实现三维立体显示设计井轨道，使技术人员可以观察、分析实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的偏差，以便调整钻井工艺，达到纠斜、防斜的目的；
三维立体显示设计的靶点，可以对靶点区域进行放大，当钻井轨迹到了靶点附近时，使技术人员能够准确地观察和控制轨迹走向；
根据钻井参数采集仪器传递的数据，实现实时三维立体显示实钻轨迹，使技术人员可以随时直观地观察轨迹走向，了解钻井深度，以及轨迹穿越地层的情况。井眼轨迹作为最直观显示井眼情况、井斜控制等的重要依据，其基本特征数据就是井眼轨迹的测斜数据。然而，井眼轨迹在地下是无法用肉眼或高倍数仪器观察的，实钻井眼轨迹与设计井眼轨道之间到底偏差多少其空间形状如何一个井网井眼轨迹在空间中是否存在相碰的可能单凭大脑的空间想象是很难准确描述的，因此在这种背景下,要求我们利用计算机的可视化技术来处理这些问题。借助计算机可以实现定性、直观的显示出井眼轨迹的三维立体图。
1.2井眼轨迹三维显示技术国外研究状况 1.2.1井眼轨迹三维显示技术国外研究状况[8] 迄今为止,国外已经在这方面做了许多的研究，并取得了很好的效果。
1994年Santos等人应用Microsoft Windows 95环境下的FORTRN程序实现了井眼轨迹的三维显示，但他的表现方式比较单调，不能实现局部图像放大或图像的裁减。这之后，井眼轨迹的三维显示成了很多钻井软件的一部分。
Landmark公司的WellPlan95版提供完整的钻井工程解决方案，在业界处于领先地位，其井眼轨迹的三维显示比较单调。
Schlumberger公司的PC机上的Drilling Office系统包含井眼轨迹的三维显示模块，钻井可视化是一个用来帮助计划，模拟钻井工程的钻井办公室3D直观应用程序。它能在三维空间中显示地层面，体积，井眼轨迹，钻井目标，还有不确定性椭圆，测井曲线和沿着井轨迹的三维数据图像。其三维显示能被保存为OIOpen Inventor文件，这使得我们能用独立的0I浏览器应用程序观察它。
Paradigm公司的井眼可视化软件将地质数据与钻井数据溶为一体，该公司开发了三维的地质信息显示系统。
1996年Anderson[1]等人应用Fortran程序实现了井眼轨迹的三维显示，但是他的表现方式比较单调，且不能实现局部图像放大的功能。
Landmark公司于2001年推出一种微机版的三维可视化工具“3D Drill View”[2]，该软件将井眼轨迹安置在地质模型的背景中，满足了地质学家与钻井工程师之间协同作业的要求。该软件还集成了MWD、LWD 数据以及钻井事故的可视化， 并在SperrySun的INSITE基础上建立了井场与基地两地之间的实时决策系统。
计算机可视化技术在石油工程中已取得了长足的进步，已经深入到石油工业的许多实际工程中。
1.2.2井眼轨迹三维显示技术国研究状况 近年来,国在井眼轨迹的三维显示方面也做了许多研究。
2002年胜利油田和交大联合开发出了基于VC6.0和OPENGL的钻井轨道设计与井眼轨迹监测三维可视化系统[4]。该系统具有三维立体显示设计井轨道，地层，以及老井眼轨迹和实时的实钻井眼轨迹的功能。同时还具有对三维模型的灵活控制，可以实现对三维模型进行旋转、平移、缩放、改变填充方式等操作，使用户能够从任意角度、任意位置观察三维对象。同时，可在任意深度、以任意角度作切面，从而方便地观察相关井眼轨迹间的相对位置。
2004年石油勘探局在Windows平台下利用Visual Basic语言开发出了井斜资料处理软件,利用小队采集的连续测斜数据,自动进行处理,绘制出标准、规的数据列表、水平位移投影图、垂直剖面图及空间立体轨迹图、直观显示井眼轨迹情况。该软件包含了解编模块、信息录入界面、参数计算、图形显示、打印功能、数据导出几个部分。
