淺析定向井軌跡可視化方法

郭智勇

摘 要：定向鉆井技術(shù)實現(xiàn)了了傳統(tǒng)鉆井技術(shù)無法解決的問題，但是定向井眼軌跡卻無法直觀的呈現(xiàn)出來，本文對定向井眼軌跡可視化實現(xiàn)方法展開探討。

關(guān)鍵詞：定向井;軌跡可視化;鉆井技術(shù)

定向井施工技術(shù)可以對井眼軌跡進(jìn)行控制，使軌跡按著施工方案設(shè)計的曲線鉆進(jìn)，要想控制好鉆井軌跡，需要采用先進(jìn)的控制技術(shù)、監(jiān)測設(shè)備和鉆井工藝。定向井鉆井技術(shù)的應(yīng)用，解決了復(fù)雜地面條件對于油氣開采的約束，油氣資源可以充分的得到開發(fā)利用，減少施工作業(yè)的成本。對定向井眼軌跡進(jìn)行設(shè)計，不但要充分考慮到地下儲層的實際情況，施工工藝等多方面的因素，還應(yīng)該對鉆進(jìn)過程中可以碰到突發(fā)情況進(jìn)行了解和掌握。施工技術(shù)是決定井眼軌跡的關(guān)鍵因素。由于鉆井作業(yè)生成的井眼軌跡沒有辦法直接有肉眼進(jìn)行觀察，必須要借助先進(jìn)的測井設(shè)備實現(xiàn)對井眼軌跡數(shù)據(jù)采集處理，從得到的井眼參數(shù)中對軌跡的實際情況進(jìn)行分析。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，三維立體成像技術(shù)可以使抽象的數(shù)據(jù)信息轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的立體圖像，本文將對定向井采用的可視化辦法展開論述。

1水平井眼軌跡概述

鉆井所形成的井眼軌跡為一條平滑的、位于地下儲層中的孔道曲線，由于地層厚度比較大，沒有合適的辦法對軌跡進(jìn)行細(xì)致的觀察，如果想要精準(zhǔn)把井眼軌跡形態(tài)描述出來必須要得到軌跡參數(shù)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，人們對定向井形成的軌跡進(jìn)地了解可以采用可視化的技術(shù)，借助井眼軌跡參數(shù)可以把其轉(zhuǎn)變?yōu)橹庇^的三維可視化軌跡模型，該技術(shù)已經(jīng)在定向井得到了廣泛的應(yīng)用。受到地下儲層中地質(zhì)因素限制，鉆井作業(yè)實現(xiàn)形成的軌跡會與施工設(shè)計間存在著較大的差異，定向井的施工過程中需要對軌跡不斷進(jìn)行調(diào)整。所以，只有得到真實的井眼軌跡數(shù)據(jù)，才能準(zhǔn)確的創(chuàng)建出三維可視化模型，定向井眼軌跡的參數(shù)主要有軌跡的坐標(biāo)參數(shù)、鉆井工藝和基礎(chǔ)參數(shù)等，基礎(chǔ)參數(shù)中有井眼的傾斜角度、方位角和井身尺寸等，是對鉆井施工生成的基本的形態(tài)進(jìn)行科學(xué)的描述。而坐標(biāo)參數(shù)是實現(xiàn)井眼軌跡三維可視化的前提，主要是由局部位置以及整體的坐標(biāo)一起進(jìn)行描述。在可視化處理時，井眼整體坐標(biāo)會通過變換而生成模型坐標(biāo)，再利用局部位置坐標(biāo)數(shù)據(jù)和整體坐標(biāo)數(shù)據(jù)組建立體的可視化模型。井眼軌跡的系統(tǒng)描述以整體坐標(biāo)數(shù)據(jù)來完成的，把井眼作為可視化建模的中心，橫向和縱向建立起可視化坐標(biāo)系。局部坐標(biāo)則把某一監(jiān)測點當(dāng)成中心位置點。因為測點位置存在斷續(xù)性，，每個測量位置相互間呈現(xiàn)出離散性。在實際的鉆井軌跡測量過程中，為了使井眼軌跡生成的曲線具有良好的光滑性，一般情況下應(yīng)該對測點參數(shù)實現(xiàn)插值運算。所以，三維立體可視化數(shù)據(jù)信息都源自到井眼軌跡中的整體參數(shù)。井眼軌跡參數(shù)坐標(biāo)變換時，生成的模型坐標(biāo)數(shù)據(jù)也可以用于幾何模型。

