基于 GIS 與 X3D 的井眼軌跡三維模擬應(yīng)用

0 引言

在油田的勘探開發(fā)過程中，積累了大量井斜數(shù)據(jù)，它是對井身軌跡的數(shù)字表征，由一系列具有空間位置關(guān)系的離散點(diǎn)組成，每一個(gè)測點(diǎn)的主要參數(shù)包括斜深、井斜角、井斜方位角( 方位角) 以及垂深、位移偏移量。井斜圖是井斜數(shù)據(jù)的客觀描述及表達(dá)，是對位于地下的斜井空間形態(tài)的描述，它是一條井斜角和方位角都隨井身變化、形狀復(fù)雜的三維空間曲線，把它用三維圖形描繪出來，對定向、水平鉆井的井眼剖面設(shè)計(jì)具有重要意義。

將井斜數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為井斜圖，通常采用曲線擬合的的方法對離散的井斜數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，目前常用的石油專業(yè)軟件如 GeoMap、Petrel、Discovery 等，都能實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的繪制，但是這些軟件的成本昂貴，在僅使用少部分功能的情況下，購買這些軟件代價(jià)較高，針對此問題，本文對井眼軌跡的繪制方法進(jìn)行了詳細(xì)研究，利用 SuperMap GIS宏觀特性和 X3D 的微觀特性，實(shí)現(xiàn)了井眼軌跡的三維模擬。

1 GIS，X3D 與井眼軌跡

地理信息系統(tǒng)( 簡稱 GIS) 是在計(jì)算機(jī)軟件和硬件的支持下，運(yùn)用系統(tǒng)工程和信息科學(xué)的理論，科學(xué)管理和綜合分析具有空間內(nèi)涵的地理數(shù)據(jù)，以提供規(guī)劃、管理、決策和研究所需信息的技術(shù)系統(tǒng)。它的基本功能包括: 數(shù)據(jù)采集、檢驗(yàn)與編輯; 數(shù)據(jù)操作; 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與組織; 查詢、檢索、統(tǒng)計(jì)、計(jì)算功能; 空間分析功能; 顯示等。

X3D( eXtensible 3D，可擴(kuò)展三維) 是網(wǎng)絡(luò) 3D 聯(lián)盟( Web3D Consortium) 開發(fā)的圖形動(dòng)畫描述語言，是一個(gè)用XML 描述的 3D 文件格式的開放標(biāo)準(zhǔn)，可以在所有應(yīng)用程序之間進(jìn)行 3D 數(shù)據(jù)通信。X3D 包括 4 個(gè)部分: 內(nèi)核( 核心特征集) 、VRML 97 特征集、應(yīng)用程序接口和擴(kuò)展集。

由于油田直井、定向井、水平井?dāng)?shù)量眾多，且在地理位置上的分布都是沒有規(guī)律的，充分利用 GIS 的特點(diǎn)，將井位坐標(biāo)投影到平面地圖上，便于作業(yè)人員進(jìn)行查找定位，還可以清晰地看到每口井的詳細(xì)地理位置。而井眼軌跡的三維模擬是利用設(shè)計(jì)、實(shí)鉆過程中的地下空間數(shù)據(jù)( x，y z) 進(jìn)行曲線空間展示，具有空間性和隱蔽性。利用 X3D 技術(shù)和 VRML 的語法結(jié)構(gòu)，通過瀏覽器執(zhí)行程序來實(shí)現(xiàn)井眼軌跡的三維空間模擬展示。因此，井眼軌跡的模擬實(shí)現(xiàn)了從整體到局部的二三維應(yīng)用相結(jié)合。

2 井眼軌跡三維模擬的設(shè)計(jì)思路

2.1 體系結(jié)構(gòu)

井眼軌跡的繪制結(jié)構(gòu)采用 B /S 結(jié)構(gòu)( 如圖 1 所示) ，結(jié)構(gòu)分三層即客戶端層、服務(wù)器層、后臺(tái)數(shù)據(jù)層。數(shù)據(jù)庫層主要由矢量數(shù)據(jù)、影像數(shù)據(jù)、井位坐標(biāo)數(shù)據(jù)、井基本屬性數(shù)據(jù)、X3D( * . x3d) 文件和 JavaScript 腳本組成?？蛻舳擞脩敉ㄟ^瀏覽器向服務(wù)器( Web 服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器)發(fā)出請求，請求下載用戶請求的地圖數(shù)據(jù)和 X3D 三維場景文件，然后利用 FLEX 顯示地圖和井位，利用嵌入在 IE里的 PowerSpotLight 插件顯示三維場景。JavaScript 通過X3D 提供的 SAI( 外部場景創(chuàng)作接口) 由用戶控制直接參與交互。中間層由 Web 服務(wù)器組成，應(yīng)用服務(wù)器接受客戶端的請求從 X3D 文件中提取三維數(shù)據(jù)，經(jīng)過加工處理，然后返回客戶端。另外 Web 服務(wù)器通過監(jiān)聽用戶對三維場景操作的事件，給用戶提供事件操作所需要的文件或事件代碼傳送到客戶端，繪制出井眼軌跡。