劉強(qiáng)

摘 要：針對(duì)石油鉆井生產(chǎn)中的三維可視化技術(shù)，對(duì)三維可視化技術(shù)在當(dāng)前石油鉆井中的具體方法進(jìn)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(shí)際工程案例，對(duì)該案例中有關(guān)三維可視化技術(shù)的應(yīng)用情況進(jìn)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(kāi)發(fā)與新生產(chǎn)技術(shù)的推廣是石油企業(yè)未來(lái)工作的重點(diǎn)內(nèi)容。三維可視化技術(shù)是常見(jiàn)于石油鉆井生產(chǎn)中的一種技術(shù)形式，通過(guò)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(guò)程中的基本資料，進(jìn)而分析生產(chǎn)、施工風(fēng)險(xiǎn)，不僅能推動(dòng)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(jià)值。因此在現(xiàn)階段，要重視對(duì)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(duì)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(qiáng)的基礎(chǔ)性技術(shù)。在該技術(shù)體系中，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理與圖像資料控制是整個(gè)技術(shù)的核心，通過(guò)開(kāi)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(jìn)行。也有學(xué)者認(rèn)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(guò)程中，該技術(shù)通過(guò)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(lái)的數(shù)據(jù)分析提供重要的參加依據(jù)。

近幾年隨著我國(guó)石油需求量不斷增加，石油鉆探成為保證我國(guó)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(lái)越廣泛，具有井眼軌跡三維可視化計(jì)算與分析功能的軟件是鉆井工程師開(kāi)展工作中必不可少的工具。在技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，通過(guò)生成三維視圖模型，直觀的展示整個(gè)鉆井過(guò)程，不僅有助于收集鉆井的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)井眼軌跡與設(shè)計(jì)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(rèn)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(guò)程中，相關(guān)人員主要通過(guò)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)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(gè)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(lái)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(wèn)題，但依然是當(dāng)前石油行業(yè)中常見(jiàn)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(kāi)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(guò)對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行操作、分析、集成、控制，進(jìn)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(duì)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(duì)象的性質(zhì)，并完成相應(yīng)的計(jì)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(jìn)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(jì)中的應(yīng)用實(shí)例

某石油生產(chǎn)企業(yè)在三維可視化技術(shù)過(guò)程中，考慮到傳統(tǒng)的井眼軌跡設(shè)計(jì)難以滿足大位移井等復(fù)雜井的鉆井設(shè)計(jì)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(guò)程中，該工程通過(guò)三維可視化技術(shù)，詳細(xì)分解了該項(xiàng)目在井眼軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)中的資料，保證了施工效果。首先，將有關(guān)該工程項(xiàng)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(huì)對(duì)鉆井目標(biāo)進(jìn)行評(píng)選，并生成相應(yīng)的圖像資料。此時(shí)，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(dòng)，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(dòng)運(yùn)算出老井眼軌跡上能滿足多個(gè)約束條件的軌跡點(diǎn)，并在屏幕上顯示。最后，技術(shù)人員通過(guò)評(píng)價(jià)多個(gè)點(diǎn)對(duì)該側(cè)鉆軌跡抵達(dá)實(shí)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(xiàng)目根據(jù)這一特點(diǎn)展開(kāi)鉆井精度控制工作，從后期的應(yīng)用效果來(lái)看，在經(jīng)過(guò)上述處理后，該工程項(xiàng)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(guò)程中施工單位會(huì)面臨多方面風(fēng)險(xiǎn)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(jìn)過(guò)程中的實(shí)際情況，方便對(duì)整個(gè)鉆進(jìn)闡述進(jìn)行優(yōu)化。此時(shí)應(yīng)用三維可視化技術(shù)，通過(guò)建立以鉆井為核心的力學(xué)模型，直觀展示整個(gè)鉆井過(guò)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(duì)油井進(jìn)行鉆進(jìn)前所建立的力學(xué)模型會(huì)與實(shí)測(cè)所得的數(shù)據(jù)存在差異，例如部分地層的出現(xiàn)時(shí)間會(huì)比預(yù)測(cè)的體現(xiàn)或推遲等，針對(duì)這些情況，在數(shù)據(jù)分析過(guò)程中需要借助實(shí)時(shí)資料進(jìn)行分析，并更新地質(zhì)模型，最后評(píng)價(jià)更新后的經(jīng)驗(yàn)鉆進(jìn)資料與設(shè)計(jì)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(yǔ)

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(wèn)題，并對(duì)當(dāng)前三維可視化技術(shù)的應(yīng)用內(nèi)容、資料進(jìn)行研究。總體而言，三維可視化技術(shù)是常見(jiàn)于石油生產(chǎn)中的一種技術(shù)形式，在技術(shù)應(yīng)用過(guò)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(duì)工作人員而言，在未來(lái)工作中要重視對(duì)三維可視化技術(shù)的研究，在充分認(rèn)識(shí)到該技術(shù)特點(diǎn)、操作范圍的基礎(chǔ)上，對(duì)其應(yīng)用策略進(jìn)行改進(jìn)，為石油鉆探工作的順利進(jìn)行提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

參考文獻(xiàn)：

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