丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法、装置及存储介质

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及丛式井井眼防碰及绕障的技术领域，尤其涉及一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法、装置及存储介质。背景技术：2.丛式井指一组定向井(水平井)，它们的井口集中在一个有限的范围内，如海上钻井平台、沙漠中钻井平台、人工岛等。在丛式井设计和作业中，要在一个有限空间内完成几口、十几口井的设计和施工，满足油田开发的要求，往往会遇到井与井之间的防碰和绕障问题。目前，钻井人员无法直观地观察井眼轨迹误差，都是凭经验预判下一步的发展方向，井眼轨迹碰撞风险高，钻井工程质量低。技术实现要素：3.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：4.第一方面，本发明提供的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法，包括如下步骤：5.获取井眼轨迹数据；6.构建并展示三维井眼轨迹；7.根据获取的三维井眼轨迹上目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球。8.在本发明中，根据井眼轨迹数据构建并展示三维井眼轨迹，再结合目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球，从而能够帮助钻井人员直观地观察误差大小，为确定下一步的发展方向提供参考，有效降低了井眼轨迹碰撞风险，提高了钻井工程质量。9.在可选的实施方式中，所述井眼轨迹数据至少包括井号、井深、北坐标、东坐标、垂直深度、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径、沿东西方向误差椭球半径，其中，根据垂直深度、北坐标和东坐标构建三维井眼轨迹，根据垂直深度、北坐标、东坐标、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径以及沿东西方向误差椭球半径构建三维误差椭球。10.在本发明中，井眼轨迹数据是构建并展示三维井眼轨迹和三维误差椭球的源数据。11.在可选的实施方式中，所述构建并展示三维井眼轨迹，包括：12.按照井号获取垂直深度、北坐标和东坐标；13.将获取的垂直深度、北坐标和东坐标转换成空间直角坐标系中的坐标数据；14.根据空间直角坐标系中的坐标数据采用三维坐标图示法构建并展示三维井眼轨迹。15.在本发明中，通过坐标转换得到空间直角坐标系下的三维井眼轨迹，为在空间直角坐标系直观地观察三维误差椭球和三维井眼轨迹的位置关系提供保障。16.在可选的实施方式中，所述根据获取的三维井眼轨迹上目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球，包括：17.获取目标位置的井号和井深；18.根据目标位置的井号和井深确定目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标，根据目标位置的井号和井深确定相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径；19.以目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标为椭球的球心，结合椭球等分份数以及根据目标位置的井号和井深确定的相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径确定三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标；20.根据三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标构建基于四边形图元的三维误差椭球。21.本发明中，采用切片法绘制三维误差椭球，为在空间直角坐标系直观地观察三维误差椭球和三维井眼轨迹的位置关系提供保障。22.在可选的实施方式中，所述方法还包括：23.根据获取的平移量、旋转角度和/或缩放比例值，平移、旋转和/或缩放三维误差椭球。24.本发明中，三维误差椭球的平移、旋转和缩放为从各个角度直观地观察井眼轨迹的交碰情况提供保障。25.第二方面，本发明提供的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示装置，包括：26.获取模块，用于获取井眼轨迹数据；27.第一构建及展示模块，用于构建三维井眼轨迹；28.第二构建及展示模块，用于根据获取的三维井眼轨迹上目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球。29.在本发明中，通过获取模块获取井眼轨迹数据，再通过合第一构建及展示模块和第二构建及展示模块分别构建并展示三维井眼轨迹和三维误差椭球，从而能够帮助钻井人员直观地观察误差大小，为确定下一步的发展方向提供参考，有效降低了井眼轨迹碰撞风险，提高了钻井工程质量。30.在可选的实施方式中，所述井眼轨迹数据至少包括井号、井深、北坐标、东坐标、垂直深度、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径、沿东西方向误差椭球半径，其中，根据垂直深度、北坐标和东坐标构建三维井眼轨迹，根据垂直深度、北坐标、东坐标、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径以及沿东西方向误差椭球半径构建三维误差椭球。31.