一种轻量化的井眼轨迹三维显示软件的开发.pdf

一种轻量化的井眼轨迹三维显示软件的开发李仁忠(中国石化江汉油田石油工程技术研究院,湖北 武汉 )摘要在涪陵页岩气田开发过程中,钻井设计、压裂试气、现场施工等,经常需要了解地下井眼轨迹的穿行方向.尽管国内外大型石油公司都开发了井眼轨迹的三维显示软件,但一般都集成在井筒数据管理软件中,受软件账号、数据源的限制,使用范围很窄.基于P y t h o n语言的P y Q t G r a p h绘图引擎,设计出将井斜测试数据在P C端进行三维显示的软件.软件可对 口井的轨迹曲线同屏显示分析,能对图形进行旋转、平移、缩放操作,为广大工程技术人员的日常工作提供便利.关键词钻井设计;井斜曲线;井眼轨迹;三维显示;P y Q t G r a p h 中图分类号T P 文献标识码A 文章编号 X()D O I:/j i s s n X 在涪陵页岩气田的开发过程中,由于受到山区地形的限制,采取了井工厂模式,一个钻井平台分布十多口水平井.无论是钻井设计、压裂试气,还是现场施工,经常需要了解地下井眼轨迹在地层中的走向及其空间属性.因此,井眼轨迹显示软件是工程技术人员经常需要使用的软件.在国外,水平井井眼轨迹三维显示技术已经较为成熟,很多公司都开发了井眼轨迹三维显示软件.比如斯伦贝谢公司的井筒数据综合解释软件T e c h l o g,P a r a d i g m公司的测井资料综合分析评价软件G e o l o g,L a n d m a r k公司的三维可视化软件 D D r i l lW e l l等,都内置了井眼轨迹显示模块.国内胜利油田与上海交大共同开发了一套基于V C平台和O p e n G L技术的井轨迹三维显示软件.吉林油田通过使用O p e nI n v e n t o r作为基础技术设计了井筒轨迹的三维显示系统.尽管国内外石油公司都开发了井眼轨迹的三维显示软件,但一般都集成在大型井筒数据管理软件中,受软件账号、数据源的限制,使用范围很窄.因此,开发一款轻量化、绿色版、P C端使用的井眼轨迹显示软件,对提高井筒管理水平,减少设计失误、避免工程事故,具有非常重要的现实意义.井眼轨迹显示方法研究 目标井眼轨迹三维显示的目标,就是将测井得到的井眼轨迹(俗称井斜)数据在三维空间显示,以便更加形象、直观地查看井筒特征.也就是将数据表格的内容形象化,变成三维立体的图形.编程语言的选择通过对比C、J a v a、P y t h o n、J a v a S c r i p t等各种编程语言在图形化方面的功能与效果,最终选择P y t h o n作为软件的基础框架.P y t h o n语言是一种语法简洁易懂,编程速度快、容易学习、扩展功能强的解释型语言.其应用领域涵盖W e b网站、自动化、爬虫、图形界面、数据分析、图像处理、科学计算、游戏、人工智能等等.由于P y t h o n语言的简洁性、易读性、可扩展性,以及免费、开源的特点,国内外使用P y t h o n语言的人越来越多,目前已经成为编程领域的第四大语言.图形模块的选择P y t h o n语言的本身的功能不算强大,但是依托其江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报 年 月J o u r n a l o f J i a n g h a nP e t r o l e u m U n i v e r s i t yo fS t a f f a n dW o r k e r s第 卷第期 收稿日期 作者简介李仁忠(),男,硕士,高级工程师,现主要从事生产测井、动态监测、智能工具研发等工作.开源及可扩展性,全世界的程序员们为其开发了 多万种模块(第三方库),各种功能应有尽有,形成了一个庞大的生态系统.P y t h o n中能够实现三维绘图的模块较多,应用较广的有M a y a v i、M a t p l o t l i b、P y Q t G r a p h、P y V i s t a等,通 过 对 比 其 功 能 与 效 果,最 终 选 择 了P y Q t G r a p h模块作为实现手段.P y Q t G r a p h是一种功能强大的 D/D绘图库,支持L i n u x、W i n d o w s和O S X系统.虽然该库完全用P y t h o n编写,但因其内部使用了Q t的G r a p h i c s V i e w框架及N u m p y计算库,使其在图形绘制及数据处理速度方面有着极其优异的表现,特别适合于实时数据采集和动态图形绘制场合.