式，不利于实现三维水平井优化和快速定向钻井。
其工作目标是使摩擦力矩最小。
在实际工作中，有必要对原始井眼轨迹类型进行优化，改进轨迹参数，优化三维井眼轨迹设计技术，以提高定向钻井速度。
因为三维井眼轨迹控制工作具有较大的难度，为了保障钻井的安全性，提高现场定向施工的便利性，需要利用精细控制措施，严格控制井段井眼轨迹，优化涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制技术，降低整体施工难度。
面临三维井眼摩阻扭矩较大的问题，工作人员可以利用降摩减扭工具，避免发生托压问题，利用三维井眼降摩减阻技术，高效控制三维井眼轨迹。
要想优化三维井眼轨道，工作人员需要合理选择三维井眼轨道，把握入窗时机，提高施工现场的操作性。
利用预目标位移，尽可能调整倾斜点，缩短稳定段长度，有效缩短钻进周期。
为了降低整体工作量，要在稳斜段改变方位。
结合降摩减扭的工作理念，优化轨道全角的变化率，控制稳斜段的井斜角[3]。
在实际应用中，将三维水平井轨迹分为六段。
在纠偏井段的井眼内设置二维增斜段，以保证增斜效果。
在稳斜边变方位井段，施工人员需要全力扭方位，有效减少工作量。
在边增斜边调整方位井段，应合理调整调整工具面，合理调整方位角。
在着陆段利用增斜入窗，合理调整参数。
3 涪陵页岩气田三维水平井井眼轨迹控制关键技术三维水平井偏移距比较大，同时也会增加变方位工作量，在大斜度井段调整方位难度较大，定向钻工作周期比较长，井眼轨迹缺乏圆滑性，将会影响到后续井下作业的安全性。
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。
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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。
侧钻水平井三维井眼轨迹优化设计与应用兰PPT
三维轨迹设计软件开发
应用Excel VBA开发了侧钻水平井三维轨迹设计程序
原井轨迹分析←→目标靶区坐标转换 目标垂面与原井轨迹交汇点识别
该程序包含10大 模块，分散在12 个工作表内，界面 友好，操作简单。 程序结构示意图如 右所示：
实钻计算
侧钻点选择-计算-分析
套管开窗方式
段铣开窗 斜向器开窗 斜向器定向分析 斜向器定向设计 设计模式选择 二维设计 插值计算 三维设计 井底预测 待钻设计
程序结构示意图
三维轨迹设计软件应用
2008年至今，运用自主研发的三维轨迹设计程序在新疆 油田设计并完成了14口中曲率侧钻水平井施工，设计造斜率 与实际造斜率差值基本在1°左右，现场指导性强。下面给出 14口侧钻水平井运用三维轨迹优化设计程序设计的造斜率与 实钻平均造斜率的统计表。
井号 LU 9164 21 LU 3057 19 LU 3107 18.55 LU 1154 14.3 SN 6649 18.22 LU 2118 14 LU 2107 18 LU 2160 15.5 LU 3096 21 LU 3076 19.37 LU 7155 15 LU 3092 19.89 LU 3072 19.6 C 1240 12.27
设计 造斜 率 实钻 平均 造斜 率
20.6 7
19.39
18.22
14.5
18.75
13.8
17.5
15.2
20.1
19
15.36
一般的三维轨迹设计软件在进行侧钻水平井轨迹设
计时，其设计过程不能优选节点参数，只能将整个轨 迹设计成三维扭方位轨迹，加大了现场施工操作的难
度。
优化侧钻水平井三维轨迹设计有助于避免斜向器定 向及扭方位时完全个人经验化，实现一定程度的量化、 科学化，以尽可能短的滑动进尺钻达目标井深，避免 定向失误、缩短钻井周期、节约钻井成本。
井眼轨迹测量计算课件
02
井眼轨迹测量数据处理
测量数据的收集与整理
01
02
03
数据来源
从钻井现场获取测量数据， 包括井深、方位角、倾角 等关键参数。
数据格式
确保数据以易于处理的格 式（如CSV、Excel等）进 行存储，方便后续处理和 分析。
井眼轨迹测量计算课件
目 录