在本发明中，井眼轨迹数据为第一构建及展示模块和第二构建及展示模块提供了数据依据。32.在可选的实施方式中，所述第一构建及展示模块包括：33.读取模块，用于按照井号获取垂直深度、北坐标和东坐标；34.转换模块，用于将获取的垂直深度、北坐标和东坐标转换成空间直角坐标系中的坐标数据；35.三维井眼轨迹模块，用于根据空间直角坐标系中的坐标数据采用三维坐标图示法构建并展示三维井眼轨迹。36.在本发明中，通过读取模块读取垂直深度、北坐标和东坐标，通过转换模块进行坐标转换，通过三维井眼轨迹模块得到空间直角坐标系下的三维井眼轨迹，从而为在空间直角坐标系直观地观察三维误差椭球和三维井眼轨迹的位置关系提供保障。37.在可选的实施方式中，所述第二构建及展示模块包括：38.第一确定模块，用于获取目标位置的井号和井深；39.第二确定模块，用于根据目标位置的井号和井深确定目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标，根据目标位置的井号和井深确定相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径；40.第三确定模块，用于以目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标为椭球的球心，结合椭球等分份数以及根据目标位置的井号和井深确定的相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径确定三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标；41.三维误差椭球模块，用于根据三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标构建基于四边形图元的三维误差椭球。42.本发明中，通过第一确定模块、第二确定模块和第三确定模块得到切片法所需的数据，通过三维误差椭球模块结合切片法绘制三维误差椭球，从而为在空间直角坐标系直观地观察三维误差椭球和三维井眼轨迹的位置关系提供保障。43.在可选的实施方式中，所述装置还包括：44.调整模块，用于根据获取的平移量、旋转角度和/或缩放比例值，平移、旋转和/或缩放三维误差椭球。45.本发明中，通过调整模块实现三维误差椭球的平移、旋转和缩放，从而有利于从各个角度直观地观察井眼轨迹的交碰情况。46.第三方面，本发明提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述前述第一方面任一项所述的方法的步骤。47.第四方面，本发明提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时执行如第一方面任一项所述的方法。48.与现有技术相比，本发明提供了一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法、装置及存储介质，具备以下有益效果：能够对原始的井眼轨迹数据进行处理，三维立体显示多个井眼轨迹上不同测点的误差椭球；同时，它实现了三维图形的平移、旋转和缩放，以便于从各个角度观察井眼轨迹的交碰情况。本发明可以帮助钻井人员观察误差的大小以及下一步发展方向，为井眼轨道控制以及井眼防碰提供参考；为井眼防碰预测和井眼轨道控制提供决策依据。本发明绘制精度高，操作方便，能够提高钻井质量，提高钻井人员的工作效率。附图说明49.图1为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法的流程图；50.图2为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中步骤s200的具体流程图；51.图3为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中步骤s300的具体流程图；52.图4为根据本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法绘制的目标位置的三维误差椭球的示意图；53.图5为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中旨在体现用户操作主界面的示意图；54.图6为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中旨在体现导入数据界面的示意图；55.图7为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中旨在体现三维误差椭球绘制中对话框界面的示意图；56.图8为本发明提出的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法中旨在体现三维误差椭球绘制完成界面的示意图；57.图9为本发明提出的一种提供的丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示装置的结构原理图；58.图10为本发明提出的一种提供的丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示装置中第一构建及展示模块的结构原理图；59.图11为本发明提出的一种提供的丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示装置中第二构建及展示模块的结构原理图；60.图12为本发明提出的一种提供的电子设备的系统原理图。61.图中：10获取模块、20第一构建及展示模块、21读取模块、22转换模块、23三维井眼轨迹模块、30第二构建及展示模块、31第一确定模块、32第二确定模块、33第三确定模块、34三维误差椭球模块、40调整模块、400电子设备、401通信接口、402处理器、403存储器、404总线。