CN114758056A - 井筒三维可视化方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种井筒三维可视化方法及装置，其中方法包括：获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。本发明可以实现井筒的三维可视化，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。
Description
技术领域
本发明涉及油田钻井技术领域，尤其涉及井筒三维可视化方法及装置。
背景技术
随着石油工业的不断发展和油气勘探开发难度的不断增大，石油勘探开发工业已逐渐转向开发油层更薄、物性更差、非均质性强等难度大的油气藏，大位移定向井、超薄油层水平井、多分支定向井等复杂结构井应用逐年增多。在这些特殊工艺井的施工过程中，需要及时掌握钻头所钻穿的岩层性质，快速准确找到储集层，从而指导施工人员控制钻头始终穿行在储层中，以便最大限度地提高储层暴露面积。同时，由于开发难度大，钻井事故复杂频发成为制约我国复杂地质条件如深井、超深井钻井提速提效的主要因素，清楚认识井下钻井环境是成功提高钻井效率的关键。即在工程事故发生的早期，给出某种程度、某种意义上的报警或警示，并采取相应的解决措施，可有效预防和控制事故的发展，最大限度地减少损失。因此，实时监控更多井下实时工程及地质参数，如井眼压力、温度、振动、扭矩等，并对井筒进行可视化，可有效保障井控安全、预防复杂事故发生，具有重要意义。
现有的井筒三维可视化技术主要针对回放数据处理，只能在钻井结束后回放数据再进行三维数据还原，无法实现实时全面地展示井筒三维结构，难以为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供参考。因此，亟需一种可以克服上述问题的井筒三维可视化方案。
发明内容
本发明实施例提供一种井筒三维可视化方法，用以实现井筒的三维可视化，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考，该方法包括：
获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
本发明实施例提供一种井筒三维可视化装置，用以实现井筒的三维可视化，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考，该装置包括：
信息获得模块，用于获得传感器采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
坐标确定模块，用于根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
曲线拟合模块，用于根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
模型建立模块，用于根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
图像映射模块，用于根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
本发明实施例还提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述井筒三维可视化方法。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述井筒三维可视化方法的计算机程序。
相比于现有技术中针对回放数据处理，在钻井结束后回放数据再进行三维数据还原的方案而言，本发明实施例通过获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。本发明实施例通过传感器实时采集各测试点的工程参数信息和地质参数信息，并对各单独测试点的信息进行处理，根据工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标并进行二维平滑曲线拟合，然后根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型，并根据地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至三维井筒数字孪生模型，从而实现实时井筒模型还原，无需在钻井结束后进行回放数据，可节约钻井成本，提高钻井速度，实现井筒的三维可视化，减少井下复杂事故等风险，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：
图1为本发明实施例中井筒三维可视化方法示意图；
图2为本发明实施例中各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标确定方法示意图；
图3～图5为本发明实施例中井筒三维可视化方法示意图；
图6为本发明实施例中井筒三维可视化装置结构图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如前所述，现有的井筒三维可视化技术主要针对回放数据处理，只能在钻井结束后回放数据再进行三维数据还原，无法实现实时全面地展示井筒三维结构，难以为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供参考。