近年来，国根据陆上钻井作业的特点，结合定向井技术的发展方向和目前国外定向井技术服务公司软件的特点，开发了一套适合中国陆上的Navigator[5]定向井水平井轨迹设计及计算分析系统，该系统最大特点就是Navigator提供了按轨迹测深插值和垂深插值计算，其中按垂深插值可一次性计算出相同垂深的多个轨迹点。用二维投影图和三维立体图实时显示设计井轨道与实钻井眼轨迹的变化。一旦实钻测斜数据发生变化时，同步刷新垂直剖面图、水平投影图和三维立体图，并保证自动坐标跟随的功能。但它未能实现三维立体图的旋转，移动，以及局部放大的功能。没有进行任何的井深校正，显示的实钻轨迹误差仍然较大。
1.3 本论文的主要研究容 1概述常规二维定向井轨道设计。
2概述井眼轨迹的测量及计算 3简要分析井眼轨迹的误差分析。
4井眼轨迹控制方法研究。
5井眼轨迹的三维显示软件的编制。
6井眼轨迹的三维显示技术未来展望。
. .. . 2 常规二维定向井轨道设计[11] 2.1 设计原则 定向井设计应遵循以下原则 1 应能实现钻定向井的目的。钻定向井的目的是多种多样的，或为了钻穿多套含油层系，扩大勘探成果；
或为了延长目标短的长度，增大油层的裸露面积；
或为了使老井死井复活；
或处理井下事故进行侧钻；
或受限于地面条件而移动井位；
或为节约土地二钻从式井；
或为了扑灭邻井大火而钻救援井等等。轨道设计首先要考虑实现本井的目的。
2 应有利于安全、优质、快速钻井。要注意选好造斜点，要选择硬度适中，无坍塌、缩径、高压、易漏等复杂情况的地层开始造斜.按照井斜角的大小,可将定向井分为三类井斜角在150～300的属小倾角定向井；
井斜角在300～600的属中倾角定向井；
井斜角超过600的属大倾角定向井.在可能的条件下,尽量减小最大井斜角,以便减小钻井难度.但最大井斜角不得小于150,否则井斜方位角不易稳定。在选择井眼曲率值时,要权衡造斜工具的造斜能力,减小起下钻和下套管的难度以及缩短造斜井段的长度等各方面的要求。
3要满足采油工艺的要求.在可能的情况下,减小井眼曲率,以及改善油管和抽油杆的工作条件。进入目的层井段的井斜角应尽量小点,最好是垂直井段,以利于安置电潜泵\坐封封隔器及其井下作业。
2.2 轨道类型及计算方法 按照我国钻井行业标准的规定,常规二维定向井有四种类型三段式、多靶三段式、五段式和双增式。如图2.1～图2.4所示,图中的字母K代表造斜点,b代表增斜结束点,t代表目标点,c代表五段式的降斜始点或双增式的第二次造斜点,d代表多目标井的目标终点。所有这些点称为关节点.这些关节点的参数均以相应字母为下标。
2.2.1 三段式轨道 1正常情况下,给定的条件为、、、、,所须计算的关键参数为和.按如下公式计算 2.1 2.2 2.3 2.4 2 三段式轨道的设计,有时可给定、、、，关键参数变成了和，这种情况下的计算公式如下 2.5 2.6 2.7 3 有时也可以给定、、、，而求和 2.8 2.9 2.2.2 多靶三段式 这种类型的轨道给定的条件中，没有目标点的水平位移，也就是说没有给出地面的井位。这是它与其他类型的区别之处。这种设计需要求出，确定地面上的井位，所以被称为“倒推设计法”。计算公式如下 2.10 2.11 2.2.3 五段式轨道 对于五段式轨道，只要注意用下述三式计算、、，然后代入式2.3和2.4即可求的和两个关键参数。
2.12 2.13 2.14 2.2.4 双增式轨道 双增式轨道的关键参数按如下公式计算 2.15 2.16 2.17