研究石油鉆井中三維可視化技術(shù)的應(yīng)用

劉強

摘 要：針對石油鉆井生產(chǎn)中的三維可視化技術(shù)，對三維可視化技術(shù)在當(dāng)前石油鉆井中的具體方法進行分析，包括基于數(shù)學(xué)模型的可視化技術(shù)、基于GIS的可視化技術(shù)等；再結(jié)合實際工程案例，對該案例中有關(guān)三維可視化技術(shù)的應(yīng)用情況進行分析，得出三維可視化技術(shù)能有效滿足石油鉆井生產(chǎn)的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：石油鉆井；三維可視化技術(shù)；應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.056

0 引言

石油鉆井是石油行業(yè)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，隨著石油資源日漸枯竭，新油田的開發(fā)與新生產(chǎn)技術(shù)的推廣是石油企業(yè)未來工作的重點內(nèi)容。三維可視化技術(shù)是常見于石油鉆井生產(chǎn)中的一種技術(shù)形式，通過相應(yīng)的技術(shù)，建立基于石油鉆井的三維模型，能清晰掌握石油鉆井過程中的基本資料，進而分析生產(chǎn)、施工風(fēng)險，不僅能推動安全生產(chǎn)建設(shè)，也能提高石油企業(yè)效益，具有良好的應(yīng)用價值。因此在現(xiàn)階段，要重視對石油鉆井中三維可視化技術(shù)應(yīng)用的討論，為提高工程施工效果奠定基礎(chǔ)。

1 當(dāng)前三維可視化技術(shù)在石油鉆井中應(yīng)用的概述

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，可視化技術(shù)已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用在石油生產(chǎn)領(lǐng)域，并在相關(guān)領(lǐng)域中發(fā)揮著積極作用。

1.1 對三維可視化技術(shù)的概述

三維可視化技術(shù)又被稱為3DV技術(shù)，最早出現(xiàn)于上世紀(jì)80年代，是一門綜合性較強的基礎(chǔ)性技術(shù)。在該技術(shù)體系中，計算機數(shù)據(jù)處理與圖像資料控制是整個技術(shù)的核心，通過開展數(shù)據(jù)分析與圖像數(shù)據(jù)采集，能快速的獲取與工程案例要求相關(guān)的資料，保證生產(chǎn)、研究順利進行。也有學(xué)者認為，三維可視化技術(shù)是一種理解模型與數(shù)據(jù)描繪的手段，是一種極具代表的表征形式，在技術(shù)應(yīng)用過程中，該技術(shù)通過充分利用大量數(shù)據(jù)，保證了資料的聯(lián)系性，并清晰描述出不同資料之間的關(guān)系，為未來的數(shù)據(jù)分析提供重要的參加依據(jù)。

近幾年隨著我國石油需求量不斷增加，石油鉆探成為保證我國石油生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。在這種背景下，三維可視化技術(shù)在石油鉆探中的應(yīng)用越來越廣泛，具有井眼軌跡三維可視化計算與分析功能的軟件是鉆井工程師開展工作中必不可少的工具。在技術(shù)應(yīng)用過程中，通過生成三維視圖模型，直觀的展示整個鉆井過程，不僅有助于收集鉆井的實時數(shù)據(jù)，還能準(zhǔn)確評價井眼軌跡與設(shè)計軌跡之間的差異，保證鉆井施工效果。

1.2 應(yīng)用分析

1.2.1 基于數(shù)學(xué)模型的三維可視化技術(shù)

一般認為，基于數(shù)學(xué)模型的三維可視化技術(shù)是三維可視化技術(shù)在石油行業(yè)中應(yīng)用的代表。在技術(shù)應(yīng)用過程中，相關(guān)人員主要通過現(xiàn)代信息設(shè)備的圖像基礎(chǔ)，在掌握數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，將具體的數(shù)據(jù)信息資料體現(xiàn)在屏幕上，并在數(shù)據(jù)交流中對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行處理。一般在建立三維可視化技術(shù)的數(shù)學(xué)模型中，可視化結(jié)果都能以靜態(tài)的結(jié)果顯示相關(guān)資料，并保證整個模型數(shù)據(jù)的可操作性，也可以為后期石油鉆井生產(chǎn)提供更加全面的數(shù)據(jù)。

從技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容來看，雖然基于數(shù)學(xué)模型的三維可視化技術(shù)具有交互性低的問題，但依然是當(dāng)前石油行業(yè)中常見的三維可視化技術(shù)。

1.2.2 基于GIS的可視化技術(shù)