• 井眼轨迹测量概述 • 井眼轨迹测量数据处理 • 井眼轨迹计算与分析 • 井眼轨迹测量与计算应用实例 • 课程总结与回顾 • 井眼轨迹测量计算的未来发展趋势
contents
01
井眼轨迹测量概述
井眼轨迹的定义与重要性
定义
井眼轨迹是指钻头在地下穿越的路径，包括垂直、水平和倾斜等各个方向的变 化。
井眼轨迹计算模型与方法
模型介绍
首先介绍常用的井眼轨迹计算模 型，如三维笛卡尔坐标系模型、
柱坐标系模型等。
计算方法
详细解析各种计算方法，如最小 曲率法、平均角法、切线法等，
并比较其优缺点。
应用场景
针对不同类型的井眼轨迹，分析 哪种模型和方法更适用，并解释
原因。
井眼曲率与挠率的计算
基本概念
解释井眼曲率和挠率的定义，及其在井眼轨迹分 析中的重要性。
高精度建模与仿真
高精度数值模型
通过建立高精度的井眼轨迹数值模型，更准确地模拟实际井眼轨迹，为优化钻井方案提供有力支持。
实时仿真技术
利用实时仿真技术，对井眼轨迹测量过程进行实时模拟，实现对测量结果的快速验证和优化。
跨界合作与创新应用
学科交叉融合
加强地球科学、工程学、计算机科学等相关学科的交叉融合，共同推动井眼轨迹测量计算技术的发展。
(完整版)井眼轨迹的基本概念
井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角分为东磁偏角和西磁偏角。东磁偏角指磁北方位线在正北 方位线的东面，西磁偏角指磁北方位线在正北方位线的西面。用磁性 测斜仪测得的井斜方位角称为磁方位角，并不是真方位角，需要经过 换算求得真方位角。这种换算称为磁偏角校正。
井眼轨迹的基本参数
（9）装置方位角：
装置方位角=工具面角ω+井斜方位角φ
井眼轨迹的基本参数
（10）目标点
设计规定的，必须钻达的地层位置，称为目标点。通 常是以地面井口为坐标原点的空间坐标值来表示。
（11）靶区及靶区半径（定向井）
允许实钻井眼轨迹偏离设计目标点之间的距离，称为靶区 半径 。
在目标点所在的Hale Waihona Puke 水平）面（垂直于入靶方向线）上，以
换算的方法如下：
真方位角＝磁方位角＋东磁偏角 真方位角＝磁方位角－西磁偏角
井眼轨迹的基本参数
（4）磁偏角
磁偏角地图
井眼轨迹的基本参数
（5）象限角
井斜方位角还有另一种表示方式，称“象限角”它是指井斜方位 线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。象限角在 0～90度之间 变化。书写时需注明所在的象限，如N67.5°W。
目标点为圆心，以靶区半径为半径的一个圆面积，称为靶区。
（12）靶心距
在靶区平面上，实钻井眼轨迹与目标点之间的距离，称 为靶心距。
井眼轨迹的基本参数
（13）垂直深度：
简称垂深，是指轨迹上某点至井口 所在水平面的距离。垂深的增量称为垂 增。垂深常以字母H（或Ｄ）表示，垂 增以Δ H（或ΔＤ）表示。
（14）水平投影长度
井眼轨迹设计与控制技术
·sin( /2)·sinc]/( ·)
轨迹测量与计算
注意：Δα，Δφ单位为弧度。
轨迹测量与计算
（二）轨迹计算方法
（4）校正平均角法
圆柱螺线法计算公式的分母上有Δα、Δφ，一 旦有一个增量为零就无法计算。 郑基英教授在“圆柱螺线法”基础上，经过数学 处理提出了“校正平均角法”。
15°～30°，小倾角定向井； 30°～60°，中倾角定向井； 大于60°，大倾角定向井。 最大井斜角不得小于15°，否则井斜方位不易稳定。 • 选择合适的造斜点位置； 地层：硬度适中，无坍塌、缩径、高压、易漏。 深度：根据垂深、水平位移、剖面类型等确定。垂深大、位移小，造斜点应深一些，
变向器 射流钻头
扶正器组合
固定扶正器组合 可调扶正器组合
目录
01 井眼轨迹的基本概念 02 轨迹测量与计算 03 直井防斜技术 04 定向井井眼轨道设计 05 造斜工具及轨迹控制
轨迹测量与计算
（一）测斜方法及测斜仪简介
目的：掌握井眼轨迹参数的测量、计算、轨迹绘图方法。
1.测量内容
井深Dm、井斜角α 、方位角φ 2.测斜仪分类
按工作方式分：单点式、多点式、随钻测量（有线、无线） 按工作原理分：磁性测斜仪（罗盘）、陀螺测斜仪（高速陀螺空间指向恒定）。