数字孪生技术(Digital Twin)是充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，集成多学科、多物理量、多尺度、多概率的仿真过程，在虚拟空间中完成映射，从而反映相对应的实体装备的全生命周期过程。从仿真的视角，可解释为：针对物理实体建立相对应的虚拟模型，并模拟物理实体在真实环境下的行为。数字孪生可以被视为一个或多个重要的、彼此依赖的装备系统的数字映射系统。带有回路反馈的全生命跟踪，才是真正的全生命周期概念。这样，就可以真正在全生命周期范围内，保证数字与物理世界的协调一致。各种基于数字化模型进行的各类仿真、分析、数据积累、挖掘，甚至人工智能的应用，都能确保它与现实物理系统的适用性。
油服各种装备建造和服务，可以应用数字孪生技术先进行仿真建模，再投入生产。目前较为成熟的应用是BP公司产品APEX油田生产模拟与监控系统，一种利用集成资产模型的生产优化工具，也是一种用于现场的、强大的监控工具，能够及时发现问题，避免对生产造成严重的负面影响。这种尖端的模拟与监视系统，利用孪生体模拟与监视系统，能够以数字形式重现真实世界设施的每个元件，快速模拟复杂的石油管道网络即将发生的事情。通过将模型与实际数据配对，每小时都可进行异常情况的检测，并且可以模拟分析作业的影响因素，以向工程师展示如何调整流速、压力以及其他参数，从而安全地优化生产。
为了实现井筒的三维可视化，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考，本发明实施例提供一种井筒三维可视化方法，如图1所示，该方法可以包括：
步骤101、获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
步骤102、根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
步骤103、根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
步骤104、根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
步骤105、根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
由图1所示可以得知，本发明实施例通过获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。本发明实施例通过传感器实时采集各测试点的工程参数信息和地质参数信息，并对各单独测试点的信息进行处理，根据工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标并进行二维平滑曲线拟合，然后根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型，并根据地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至三维井筒数字孪生模型，从而实现实时井筒模型还原，无需在钻井结束后进行回放数据，可节约钻井成本，提高钻井速度，实现井筒的三维可视化，减少井下复杂事故等风险，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。
本发明实施例中采用的井筒数字孪生技术是通过井下实时钻进的钻柱自身参数(地质参数信息)，以及钻柱中测量仪器所携带的多种传感器所测得的数据(工程参数信息)，将钻井井筒的实时工作情况转换为数字化井筒，并在地面服务器上加以展示，其本质是根据多种测量参数的三维还原。由于具备实时高速数据传输通道，因此可以对模型加以反馈校正，实现回路反馈的全生命跟踪，即可得到真实的实时井筒孪生的信息，可配合随钻成像伽马测井、随钻多参数测井等工具，是井筒三维可视化的新技术，具有重要的意义。
实施例中，获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马。根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标。
具体实施时，根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，包括：根据所述工程参数信息，采用最小曲率法确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标。具体的，将井下传感器测得的井斜、方位角、垂深等数据，通过变换转化为笛卡尔坐标系下的(x，y，z)，比较常用的计算方法有：正切法、平均角法、平衡正切法、圆柱螺旋法和最小曲率法等。正切法、平均角法和平衡正切法是假设相邻两个测试点之前的连线为直线或折线，圆柱螺旋法和最小曲率法是将相邻两个测试点之间的连线视为一条平面曲线。由于井眼轨迹实际上是一条空间曲线，因此基于平面曲线的圆柱螺旋法和最小曲率法比基于直线的正切法、平均角法和平衡正切法更精确。
图2为本发明实施例中各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标确定方法示意图。本实施例中，采用最小曲率法计算，设有井段ab，a和b分别为两个测试点，L1、L2为a、b两点垂深数据，α1、α2为a、b两点井斜数据，β1、β2为a、b两点方位角数据，a点在笛卡尔坐标系下的坐标为(Xa，Ya，Za)，则按如下公式计算b点在笛卡尔坐标系下的坐标(Xb，Yb，Zb)：
实施例中，根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合，根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型。