相關(guān)學(xué)者很早就開始了有關(guān)GIS三維可視化技術(shù)的研究，并取得了一系列成果，該技術(shù)通過對地理數(shù)據(jù)進行操作、分析、集成、控制，進而輸出多種地理數(shù)據(jù)信息，保證技術(shù)人員能獲取更加全面的石油鉆井生產(chǎn)資料。

基于GIS可視化技術(shù)的關(guān)鍵，就是分析空間對象的空間分布規(guī)律，并在明確不同相關(guān)要素主體的基礎(chǔ)上確定空間對象的性質(zhì)，并完成相應(yīng)的計算。而在建立GIS可視化技術(shù)模型后，相關(guān)人員能直接查閱大量的空間地理信息，進而獲取圖形資料，這為石油鉆井生產(chǎn)提供了大量的數(shù)據(jù)支撐。

2 石油鉆井中三維可視化技術(shù)應(yīng)用分析

2.1 在井眼軌道優(yōu)化設(shè)計中的應(yīng)用實例

某石油生產(chǎn)企業(yè)在三維可視化技術(shù)過程中，考慮到傳統(tǒng)的井眼軌跡設(shè)計難以滿足大位移井等復(fù)雜井的鉆井設(shè)計要求，因此在當(dāng)前工作中重視應(yīng)用三維可視化技術(shù)，收到了良好的應(yīng)用效果。

以該工程的側(cè)鉆井為例，在技術(shù)應(yīng)用過程中，該工程通過三維可視化技術(shù)，詳細分解了該項目在井眼軌道優(yōu)化設(shè)計中的資料，保證了施工效果。首先，將有關(guān)該工程項目的資料輸入到三維可視化軟件中，這些資料包括：當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)構(gòu)造資料、目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)體、老井眼資料、地震剖面等。在輸入上述數(shù)據(jù)后，軟件會對鉆井目標(biāo)進行評選，并生成相應(yīng)的圖像資料。此時，用戶能依靠三維可視化軟件，將三維光標(biāo)在老井眼的軌跡上隨意挪動，調(diào)整老井眼的約束數(shù)據(jù)，包括井斜等。在獲取用戶的約束數(shù)據(jù)處理策略后，軟件能自動運算出老井眼軌跡上能滿足多個約束條件的軌跡點，并在屏幕上顯示。最后，技術(shù)人員通過評價多個點對該側(cè)鉆軌跡抵達實際目標(biāo)位置的軌跡，確定最佳的井眼軌跡。

在技術(shù)條件確定后，該工程項目根據(jù)這一特點展開鉆井精度控制工作，從后期的應(yīng)用效果來看，在經(jīng)過上述處理后，該工程項目的鉆井成功率明顯提高，有效保證了企業(yè)效益。

2.2 在石油鉆井?dāng)?shù)據(jù)決策中的應(yīng)用

由于石油鉆井工程的工程作業(yè)難度較大，在施工過程中施工單位會面臨多方面風(fēng)險因素的影響。例如，相關(guān)單位除了要了解泵排放量、轉(zhuǎn)盤鉆速等具體資料外，還需要了解鉆頭鉆進過程中的實際情況，方便對整個鉆進闡述進行優(yōu)化。此時應(yīng)用三維可視化技術(shù)，通過建立以鉆井為核心的力學(xué)模型，直觀展示整個鉆井過程的資料，保證技術(shù)人員能獲取一手的數(shù)據(jù)。

一般情況下，考慮到對油井進行鉆進前所建立的力學(xué)模型會與實測所得的數(shù)據(jù)存在差異，例如部分地層的出現(xiàn)時間會比預(yù)測的體現(xiàn)或推遲等，針對這些情況，在數(shù)據(jù)分析過程中需要借助實時資料進行分析，并更新地質(zhì)模型，最后評價更新后的經(jīng)驗鉆進資料與設(shè)計軌跡，這在保證后期鉆井質(zhì)量中發(fā)揮重要作用。

3 結(jié)束語

主要分析了石油鉆井中三維可視化技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)問題，并對當(dāng)前三維可視化技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容、資料進行研究。總體而言，三維可視化技術(shù)是常見于石油生產(chǎn)中的一種技術(shù)形式，在技術(shù)應(yīng)用過程中采用三維可視化技術(shù)，能顯著提高工程施工質(zhì)量，優(yōu)化工程參數(shù)，保證油田施工效果。對工作人員而言，在未來工作中要重視對三維可視化技術(shù)的研究，在充分認識到該技術(shù)特點、操作范圍的基礎(chǔ)上，對其應(yīng)用策略進行改進，為石油鉆探工作的順利進行提供強有力的技術(shù)保障。

參考文獻：

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