具体实施方式62.下面将结合本发明中的附图，通过实施例对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。63.参照图1，本实施例提供的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法，在本技术实施例中，该方法的运行环境可以是应用服务器，也可以是智能终端，本实施例的方法包括如下步骤：64.步骤s100，获取井眼轨迹数据。65.具体地，本实施例需要对井眼轨迹误差椭球进行三维显示，因此需要的数据是井眼轨迹数据，并且需要将井眼轨迹数据转换为空间直角坐标系的坐标。在本实施例中，井眼轨迹数据来源于轨道设计参数和实钻轨迹数据。井眼轨迹数据文件是excel的*.xlsx文件，文件内容中的井眼轨迹数据包括基本参数和坐标参数。文件中共包含8n列数据，n为井数。每口井包含8列数据，从左向右分别是井号、井深、北坐标、东坐标、垂直深度、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径。66.本实施例需要读取固定格式的井眼轨迹数据文件，因此当原始的井眼轨迹数据文件不符合要求时，就需要对其进行处理，将其转化成程序可识别接受的文件内容。如表1所示，为某井井眼轨迹的部分数据。67.表1[0068][0069]当用户选择excel文件并导入，返回“导入成功”信息给用户，同时向用户展示文件中的数据列表。若用户未选中任何excel文件，返回异常信息。[0070]步骤s200，构建并展示三维井眼轨迹。[0071]在这里，本实施例采用opengl提供glut库来实现图形的绘制，绘制三维井眼轨迹和三维误差椭球之前需要进行坐标转换，并且，根据垂直深度、北坐标和东坐标绘制三维井眼轨迹。[0072]步骤s300，根据获取的三维井眼轨迹上目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球。[0073]具体地，由于glut库只包含正球体的绘制函数，没有椭球的绘制函数，因此本实施例采用切片法绘制三维椭球。首先，根据椭球的参数方程和切片数，计算出椭球面上的所有点；然后，将这些点按照一定的顺序连接起来，就可以得到一个椭球面。其中，可以对椭球的绘制模式和缩放倍数进行设置。在这里，根据垂直深度、北坐标、东坐标、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径以及沿东西方向误差椭球半径绘制三维误差椭球。[0074]可选地，绘制之前需要进行坐标转换，即将井眼轨迹数据所处的坐标系从o-end转换成o-xyz。如图2所示，步骤s200具体包括如下步骤：[0075]步骤s210，按照井号获取垂直深度、北坐标和东坐标。[0076]具体地，打开井眼轨迹数据文件，按照井号读取井深、垂直深度、北坐标和东坐标，并保存在变量数组中。[0077]步骤s220，将每一测点井深处的的垂直深度、北坐标和东坐标转换成空间直角坐标系中的坐标数据(x，y，z)，并将坐标数据写入welldata变量数组中。[0078]步骤s230，根据空间直角坐标系中的坐标数据采用三维坐标图示法构建并展示三维井眼轨迹。[0079]具体地，绘制椭球之前需要构建三维井眼轨迹。为了便于钻井人员能够从多个角度观察井眼轨迹，本实施例采用三维坐标图示法描述井眼轨迹。同时，在三维坐标图中绘制网格平面以增强空间立体感；在对井眼轨迹进行描述之前需要构建o-end坐标系及附属平面。[0080]可选地，三维井眼轨迹绘制完成后，开始构建三维误差椭球。本实施例采用切片法构建三维误差椭球，如图3所示，步骤s300具体包括：[0081]步骤s310，获取目标位置的井号和井深；[0082]步骤s320，根据目标位置的井号和井深确定目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标，根据目标位置的井号和井深确定相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径；[0083]步骤s330，以目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标为椭球的球心，结合椭球等分份数以及根据目标位置的井号和井深确定的相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径确定三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标；[0084]步骤s340，根据三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标构建基于四边形图元的三维误差椭球。[0085]在这里，首先需要获取井眼轨迹上目标位置的坐标，将其作为椭球中心的全局坐标。然后需要确定椭球沿井眼轴向的半径、沿南北方向的半径、沿东西方向的半径以及椭球的等分份数，并以此为基础计算椭球面上等分点的全局坐标。其中，椭球的等分份数默认为20份。最后，按一定顺序连接所得到的等分点，构建基于四边形图元的椭球面。具体实施时，可以根据需要将三维误差椭球绘制成线框模式或填充模式。[0086]进一步地，椭球绘制完成后，还可以对椭球进行平移、旋转和缩放的变换以便于观察，因此，如图1所示，本实施例的方法还包括如下步骤：[0087]步骤s400，根据获取的平移量、旋转角度和/或缩放比例值，平移、旋转和/或缩放三维误差椭球。[0088]在这里，用户可以通过键盘控制三维图形平移、旋转和缩放，调用opengl的平移变换函数gltranslate()、旋转变换函数glrotate()、缩放变换函数glscale()就可以实现图形变换。