井眼轨迹的基本概念
（二）轨迹的计算参数
（1）垂直深度（垂深） 轨迹上某点至井口所在水平面的距离（D)。垂深增量称为垂增（ΔＤ）。
（2）水平投影长度（水平长度、平长） 轨迹上某点至井口的长度（井深）在水平面上的投影（LP)，水平长度的增量称
为平增（ΔLP）。
（3）水平位移（平移） 轨迹上某点至井口所在铅垂线的距离（S）。 或轨迹上某点至井口的距离在水平面上的投影。此投影线又称为平移方位线。 国外将水平位移称作闭合距。我国将完钻时的水平位移称为闭合距。
三维悬链线井眼轨迹模型的数值计算
式 中 ，△ Ｎ— — 北 坐 标 增 量 ，△ — — 东 坐 标 增 量 ， Ｅ △ Ｈ— — 垂 深 增 量 ， △ 一 Ｓ 水平投影 长度增 量，
轨 道设计 方程 组 的迭代求 解 的计 算速 度 。
约 定 ： 非特 别 说 明 ， 文 公 式 中具 有 长 度 量 纲 的 除 本
等价 形 式 ， 用 这种 新 形 式 来计 算 数 值 积 分 ， 以 比原 来 的数 值 积 分 法 节 省 三 分 之 一 的 三 角 函 数 运 算 次数 ， 而 显 使 可 从 著提 高整 个 设 计 方 程 组 迭 代 算 法 的 计 算 效 率 。
关 键 词 ： 眼轨 道 ； 位 移 井 ； 井 大 悬链 线 井 身 ； 值 积 分 数
王 作 启
（ 国石 油 辽 河 油 田公 司 兴 隆 台采 油厂 ， 宁 盘 锦 １ ４ １ ） 中 辽 ２ ０ ０
摘 要 ： 三 维 悬 链 线轨 道 设 计 问题 的非 线 性 方 程 组 的 数 值 求 解 算 法 中 ， 在 悬链 线 井段 的 坐 标 增 量 是 使 用数 值 积 分 法
链线 轨道 的坐 标增量 ” ］ 。 ，
通 过较 为 细 致 的数 学分 析 ， 现垂 深 坐标 增 量 发 和水平 投影 长度 增 量 的定 积 分 是 可 以求 出 原 函 数
的 ， 而 可 以解 析 计 算 。 而 通 过 一 些 积 分 变 量 的 变 从
△— ｎｎＬ Ｅ ｆｉ Ｃ Ｌ ｄ ｓ
中 图分 类 号 ： Ｅ２ Ｔ ２ 文 献 标 识 码 ： Ａ
在 大位移 井 的井 眼轨 道 设 计 中， 了尽 量 减 小 为 钻 柱 的摩阻 、 改善钻 柱 的受力情 况 ， ２ 在 ０世 纪 ８ ０年 代 出现 了悬 链线 井 身 剖面 ｌ ， 在 大位 移 井 的钻 井 １并 ］ 实 践 中显示 出了其优 越性 。刘修 善在 二维悬 链线 设 计方 法 的基础 ［ 上提 出 了ｉ 维悬链 线轨 道设计 的新 ２ ］
井眼轨迹基本概念
第一节井眼轨迹的基本概念目的：掌握有关参数的概念及这些参数之间的关系。
一、轨迹的基本参数测量方法：非连续测量，间断测量。
“测段”，“测点”。
轨迹的三个基本参数----井深、井斜角和井斜方位角。
(1) 井深(或称为斜深、测深)井口(通常以转盘面为基准)至测点的井眼长度。
以字母Dm表示，单位为米(m)。
井深增量(井段)：下测点井深与上测点井深之差。
以ΔD m表示。
测段：二测点之间的井段称为测段。
井眼轨迹空间曲线图(2) 井斜角(α)：指井眼方向线与重力线之间的夹角。
单位为度(°)。
井眼方向线：过井眼轴线上某测点作井眼轴线的切线，该切线沿井眼前进方向延伸的部分称为井眼方向线。
井斜角增量(Δα)：下测点井斜角与上测点井斜角之差。
Δα＝αB －αA(3) 井斜方位角φ(井眼方位角、方位角)：在水平投影图上，以正北方位线为始边，顺时针方向旋转到井眼方位线上所转过的角度。
井眼方位线(井斜方位线)：某测点处的井眼方向线在水平面上的投影。
井斜方位角增量Δφ：上、下测点的井斜方位角之差。
Δφ＝φB－φA 井斜方位角的变化范围：0～360°。
目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的，磁北方位与正北方位并不重合而有一夹角，即磁偏角，分东磁偏角西磁偏角东磁偏角：指磁北方位线在正北方位线的东面。
西磁偏角：指磁北方位线在正北方位线的西面。
磁偏角校正：目前广泛使用的磁性测斜仪是以地球磁北方位为基准的，所测得的井斜方位角为磁方位角，并不是真方位角。