使用P y Q t G r a p h设计绘图功能,无需进行人机交互的设计,因为交互功能已经集成在模块内部了,省却了许多精力.编程的重点在于数据的准备,这是研究的核心.而将数据输出到图形,仅仅只需几行语句(图),以最小的工作量实现数据的可视化.图 绘图语句 实现过程)准备数据.将测井得到的井斜数据,保存为x l s格式的电子表格文件(表),表格一般有 列,分别为序号、测深、段长、井斜角、方位角、垂深、投影位移、南北偏移、东西偏移、闭合距、闭合方位、全角.表格中的一行为一个测点,一口井一般有几百个测点.表 数据表格)读取数据.绘图需要的数据主要是垂深、南北偏移、东西偏移这三列.这三个数据相当于井筒在三维空间的X、Y、Z坐标值.软件先将特定列的数据读取到一个一维数组里,进行数据规整后,再将三个一维数组转换成一个三维数组.)绘制三维坐标系.先设定合适的视角距离与角度,这两个值决定了图形的初始缩放比例.文中所示视角距离为 m,角度为 .然后绘制三个含有 方格的平面,在空间相互垂直,作为XY、XZ、YZ三个坐标平面.)绘图.将三维数组内的数据输出到图形.相当于从井口开始,每个测点按其坐标值,在三维坐标系画一个圆点,几百个点连成一条线,就得到了井眼的空间曲线(图).可以设置曲线的粗细、颜色等参数.图 井眼轨迹曲线)标注.在三个方向的坐标轴上标注数值刻度,并在俯视图上标注正北方向及字符“N”,在侧视图上标注正东方向及字符“E”.软件实现方法 软件界面设计软件操作界面设计,主要包括个按钮、一个图形显示窗(图).图 软件操作界面江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报 软件的功能设计软件的运行流程简单,点击“添加数据文件”按钮,出现一个文件选择对话框,可以选择一个文件,也可以框选多个文件同时打开.软件将每个数据文件的数据读入内存,经过处理后,显示出三维曲线,每条曲线采用不同的颜色区分,并标注井号.可以反复点击“添加数据文件”按钮,软件最多可以同时显示 条曲线.在图形显示窗口,可以用鼠标对图形进行操作,仔细查看井眼轨迹的走向.按住鼠标左键可以旋转图形,用鼠标滚轮可以缩放图形,按住滚轮键可以平移图形.单击鼠标右键,可以调出一个功能菜单,用其中的“E x p o r t”功能,可以将窗口内的图形导出成图片文件,方便汇报展示.依托P y Q t G r a p h模块强大的交互操作功能,软件使用过程中,即使加载 口井的数据,曲线的显示、鼠标的交互操作非常流畅,感觉不到迟滞的现象.软件有个贴心的设计:一是选择数据文件后,软件会自动从文件名上提取出井号信息,显示在曲线末端,省去了手工输入的麻烦,前提是文件名要包含有“X X井”字样.二是在坐标轴刻度处,专门画了一个黄色的小圆点,这样当刻度数值跟随图形旋转时,也能清楚地知道刻度值对应哪根刻度线.结 论基于P y t h o n语言及P y Q t G r a p h图形引擎开发的井眼轨迹三维显示软件,在涪陵页岩气田的钻井设计、压裂试气工作中得到应用.软件大小仅为 M B,无需安装,绿色小巧,对硬件依赖小,使用方便,操作流畅,可同时显示 口井的曲线,对井眼轨迹进行精细显示和交互化操作,可以非常直观、形象地观察地下各水平井之间的空间关系,研判工程风险,为广大工程技术人员的日常工作提供极大的便利.参考文献 王志刚涪陵焦石坝地区页岩气水平井压裂改造实践与认识J石油与天然气地质,():赵金洲,任岚,蒋廷学,等中国页岩气压裂十年:回顾与展望J天然气工业,():吴雅娟,周博宇,尚福华,等水平井井轨迹三维可视化技术研究J微型电脑应用,():彭文高轻量级钻井数据三维可视化平台研究与实现J电脑知识与技术,():杨争发基于O p e n G L的井径测井数据可视化系统的设计J内蒙古石油化工,():I g o rM i l o v a n o v i c著,颛清山译 P y t h o n数据可视化编程实战M北京:人民邮电出版社,郭小攀,段天向井眼轨迹可视化技术的发展研究J特种油气藏,():刘珊珊,王小秋,鲍秀猛轻量级钻井三维可视化数据服务解决方案J西安石油大学学报(自然科学版),():D e v e l o p m e n t o f aL i g h t w e i g h t S o f t w a r e f o r DV i s u a l i z a t i o no fW e l l b o r eT r a j e c t o r i e sL IR e n z h o n g(R e s e a r c hI n s t i t u t eo fP e t r o l e u mE n g