其中，平移可以通过一次在某一方向上增加一个平移量来实现；旋转可以通过一次在绕某坐标轴的方向上增加一个旋转角度来实现；缩放可通过使图形在现有基础上一次增加一个比例值来实现，即将椭球三个方向的半轴乘以同一缩放倍数。针对1号井某目标位置的误差椭球三维可视化图形如图4所示。[0089]基于本实施例的丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法编写软件程序，下面通过用户界面说明程序的工作流程。[0090]参照图5，为软件程序的主界面，该主界面主要分四部分显示，上面是菜单栏和工具栏，左侧是绘制模式选择、井眼轨迹颜色设置、椭球绘制、基本信息和键盘控制信息，右侧是具体结果的显示，底部为表格视图和状态栏。其中，菜单栏包括文件选项卡、显示选项卡、查看选项卡和帮助选项卡。工具栏包括16个图标按钮，这些图标按钮依次是打开excel、保存图片、三维井眼轨迹、三维井筒、恢复视图、放大、缩小、左旋、右旋、前移、后移、左移、右移、生成报告、打印报告和帮助。底部状态栏左端显示临时消息，右端显示永久消息。[0091]第一步：用户选择excel文件导入软件，软件返回“导入成功”信息给用户，同时向用户展示文件中的数据列表，如图6所示。[0092]第二步：导入井眼轨迹数据后，单击“三维井筒”按钮，绘制丛式井多分支井眼轨迹的筒状模型。然后单击“椭球绘制”按钮，在弹出的对话框中，指定井号和测深(即目标位置)，单击“确定”按钮，并关闭对话框，就可以实现椭球绘制，如图7所示。[0093]第三步：使用键盘控制图形移动，其中w键控制图形前移，s键控制图形后移，a键控制图形左移，d键控制图形右移，z键控制图形下移，x键控制图形上移。使用键盘控制图形旋转，其中上方向键控制图形绕x轴逆时针旋转，下方向键控制图形绕x轴顺时针旋转，左方向键控制图形绕y轴逆时针旋转，右方向键控制图形绕y轴顺时针旋转。在opengl绘图坐标系中，正x轴朝右，正y轴朝上。使用键盘控制图形缩放，其中m键控制图形放大，n键控制图形缩小。按下r键就能使视图恢复，如图8所示。[0094]本实施例是在qt平台下利用opengl库函数开发实现的，能够在丛式井的设计和施工过程中有着很好的指导作用，钻井人员通过三维误差椭球可以直观地观察钻头所在位置的误差范围，如果此范围与邻井有交碰，就及时调整钻进方向，从而有效降低了井眼轨迹碰撞风险，提高了钻井工程质量，提高了钻井人员的工作效率。[0095]参照图9，本技术实施例提供的一种丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示装置，包括：[0096]获取模块10，用于获取井眼轨迹数据；[0097]第一构建及展示模块20，用于构建三维井眼轨迹；[0098]第二构建及展示模块30，用于根据获取的三维井眼轨迹上目标位置的井眼轨迹数据构建并展示三维误差椭球。[0099]在可选的实施方式中，井眼轨迹数据至少包括井号、井深、北坐标、东坐标、垂直深度、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径、沿东西方向误差椭球半径，其中，根据垂直深度、北坐标和东坐标构建三维井眼轨迹，根据垂直深度、北坐标、东坐标、沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径以及沿东西方向误差椭球半径构建三维误差椭球。[0100]可选地，参照图10，第一构建及展示模块20包括：[0101]读取模块21，用于按照井号获取垂直深度、北坐标和东坐标；[0102]转换模块22，用于将获取的垂直深度、北坐标和东坐标转换成空间直角坐标系中的坐标数据；[0103]三维井眼轨迹模块23，用于根据空间直角坐标系中的坐标数据采用三维坐标图示法构建并展示三维井眼轨迹。[0104]可选地，参照图11，第二构建及展示模块30包括：[0105]第一确定模块31，用于获取目标位置的井号和井深；[0106]第二确定模块32，用于根据目标位置的井号和井深确定目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标，根据目标位置的井号和井深确定相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径；[0107]第三确定模块33，用于以目标位置在空间直角坐标系中的全局坐标为椭球的球心，结合椭球等分份数以及根据目标位置的井号和井深确定的相对应的沿井眼轴向的误差椭球半径、沿南北方向误差椭球半径和沿东西方向误差椭球半径确定三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标；[0108]三维误差椭球模块34，用于根据三维误差椭球的椭球面上等分点的全局坐标构建基于四边形图元的三维误差椭球。[0109]优选地，如图9所示，装置还包括：[0110]调整模块40，用于根据获取的平移量、旋转角度和/或缩放比例值，平移、旋转和/或缩放三维误差椭球。[0111]参见图12，本发明实施例还提供了一种电子设备400，包括通信接口401、处理器402、存储器403以及总线404，处理器402、通信接口401和存储器403通过总线404连接；上述存储器403用于存储支持处理器402执行上述丛式井井眼轨迹误差椭球三维显示方法的计算机程序，上述处理器402被配置为用于执行该存储器403中存储的程序。[0112]可选地，本发明实施例还提供一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被计算机运行时执行上述实施例所述的方法。[0113]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。









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