研究石油钻井中三维可视化技术的应用

刘强

摘 要：针对石油钻井生产中的三维可视化技术，对三维可视化技术在当前石油钻井中的具体方法进行分析，包括基于数学模型的可视化技术、基于GIS的可视化技术等；再结合实际工程案例，对该案例中有关三维可视化技术的应用情况进行分析，得出三维可视化技术能有效满足石油钻井生产的结论。

关键词：石油钻井；三维可视化技术；应用

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

0 引言

石油钻井是石油行业生产的基础，随着石油资源日渐枯竭，新油田的开发与新生产技术的推广是石油企业未来工作的重点内容。三维可视化技术是常见于石油钻井生产中的一种技术形式，通过相应的技术，建立基于石油钻井的三维模型，能清晰掌握石油钻井过程中的基本资料，进而分析生产、施工风险，不仅能推动安全生产建设，也能提高石油企业效益，具有良好的应用价值。因此在现阶段，要重视对石油钻井中三维可视化技术应用的讨论，为提高工程施工效果奠定基础。

1 当前三维可视化技术在石油钻井中应用的概述

随着现代信息技术的不断发展，可视化技术已经被广泛的应用在石油生产领域，并在相关领域中发挥着积极作用。

1.1 对三维可视化技术的概述

三维可视化技术又被称为3DV技术，最早出现于上世纪80年代，是一门综合性较强的基础性技术。在该技术体系中，计算机数据处理与图像资料控制是整个技术的核心，通过开展数据分析与图像数据采集，能快速的获取与工程案例要求相关的资料，保证生产、研究顺利进行。也有学者认为，三维可视化技术是一种理解模型与数据描绘的手段，是一种极具代表的表征形式，在技术应用过程中，该技术通过充分利用大量数据，保证了资料的联系性，并清晰描述出不同资料之间的关系，为未来的数据分析提供重要的参加依据。

近几年随着我国石油需求量不断增加，石油钻探成为保证我国石油生产能力的关键。在这种背景下，三维可视化技术在石油钻探中的应用越来越广泛，具有井眼轨迹三维可视化计算与分析功能的软件是钻井工程师开展工作中必不可少的工具。在技术应用过程中，通过生成三维视图模型，直观的展示整个钻井过程，不仅有助于收集钻井的实时数据，还能准确评价井眼轨迹与设计轨迹之间的差异，保证钻井施工效果。

1.2 应用分析

1.2.1 基于数学模型的三维可视化技术

一般认为，基于数学模型的三维可视化技术是三维可视化技术在石油行业中应用的代表。在技术应用过程中，相关人员主要通过现代信息设备的图像基础，在掌握数学模型的基础上，将具体的数据信息资料体现在屏幕上，并在数据交流中对相关数据信息进行处理。一般在建立三维可视化技术的数学模型中，可视化结果都能以静态的结果显示相关资料，并保证整个模型数据的可操作性，也可以为后期石油钻井生产提供更加全面的数据。

从技术应用内容来看，虽然基于数学模型的三维可视化技术具有交互性低的问题，但依然是当前石油行业中常见的三维可视化技术。

1.2.2 基于GIS的可视化技术

相关学者很早就开始了有关GIS三维可视化技术的研究，并取得了一系列成果，该技术通过对地理数据进行操作、分析、集成、控制，进而输出多种地理数据信息，保证技术人员能获取更加全面的石油钻井生产资料。

基于GIS可视化技术的关键，就是分析空间对象的空间分布规律，并在明确不同相关要素主体的基础上确定空间对象的性质，并完成相应的计算。而在建立GIS可视化技术模型后，相关人员能直接查阅大量的空间地理信息，进而获取图形资料，这为石油钻井生产提供了大量的数据支撑。

2 石油钻井中三维可视化技术应用分析

2.1 在井眼轨道优化设计中的应用实例

某石油生产企业在三维可视化技术过程中，考虑到传统的井眼轨迹设计难以满足大位移井等复杂井的钻井设计要求，因此在当前工作中重视应用三维可视化技术，收到了良好的应用效果。

以该工程的侧钻井为例，在技术应用过程中，该工程通过三维可视化技术，详细分解了该项目在井眼轨道优化设计中的资料，保证了施工效果。首先，将有关该工程项目的资料输入到三维可视化软件中，这些资料包括：当地的地质构造资料、目标地区的地质体、老井眼资料、地震剖面等。在输入上述数据后，软件会对钻井目标进行评选，并生成相应的图像资料。此时，用户能依靠三维可视化软件，将三维光标在老井眼的轨迹上随意挪动，调整老井眼的约束数据，包括井斜等。在获取用户的约束数据处理策略后，软件能自动运算出老井眼轨迹上能满足多个约束条件的轨迹点，并在屏幕上显示。最后，技术人员通过评价多个点对该侧钻轨迹抵达实际目标位置的轨迹，确定最佳的井眼轨迹。

在技术条件确定后，该工程项目根据这一特点展开钻井精度控制工作，从后期的应用效果来看，在经过上述处理后，该工程项目的钻井成功率明显提高，有效保证了企业效益。

2.2 在石油钻井数据决策中的应用

由于石油钻井工程的工程作业难度较大，在施工过程中施工单位会面临多方面风险因素的影响。例如，相关单位除了要了解泵排放量、转盘钻速等具体资料外，还需要了解钻头钻进过程中的实际情况，方便对整个钻进阐述进行优化。此时应用三维可视化技术，通过建立以钻井为核心的力学模型，直观展示整个钻井过程的资料，保证技术人员能获取一手的数据。

一般情况下，考虑到对油井进行钻进前所建立的力学模型会与实测所得的数据存在差异，例如部分地层的出现时间会比预测的体现或推迟等，针对这些情况，在数据分析过程中需要借助实时资料进行分析，并更新地质模型，最后评价更新后的经验钻进资料与设计轨迹，这在保证后期钻井质量中发挥重要作用。

3 结束语

主要分析了石油钻井中三维可视化技术应用的相关问题，并对当前三维可视化技术的应用内容、资料进行研究。总体而言，三维可视化技术是常见于石油生产中的一种技术形式，在技术应用过程中采用三维可视化技术，能显著提高工程施工质量，优化工程参数，保证油田施工效果。对工作人员而言，在未来工作中要重视对三维可视化技术的研究，在充分认识到该技术特点、操作范围的基础上，对其应用策略进行改进，为石油钻探工作的顺利进行提供强有力的技术保障。

参考文献：

[1]杨坤，吴晓东，师俊峰.应用井筒三维可视化技术设计油井扶正器安装位置[J].石油钻采工艺，2009，31（05）：56-59.

[2]张敏.石油钻井井眼轨迹三维可视化建模[J].计算机工程应用技术，2011，7（13）：3182-3186.