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计算机图形技术在水平井随钻监控系统中的应用 【摘　要】计算机图形学作为计算机科学与技术的一个独立分支，由于其在计算机中模拟高度真实的现实世界，在工业生产领域得到了广泛的应用，并对生产作业起着重要的指导作用。本文探讨在focus水平井录井系统中应用计算机图形技术的实现方法，系统通过实现的虚拟现实技术、矢量成图等计算机图形技术，应用于水平井的录井作业，实现了地质体、曲线、井身轨迹的三维和矢量可视化实时显示，在录井中为钻井提供了真正意义的录井地质导向，展示了计算机图形技术在录井作业中的重要作用及广泛的应用前景。 【关键词】水平井；录井；计算机图形学；虚拟现实；矢量 ０　引言 计算机图形学的一个重要研究就是通过建立图形所描述场景的几何表示，利用光照模型，对虚拟纹理、材质属性进行光照，从而在计算机上得到逼真现实场景的模拟真实图形[1]。由于对现实场景的模拟，使得计算机图形学在科学研究、生产作业中具有广泛的应用。 focus水平井录井系统是《水平井随钻监控系统》平台的支撑部分，它是以水平井地质录井技术为支撑，以现场地质导向为目标面研发的。主要采用神经网络、灰色关联法、聚类分析等先进的计算机模拟技术，通过计算机系统和人脑综合解释的方法，达到对目标体科学分析、追踪的目的。整套系统针对性和操作性强，在地质导向中与mwd联用，具有良好可行性与经济性。 1　focus水平井录井系统的计算机图形学组成 focus 水平井录井系统集随钻数据采集、处理、分析、解释为一体，其中主要包含两项计算机图形分析技术： 1.1　基于opgl的三维虚拟现实技术 focus水平井录井系统在 delphi 软件开发平台上，使用基于 opengl的图形技术来开发实时监控平台，结合地层数据，把计算函数值或实验获得的大量数据表现为人的视觉可以感受的计算机图像。通过这个监控平台，能对现实中的地质构造、地层结构进行实时三维建模，实时追踪钻头进出地层状况，并可通过鼠标灵活实现对三维实体的动态调整。 该系统三维设计的关键技术是实时三维建模和钻头进出地层状况显示。采用 tin模型来拟合地质曲面，对tin模型的求交、裁剪等计算方法进行深入分析，结合录井地质导向需求开发了三维地质建模及分析系统。系统的三维可视化实现了对地质体、钻井轨迹、地层结构的多角度，多细节展示，在现场的录井地质导向中，为地质工作者追踪地质目标体提供了直观形象的表现方式。 1.2　矢量成图技术 矢量图像，也称为面向对象的图像或绘图图像，在数学上定义为一系列由线连接的点[1]。矢量文件中图形元素的每个对象都是一个自成一体的实体，每个实体可以在维持它原有清晰度和弯曲度的同时，多次移动和改变它的属性，而不会影响图例中的其它对象。基于矢量的绘图同分辨率无关，意味着它们可以按最高分辨率显示到输出设备上。 系统中实现了二维矢量图的三维的矢量成图，在二维矢量图形中，垂深、位移、钻时、全烃、c1、gr、地层倾角等信息，以及井眼轨迹的变化趋势都能以矢量图形的方式进行实时更新绘制（图1），使技术人员能直观地研究分析地层变化，井眼在地层中的运行等情况[2-3]。在三维矢量图上，将井身各点轨迹坐标的井深、方位与油层展布以矢量图的形式进行表征和展示（图2），同时，通过对钻头位置的插值运算，在三维矢量图上可以清楚地对钻头位置进行预测与显示，有助于在水平井录井施工中，第一时间判断钻头位置。在三维矢量图中，可以方便地以360度的角度全方位展现水平井作业情况，使录井作业达到真正意义上的地质导向目的。 图2　ma82-平1井空间三维矢量观测图 2　focus水平井录井系统应用计算机图形技术的实现方法 2.1　数字高程模型实现地层虚拟显示 在focus水平井录井系统中，需要处理大量三维地层信息数据，不同的比例需要显示的信息数据内容是不同的，其处理的复杂程度也有所不同，设计时采用数字高程模型(digital elevation model，简称dem)与分层设计思想，对不同比例尺和不同的观察点对dem数据进行处理。 dem数据的生成：通过对地震解释数据的转换或手工填表的方式将采集到的网格化高程数据填入dem数据格式，并以此来存储某一区域的地质特征数据。 2.2　实时或设计数据模型实现相关部件虚拟显示 在focus水平井录井系统中，二维及三维钻具、井眼、靶点、邻井等概念都是用单个或组合部件的方式进行展示。关键在于地理坐标和屏幕坐标、opengl坐标系的变换。 3　应用实例 focus水平井录井系统在中原探区的水平井综合录井中得到了广泛的应用，与mwd的相结合，利用计算机图形技术能很好地指导水平井的作业与施