具体实施时，圆柱体还原法是利用圆柱体拼接构建井筒模型的方法，其基本原理为：以实际测得的钻井井眼轨迹上相邻两个测试点的连线为垂线，以这两个测试点为上、下圆的圆心，在两个测试点之间建立圆柱体，即可形成最终的井筒模型。具体的，设井筒半径为r，两个测试点的空间坐标为Pa(Xa，Ya，Za)，Pb(Xb，Yb，Zb)，则以Pa为上测试点，Pb为下测试点绘制出的圆柱体如图3所示。但对于复杂水平井，以此方式还原形成的多个圆柱体将会有交界面问题，如图4所示，修正交接处较为困难。因此，采用先将多个测量平滑处理，拟合出二维曲线的方法，再进行圆柱体还原，曲线拟合可采用SG最小二乘法滤波或三次样条插值曲线滤波，最终将每两个中值点的连线拟合成光滑曲线，在此曲线的基础上，采用圆柱体还原，可得到最终平滑井筒模型。
本实施例中，根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合，包括：根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
具体实施时，采用Savitzky-Golay滤波(SG滤波)，是基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波方法，主要优点在于拟合曲线光滑，便于后续还原井筒模型，但不保证经过所有实际采样点，可用于钻井振动大、误差较大的数据点情况。考虑一组以n＝0为中心的2M+1个数据，可以按如下多项式进行拟合：
其中，ak为多项式的系数，n为数据点序号，k为拟合计算次数，N为多项式的阶数，p(n)为多项式拟合函数。
最小二乘残差计算公式如下：
其中，εN为残差，p(n)为上述公式拟合后数据点，x[n]为原数据点，M为数据点数目。
进而，采用卷积运算的方式实现：
其中，y(n)为对应滤波后的数值，h[m]为单位脉冲响应。
本实施例中，根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合，包括：根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用三次样条曲线滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
具体实施时，采用三次样条曲线滤波算法，主要特征为：曲线拟合保证经过原始采样点，绘制的曲线将出现折点，不完全圆滑，但保证经过原始点，适用于原始采样点精确的情况。假设有以下节点：x:a＝x0<x1<…<xn＝b，y:y0，y1…yn，样条曲线S(x)是一个分段定义的公式。给定n+1个数据点，共有n个区间，三次样条方程满足以下条件：
1、在每个分段区间[xi，xi+1](i＝0,1,…,n-1，x递增)，S(x)＝Si(x)都是一个三次多项式；
2、满足S(x)＝yi，(i＝0,1,…,n)；
3、S(x)，导数S’(x)，二阶导数S”(x)在[a,b]区间都是连续的，即S(x)曲线是光滑的。
所以n个三次多项式分段可以写作：
Si(x)＝ai+bi(x-xi)+ci(x-xi)2+di(x-xi)3，i＝0,1,…,n-1
其中ai，bi，ci，di代表4n个未知系数。
实施例中，根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
具体实施时，根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型，包括：将测井成像图作为纹理数据源，将井筒模型作为空间三维物体，根据所述地质参数信息将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
本实施例中，井壁地质成像参数将采用纹理映射技术，以二维伽马成像图作为纹理数据源，以井筒模型作为空间中的三维物体，把测井成像图映射到三维井筒模型的井壁上，最终将测井信息显示到相应地层深度位置的井壁上，可更形象直观地观察井轨迹信息、地层信息以及钻遇地层情况，实现测井信息与井筒模型的融合显示。对于由岩石、沙石等构成的特殊地层，地层表面图案比较复杂，而且种类繁多，因此，首先利用其他图案编辑软件建立需要的地层表面图案，然后将做好的纹理图案映射到正确的地层上，就可以得到需要的地层。
本实施例中，纹理映射主要分为两个部分，一是二维图像的纹理获取，二是建立纹理映射过程的函数。二维图像纹理获取过程中，待处理的二维图像格式有.PNG、.BMP或.JPG等。建立纹理映射过程函数是纹理映射的关键步骤，就是把处理好的二维图片与立体图形建立一种对应的映射关系，即把二维图上的像素值根据三维立体图中的高度变化，相应的增加一个Z轴坐标值，使之映射到三维图形上。以二维纹理映射为例，要想把二维图像映射到三维物体的表面，就要对物体表面进行参数化，需要建立二维的纹理坐标，和三维的立体空间坐标(x，y，z)之间的对应关系，才能够反求物体表面的参数，最后根据二维像素值(u，v)的坐标得到此处纹理值的大小。
例如：圆柱面的纹理映射，因为圆柱面的参数方程已知，所以能够根据定义得到纹理映射函数。若参数方程如下所示：
其中，u为二维作标的横坐标，v为二维坐标的纵坐标。
那么，对于给定的圆柱面上一点(x，y，z)，由下列公式即可反求出所求的参数：
依据计算得到的(u，v)值，该位置对应的纹理值便可以求出，即实现了圆柱面的映射。
实施例中，如图5所示，整套井筒三维可视化方案的实现包括地面数字孪生井筒软件单元、地面高速数据采集计算单元，井下信息高速传输单元，井下信息采集单元和井下控制工具。地面数字孪生井筒软件单元主要指的是地面三维数字展示软件，可采用3D Max、OpenGL、OIV、Matlab等工具绘制。井下信息高速传输单元主要完成井下数据信息高速双向实时传输功能。井下信息采集单元完成井下实时多参数数据信息采集，井下控制工具完成数字孪生软件比对后，实现控制钻进过程井眼轨迹纠偏。
