数字井筒是一门综合性很强的科学技术,它融合了工程力学、计算机图形学、虚拟现实技术以及石油工程等学科。数字井筒系统建设的目标是通过计算机图形及虚拟三维场景进行钻井井筒相关数据的直观模拟展示,为钻井各阶段提供精确的数据分析等辅助功能。然而,数字井筒的建设目前仍停留在相对简单的井眼轨迹展现层面,提供的有用信息非常有限,无法在钻井前、钻井时及钻井后三个钻井阶段有效指导相关地质工作。因此,研究将数据存储、智能化、模拟仿真一体化的数字井筒系统具有重要的理论和实际意义。本文结合数据库理论、数据挖掘理论及虚拟现实理论,试图从数字井筒系统的功能需求出发,实现一个智能化数字井筒系统软件。本文主要工作包括以下3个方面:(1)建立了数字井筒系统数据库。从数据库的基本理论出发,对钻探数据结构进行深入研究,完成了数字井筒系统数据库的概念模型、逻辑模型和物理模型的设计,最终创建了数字井筒系统数据库,为系统的数据挖掘和井筒模拟仿真提供了有效的规范化的数据支持。(2)实现了数据挖掘算法的融合。依据sklearn机器学习包,对数据预处理、数据挖掘模型等进行正确合理的融合。实现了数据获取、模型训练进度可视化、模型评价、模型调参、数据挖掘结果输出等功能,对井筒的数据进行充分的挖掘,增强了数字井筒系统的数据分析功能,丰富了它的信息量。(3)实现了井筒模拟仿真。从微分几何理论出发,以数据库的数据为基础,推导出了井眼轨迹三维轨迹数学模型。以此数学模型在Windows 7环境下利用C/C++和python交叉编程完成了井眼轨迹模拟、井筒模拟仿真、井筒信息可视化及界面设计和开发。