i n e e r i n gT e c h n o l o g y,S i n o p e cO i l f i e l dS e r v i c eJ i a n g h a nC o r p o r a t i o n,W u h a n,H u b e i ,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h ep r o c e s so f d e v e l o p i n g t h eF u l i n g s h a l eg a s f i e l d,a c l e a r u n d e r s t a n d i n go f t h ed i r e c t i o n a l t r a j e c t o r yo fw e l l b o r e s i s e s s e n t i a l f o r a c t i v i t i e s s u c ha s d r i l l i n gd e s i g n,g a s t e s t i n go f h y d r a u l i c f r a c t u r i n g,a n do n s i t e o p e r a t i o n W h i l e t h e r ea r ee x i s t i n g Dd i s p l a ys o f t w a r es o l u t i o n sf o rw e l l b o r et r a j e c t o r i e sd e v e l o p e db ym a j o ro i lc o m p a n i e sw o r l d w i d e,t h e ya r eo f t e ni n t e g r a t e dw i t h i nw e l l b o r ed a t am a n a g e m e n ts o f t w a r e,l i m i t i n gt h e i ra c c e s s i b i l i t yd u et os o f t w a r e a c c o u n t a n dd a t a s o u r c er e s t r i c t i o n s T oa d d r e s s t h i s,as o f t w a r ea p p l i c a t i o nh a sb e e nd e v e l o p e du s i n gt h eP y Q t G r a p hp l o t t i n ge n g i n eb a s e do n t h eP y t h o n l a n g u a g e T h i s s o f t w a r ee n a b l e s Dv i s u a l i z a t i o no fw e l l i n c l i n a t i o nd a t ao naP C,a l l o w i n gs i m u l t a n e o u sd i s p l a ya n da n a l y s i so f t r a j e c t o r yc u r v e s f o ru pt o w e l l so nas i n g l es c r e e n A d d i t i o n a l l y,i t p r o v i d e su s e r f r i e n d l yf e a t u r e ss u c ha s r o t a t i o n,t r a n s l a t i o n,a n ds c a l i n go p e r a t i o n s,o f f e r i n gc o n v e n i e n t t o o l s f o r e n g i n e e r s a n d t e c h n i c a l p r o f e s s i o n a l s i n t h e i rd a i l yw o r k K e y w o r d s:d r i l l i n gd e s i g n;I n c l i n a t i o nc u r v e;w e l l b o r e t r a j e c t o r y;Dv i s u a l i z a t i o n;P y Q t G r a p h 编辑熊敏李仁忠一种轻量化的井眼轨迹三维显示软件的开发