本实施例中，根据高速实时传输的井斜、方位、垂深等工程参数信息，参考所在井位、区块的参数信息和设计井眼轨迹信息，使用最小曲率法转换坐标为三维数字坐标，在圆柱体构建的井筒模型基础上，使用平滑算法拟合出圆柱体中心节点的平滑曲线，再通过圆柱体法，实现井筒模型还原，得到三维的井筒数字孪生模型，实时显示所钻遇地层的工程参数情况，并在地面服务器软件中以三维形式展示；根据井下随钻信息采集模块实时采集的地质参数数据信息，如随钻电阻率、方位伽马等，将二维成像数据映射到三维井筒井壁上，实现实时绘制井筒数字孪生模型，以三维形式清晰展示井下钻柱所在井筒位置的地层信息及实时钻井的井壁情况；根据实时孪生数字井筒与目标井眼轨迹的差别，结合三维模型，给出调整钻井工具方案，可包含旋转导向、地质导向、液力推进器等井下作业工具，保障钻井符合预期目标，在计算与控制模块中实现方案设计及计算结果显示。地面数字孪生井筒软件单元具备常规外设终端接口，包括但不限于USB、串口、HDMI等，可连接第三方设备。
本发明实施例基于图像映射的三维模型，具备全部三维信息，可在地面数字孪生井筒软件单元的三维井筒数字孪生模型中实现全方位三维场景虚拟漫游。在这个空间中，用户可以以任意角度观察，从而实现更全面的观察井下井筒情况的效果。三维井筒数字孪生是将制造领域的数字孪生概念用于钻井实时井筒模型还原，将传统随钻工具采集到多种工程参数与地质参数数据，通过高速双向控制的实时数据传输，将单独测点数据经过一系列算法变换与计算，还原成三维、接近真实井筒情况的数字模型，实现地面可追溯、可存储、可模拟、可控制的数字井筒，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。本发明实施例可实现井筒多种参数实时还原，通过高速信息传输通道，不断反馈数字孪生体的状态，便于实时监控井下温度、压力等工作状况，以及随钻地质参数分析，判断目标层位置，实现快速中靶。保障钻井过程实时、清晰、准确观测到井下井眼轨迹情况，按照设计井眼轨迹指导钻进，实现快速中靶。可节约钻井成本，提高钻井速度，减少井下复杂事故等风险，实现快速导向，降本增效。
本发明实施例适用于石油钻井过程中，将井下处于不同地层位置、多种类参数的数据采集传感器的数据，高速实时传输到地面数字孪生处理软件单元，采用笛卡尔坐标转换、最小曲率法、SG最小二乘法差值或三次样条差值计算出井眼轨迹曲线，还原实际井下钻头所钻出的井眼轨迹，在此基础上采用圆柱体法还原井筒三维结构，得到三维井筒数字孪生体，结合随钻实时测得的伽马成像、电阻率等地质参数数据，将这些数据映射到三维井壁上，得到带有数据信息的井下钻井井筒实时情况。配合地面VR(Virtual Reality)虚拟现实装置，即可实现地面操作人员实时、全方位、三维角度观察井下井筒的井眼轨迹及井壁情况，配合井下旋转导向或随钻控制工具，可实现实时设计井眼轨迹纠偏校正，有助于井下实时监控，指导定向井、水平井、大位移井等复杂钻井导向作业，及时纠正井眼轨迹偏离，提高钻井成功率。由于具备实时高速数据传输通道，因此可以对模型加以反馈校正，实现回路反馈的全生命跟踪，即可得到真实的实时井筒孪生的信息。通过高速双向控制的实时数据传输，将单独测点数据经过一系列算法变换与计算，还原成三维、接近真实井筒情况的数字模型，可配合随钻成像伽马测井、随钻多参数测井等工具，采用纹理映射法将成像图映射到三维井筒模型上，实现井筒三维可视化效果，配合VR等新技术配套设备，可实现地面全方位三维可视效果。可在地面系统软件中实时显示井下井筒三维数字孪生体，井壁上对应深度显示三维地质参数成像图，如果配合地面VR虚拟现实技术的三维全景漫游设备，就可以实现使用者全方位观察井筒三维全景的模拟，如同身临其境一般，可以及时、清晰地观察到井下三维井筒空间的井壁地层情况，如裂缝、地层倾斜等情况，对钻井作业过程分析、判断并加以指导，配合井下控制工具，可以实现过程控制，提高钻遇率。实现地面可追溯、可存储、可模拟、可控制的数字井筒孪生体，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种井筒三维可视化装置，如下面的实施例所述。由于这些解决问题的原理与井筒三维可视化方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不再赘述。
图6为本发明实施例中井筒三维可视化装置的结构图，如图6所示，该装置包括：
信息获得模块601，用于获得传感器采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
坐标确定模块602，用于根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
曲线拟合模块603，用于根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
模型建立模块604，用于根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
图像映射模块605，用于根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
一个实施例中，所述坐标确定模块602进一步用于：
根据所述工程参数信息，采用最小曲率法确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标。
一个实施例中，所述曲线拟合模块603进一步用于：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
一个实施例中，所述曲线拟合模块603进一步用于：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用三次样条曲线滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