需要经过换算求得真方位角，称为磁偏角校正：真方位角=磁方位角+东磁偏角真方位角=磁方位角-西磁偏角一．轨迹的基本参数磁偏角：磁北方位与正北方位之间的夹角。
磁偏角分类：东磁偏角及西磁偏角磁偏角校正：真方位角＝磁方位角＋东磁偏角真方位角＝磁方位角－西磁偏角一．轨迹的基本参数(3)井斜方位角φ另一种表示方式：象限角：指井斜方位线与正北方位线或与正南方位线之间的夹角。
实钻井眼轨迹视投影长度的计算方法
实钻井眼轨迹视投影长度的计算方法
卢毓周;鲁港;吴俊林
【期刊名称】《石油地质与工程》
【年(卷),期】2008(022)005
【摘要】垂直剖面图是显示实钻井眼轨迹的重要方法,其关键在于计算实钻井眼轨迹在设计柱面上的投影曲线.根据几何学原理得到了投影计算的一般方程,并对井段曲线类型为直线、圆柱螺线,圆弧等几种常用情况进行了详细的分析,得到了投影点参数的计算公式.计算实例表明,在实际钻井过程中,利用视投影长度绘制三维井眼实钻轨迹的垂直剖面图可以直观地对比实钻井眼轨迹与设计井眼轨迹的吻合程度,从而起到较好的指导井眼轨迹预测和控制的作用.
【总页数】4页(P86-89)
【作者】卢毓周;鲁港;吴俊林
【作者单位】中国地质大学(北京)研究生院,北京,100083;中国石油长城钻探工程公司;中国石油辽河油田公司勘探开发研究院;中国石油长城钻探工程公司工程技术研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TE21
【相关文献】
1.钻柱与实钻水平井眼接触形态及摩阻影响分析 [J], 刘清友;敬俊;祝效华
2.导向钻具定向造斜方程及井眼轨迹控制机制 [J], 刘修善
3.三维定向井实钻井眼轨迹视投影长度的计算 [J], 尹德战;秦利民;张书志
4.井眼轨迹与钻遇地层关系的随钻测井解释研究 [J], 杨鸿;陈东;夏宏泉
5.可控硅控制送钻可使小井眼实钻取心率达100% [J], 李建宏;庄刚祥
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中文摘要井眼轨迹的三维显示摘要本文介绍了国内外井眼轨迹三维显示技术的研究现状，归纳了常规二维定向井轨道设计原则和几种轨道类型的计算方法，以及井眼轨迹测斜计算的相关规定、计算模型假设和轨迹计算方法。
从井位、井下测量和计算三个方面对井眼轨迹误差进行了讨论并简要说明了不同的井眼轨迹控制。
在此基础之上，利用VB和MATLAB软件编制了井眼轨迹的三维显示软件，并简要介绍了该软件的设计流程、主要功能和难点处理，指出了软件的不足之处，展示了井眼轨迹三维绘图的所有运行界面，并附上软件说明书。
最后，对井眼轨迹三维显示开发的研究方向进行了展望。
关键字井眼轨迹三维显示 MATLAB Visual Basic 轨迹计算轨道设计误差分析重庆科技学院本科生毕业设计英文摘要AbstractIn 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目录摘要 (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)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。
特别是在钻井施工过程中，需要时刻定性、定量的了解实钻井眼轨迹与设计井眼轨道之间的相互关系及其变化趋势，以确保中靶并保持良好的井身质量。
在现场迫切需要实现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，计算其轨迹间的最近距离，达到防碰的目的；实现三维立体显示设计井轨道，使技术人员可以观察、分析实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的偏差，以便调整钻井工艺，达到纠斜、防斜的目的；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；根据钻井参数采集仪器传递的数据，实现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。
