三维可视化技术及其在钻井模拟中的应用研究

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1、三维可视化技术及其在钻井模拟中的应用研究刘亭(控制理论与控制工程)指导教师：王延江教授摘要钻井模拟仿真训练需要有相应的钻井场景及井控面面的显示，以便为受训者提供一个较为逼真的钻井环境，达到模拟训练的目的。本文主要工作是将科学计算可视化技术应用于钻井模拟仿真训练，以真实地模拟钻井过程中的三维动态场景。本文的主要贡献如下：论文首先在科学计算可视化技术研究的基础上，对OpenGL(OpenGraphicsLibrary)的体系结构进行了深入探讨。OpenGL是近年发展起来的一个性能卓越的应用编程接口，它已经成为三维图形设计的

2、工业标准。论文对Windows环境下使用VisualC++及OpenGL实现三维可视化的方法进行了研究，并基于Visualc++和OpenGL开发了钻井模拟仿真系统。该仿真系统动态地模拟了钻井过程中转盘的转动、起下钻、接去单根等操作，实现了钻井过程的实时三维模拟仿真。此外，由于实际钻井设备复杂，不易进行物理仿真，因此论文还对钻井设备的3D建模与合成方法进行了研究。结合3DStudioMAX软件和OpenGL，设计并制作了复杂钻井设备的模型，极大地增强了钻井及井控模拟仿真系统功能，该技术对于其它可视化仿真系统的三维物体建

3、模和显示具有良好的借鉴作用。关键词：钻井仿真三维可视化OpenGL3D建模3D—VisualizationanditsApplicationsinDrillingSimulationLIUTing(ControlTheoryandEngineering)DirectedbyPmfcssorWANGYan-jiangAbstractDrillingsimulationtrainingneedscorrespondingdisplayofdrillingscenesandwell—controlpictures．inord

4、ertocreateavividdrillingenvironmentforthetrainees．Themainworkofthisthesisistoapply3Dscientificvisualizationtechnologytodrillingsimulationtraining，inordertosimulatethedynamicscenesofdrillingrealistically．Themaincontributionsofthisthesisaleasfollows：First，thearchi

5、tecturalstructureofOpenGL(OpenGraphicsLibrary)isdeeplydiscussed，onthebasisofresearchofVisualization．mScientificComputing(visC)．OpcnGLisanewlydevelopedexcellentapplicationprogramminginterface(APO，andithasbecometheindustrialstandardof3Dgraphicdesign．Then,the3Dvisu

6、alizationrealizingmethodsusingVisualC++andOpcnGLinW'mdowssystemalestudiedandsomedynamicdisplaysandcontrolofoperationsduringdrillingsimulation,suchasrotarytablemtating，addingandremovingstands，ctc．，alerealized．Inaddition,3Dobjectmodelingandsynthesizingalealsostudi

7、ediIlthisthesisduetothecomplexityofthedrillingequipments．3DStudioMAXandOpenGLarecombinedtogethertomakethedrillingequipmentmodels．Therefore，thefunctionofthedrillingandwell-controlsimulationsystemisenhanced．Theproposedmethodwillbeofbenefittoothervisualizationsyste

8、m．Keywords：drillingsimulation,3Dvisualization,Opent3L,3Dmodeling独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或其