一个实施例中，所述图像映射模块605进一步用于：
将测井成像图作为纹理数据源，将井筒模型作为空间三维物体，根据所述地质参数信息将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
综上所述，本发明实施例通过获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。本发明实施例通过传感器实时采集各测试点的工程参数信息和地质参数信息，并对各单独测试点的信息进行处理，根据工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标并进行二维平滑曲线拟合，然后根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型，并根据地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至三维井筒数字孪生模型，从而实现实时井筒模型还原，无需在钻井结束后进行回放数据，可节约钻井成本，提高钻井速度，实现井筒的三维可视化，减少井下复杂事故等风险，为井眼轨迹监控、井筒三维模拟、井眼防碰撞等工程应用提供重要参考。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种井筒三维可视化方法，其特征在于，包括：
获得传感器实时采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
2.如权利要求1所述的井筒三维可视化方法，其特征在于，根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，包括：
根据所述工程参数信息，采用最小曲率法确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标。
3.如权利要求1所述的井筒三维可视化方法，其特征在于，根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合，包括：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
4.如权利要求1所述的井筒三维可视化方法，其特征在于，根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合，包括：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用三次样条曲线滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
5.如权利要求1所述的井筒三维可视化方法，其特征在于，根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型，包括：
将测井成像图作为纹理数据源，将井筒模型作为空间三维物体，根据所述地质参数信息将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
6.一种井筒三维可视化装置，其特征在于，包括：
信息获得模块，用于获得传感器采集的各测试点的工程参数信息和地质参数信息，所述工程参数信息包括：井斜数据，方位角数据和垂深数据，所述地质参数信息包括：随钻电阻率和方位伽马；
坐标确定模块，用于根据所述工程参数信息，确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标；
曲线拟合模块，用于根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，进行二维平滑曲线拟合；
模型建立模块，用于根据拟合的二维平滑曲线，采用圆柱体还原法建立三维井筒数字孪生模型；
图像映射模块，用于根据所述地质参数信息，采用纹理映射法将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
7.如权利要求6所述的井筒三维可视化装置，其特征在于，所述坐标确定模块进一步用于：
根据所述工程参数信息，采用最小曲率法确定各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标。
8.如权利要求6所述的井筒三维可视化装置，其特征在于，所述曲线拟合模块进一步用于：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用基于局域多项式最小二乘法拟合的滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
9.如权利要求6所述的井筒三维可视化装置，其特征在于，所述曲线拟合模块进一步用于：
根据各测试点在笛卡尔坐标系下的坐标，采用三次样条曲线滤波算法进行二维平滑曲线拟合。
10.如权利要求6所述的井筒三维可视化装置，其特征在于，所述图像映射模块进一步用于：
将测井成像图作为纹理数据源，将井筒模型作为空间三维物体，根据所述地质参数信息将测井成像图映射至所述三维井筒数字孪生模型。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至5任一所述方法。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至5任一所述方法的计算机程序。
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