井眼轨迹作为最直观显示井眼情况、井斜控制等的重要依据，其基本特征数据就是井眼轨迹的测斜数据。
然而，井眼轨迹在地下是无法用肉眼或高倍数仪器观察的，实钻井眼轨迹与设计井眼轨道之间到底偏差多少?其空间形状如何?一个井网井眼轨迹在空间中是否存在相碰的可能?单凭大脑的空间想象是很难准确描述的，因此在这种背景下,要求我们利用计算机的可视化技术来处理这些问题。
借助计算机可以实现定性、直观的显示出井眼轨迹的三维立体图。
1.2井眼轨迹三维显示技术国内外研究状况1.2.1井眼轨迹三维显示技术国外研究状况[8]迄今为止,国外已经在这方面做了许多的研究，并取得了很好的效果。
1994年Santos等人应用Microsoft Windows 95环境下的FORTRN程序实现了井眼轨迹的三维显示，但他的表现方式比较单调，不能实现局部图像放大或图像的裁减。
这之后，井眼轨迹的三维显示成了很多钻井软件的一部分。
Landmark公司的WellPlan(95版)提供完整的钻井工程解决方案，在业界处于领先地位，其井眼轨迹的三维显示比较单调。
Schlumberger公司的PC机上的Drilling Office系统包含井眼轨迹的三维显示模块，钻井可视化是一个用来帮助计划，模拟钻井工程的钻井办公室3D直观应用程序。
它能在三维空间中显示地层面，体积，井眼轨迹，钻井目标，还有不确定性椭圆，测井曲线和沿着井轨迹的三维数据图像。
其三维显示能被保存为OI(Open Inventor)文件，这使得我们能用独立的0I浏览器应用程序观察它。
Paradigm公司的井眼可视化软件将地质数据与钻井数据溶为一体，该公司开发了三维的地质信息显示系统。
1996年Anderson[1]等人应用Fortran程序实现了井眼轨迹的三维显示，但是他的表现方式比较单调，且不能实现局部图像放大的功能。
Landmark公司于2001年推出一种微机版的三维可视化工具“3D Drill View”[2]，该软件将井眼轨迹安置在地质模型的背景中，满足了地质学家与钻井工程师之间协同作业的要求。
该软件还集成了MWD、LWD 数据以及钻井事故的可视化，并在Sperry—Sun的INSITE基础上建立了井场与基地两地之间的实时决策系统。
计算机可视化技术在石油工程中已取得了长足的进步，已经深入到石油工业的许多实际工程中。
1.2.2井眼轨迹三维显示技术国内研究状况近年来,国内在井眼轨迹的三维显示方面也做了许多研究。
2002年胜利油田和上海交大联合开发出了基于VC++6.0和OPENGL的钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统[4]。
该系统具有三维立体显示设计井轨道，地层，以及老井眼轨迹和实时的实钻井眼轨迹的功能。
同时还具有对三维模型的灵活控制，可以实现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。
2004年江苏石油勘探局在Windows平台下利用Visual Basic语言开发出了井斜资料处理软件,利用小队采集的连续测斜数据,自动进行处理,绘制出标准、规范的数据列表、水平位移投影图、垂直剖面图及空间立体轨迹图、直观显示井眼轨迹情况。
该软件包含了解编模块、信息录入界面、参数计算、图形显示、打印功能、数据导出几个部分。
近年来，国内根据陆上钻井作业的特点，结合定向井技术的发展方向和目前国外定向井技术服务公司软件的特点，开发了一套适合中国陆上的Navigator[5]定向井水平井轨迹设计及计算分析系统，该系统最大特点就是Navigator提供了按轨迹测深插值和垂深插值计算，其中按垂深插值可一次性计算出相同垂深的多个轨迹点。
用二维投影图和三维立体图实时显示设计井轨道与实钻井眼轨迹的变化。
一旦实钻测斜数据发生变化时，同步刷新垂直剖面图、水平投影图和三维立体图，并保证自动坐标跟随的功能。
但它未能实现三维立体图的旋转，移动，以及局部放大的功能。
没有进行任何的井深校正，显示的实钻轨迹误差仍然较大。
1.3 本论文的主要研究内容(1)概述常规二维定向井轨道设计。
(2)概述井眼轨迹的测量及计算(3)简要分析井眼轨迹的误差分析。