2定向井眼軌跡可視化方法分析

在對定向井眼軌跡實現(xiàn)三維立體可視化的轉(zhuǎn)換時，需要借助計算機(jī)圖像處理技術(shù)，通過模型的頂點處理、圖像元素的組裝、裁切和光柵化技術(shù)處理，從而生成井眼軌跡三維立體圖像。而對頂點進(jìn)行技術(shù)處理過程中，應(yīng)該把頂點位置坐標(biāo)利用矩陣乘法處理后進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換。井眼軌跡的全面可視化無法實現(xiàn)整體的顯示。所以，應(yīng)該對超出范圍外的圖像部位進(jìn)行剪切處理，降低了片元處理數(shù)量和光柵化運算工作量。再對圖元進(jìn)行合理的組裝，把頂點坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過變換之后實現(xiàn)幾何對象的圖像呈現(xiàn)。呈現(xiàn)的圖像多為三角形或四角形等。剪切就是完成圖像元素的顯示具體實現(xiàn)過程，光纖化處理是把圖像元素轉(zhuǎn)變?yōu)槠畔?shù)據(jù)實現(xiàn)過程，在此以前，應(yīng)該把頂點圖像進(jìn)行剪切處理。把其轉(zhuǎn)換為片元信息數(shù)據(jù)之后，再明確好像素和幾何形體的色彩。用像素點來取代原來的直線圖像，實現(xiàn)的是對圖像的光柵化處理。隨后就進(jìn)行片元對象的處理。也就是把通過光柵化處理之后的信息數(shù)據(jù)采用像素的表現(xiàn)形式在顯示設(shè)備中呈現(xiàn)出來，三維立體圖像中去除掉每一種隱藏面，把圖像明暗相互間轉(zhuǎn)化處理好，從而實現(xiàn)了片元處理的全部過程。經(jīng)過上述處理之后的圖像具有很好的真實感，幾何形體表面也呈現(xiàn)出來的逼真的效果。片元處理是生成三維立體圖像最后的步驟，把最后的數(shù)據(jù)信息存儲之后，便可以在顯示設(shè)備中實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的提取。

3定向井眼軌跡可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)方法研究

定向鉆井形成的井眼軌跡向著可視化方向轉(zhuǎn)變，需要借助計算機(jī)圖像處理軟件來組建處理系統(tǒng)。人們對圖像進(jìn)行觀察是對客觀世界進(jìn)行感知的最為直接的辦法，采用三維立體圖像來對井眼軌跡進(jìn)行顯示，可以所抽象的井眼軌跡參數(shù)轉(zhuǎn)變了直觀的圖像。利用三維立體圖像，科研人員充分對井眼軌跡的形成的進(jìn)行深入的研究分析，掌握其中的控制規(guī)律，從而為鉆井技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步提供數(shù)據(jù)支持，也可以為鉆井施工方案制定提供參考。井眼軌跡數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)閳D像可以更加具體和形象對實際軌跡進(jìn)行描述，通過計算機(jī)圖像處理軟件，可以實現(xiàn)對井眼軌跡圖像的旋轉(zhuǎn)和平移等多種操作功能，滿足可視化圖像設(shè)計的多種要求。定向井三維立體可視化管理系統(tǒng)中具有數(shù)據(jù)管理，創(chuàng)建井眼軌跡模型和地下儲層地質(zhì)情況仿真等。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中的井眼軌跡數(shù)據(jù)信息的錄入，應(yīng)該采用手工的方式，主要包括在定向井眼軌跡數(shù)據(jù)、地下儲層巖性分析和鉆井作業(yè)數(shù)據(jù)等。顯示設(shè)備中呈現(xiàn)的如果是真實的井眼軌跡，那么它將會是彎曲形狀的細(xì)線，所以，為了更好的把井眼軌跡形態(tài)呈現(xiàn)出來，需要操作計算機(jī)軟件來對其進(jìn)行縮放處理。

4結(jié)束語

綜上所述，定向井眼軌跡采用圖像的方式進(jìn)行描述，可以更加直觀、立體的對定向井實際軌跡進(jìn)行有效的控制，對于提高定向井鉆井技術(shù)有著十分重要的價值。采用三維立體圖像處理技術(shù)，可以把定向井眼軌跡參數(shù)轉(zhuǎn)化為生動的三維圖像，對于及時發(fā)現(xiàn)井眼深處的缺陷起到十分重要的作用。定向井眼軌跡的可視化轉(zhuǎn)變，首行需要獲取到軌跡的參數(shù)，通過坐標(biāo)變換和插值運算等處理變化，組建井眼軌跡三維坐標(biāo)，再建立計算機(jī)模型的坐標(biāo)系，把軌跡的數(shù)據(jù)信息在計算機(jī)模型中體現(xiàn)出來。實現(xiàn)定點轉(zhuǎn)換處理、光柵化和片元處理以后，對緩存的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行提取從而展示在顯示設(shè)備中，從而實現(xiàn)了定向井眼軌跡模型的組建。利用該模型，可以把井眼軌跡中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加形象的表現(xiàn)出來，為定向井施工作業(yè)提供數(shù)據(jù)支持，可以有效的指導(dǎo)定向井施工作業(yè)。

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