[發(fā)明專利]一種基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的水平井方向優(yōu)先著陸控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310146414.0
• 申請日: 2013-04-24
• 公開（公告）號: CN103883251A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉修善
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B47/02
• 代理公司: 北京聿宏知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;劉華聯(lián)

1.一種基于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的水平井方向優(yōu)先著陸控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

S101、根據(jù)隨鉆測量所獲取的測斜數(shù)據(jù)，按實際使用的導(dǎo)向鉆井工藝，采用外推法計算井底點(b)的軌跡參數(shù)，所述軌跡參數(shù)包括所述井底點(b)的井斜角、方位角和空間坐標(biāo)；

S102、建立旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井條件下的著陸軌跡約束方程，形成著陸軌跡與靶區(qū)的約束關(guān)系，作為著陸控制方案的設(shè)計條件；

S103、在工程實際允許的方位角范圍內(nèi)選取入靶方位角，根據(jù)著陸軌跡的約束方程以及所選的入靶方位角和所述井底點(b)的軌跡參數(shù)，按圓柱螺線軌跡模型設(shè)計著陸軌跡的水平投影圖，得到著陸軌跡在水平投影圖上的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，所述著陸軌跡在水平投影圖上的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括曲率、水平投影長度和入靶點(e)在靶點坐標(biāo)系下的橫坐標(biāo)；

S104、在工程實際允許的井斜角范圍內(nèi)選取入靶井斜角，根據(jù)著陸軌跡的約束方程以及所選取的入靶井斜角、所述井底點(b)的軌跡參數(shù)和著陸軌跡的水平投影長度，設(shè)計著陸軌跡的垂直剖面圖，得到著陸軌跡在垂直剖面圖上的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，所述著陸軌跡在垂直剖面圖上的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)包括曲率、井段長度和入靶點(e)在靶點坐標(biāo)系下的縱坐標(biāo)；

S105、根據(jù)所求得的入靶點(e)在靶點坐標(biāo)系下的坐標(biāo)判別所述入靶點(e)是否位于靶區(qū)范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行下一個步驟，如果否，則調(diào)整入靶方向并重復(fù)步驟S103和步驟S104，直到滿足所選的入靶方向?qū)?yīng)的入靶位置位于靶區(qū)范圍內(nèi)為止；

S106、繼續(xù)優(yōu)化著陸控制方案，用縱橫網(wǎng)格線將井斜角和方位角的允許范圍劃分成若干個單元，將每個縱橫網(wǎng)格線的交點作為一個入靶方向，采用步驟S103到S104的方法計算出各入靶方向所對應(yīng)的入靶位置，綜合考慮所述入靶方向和入靶位置，選取較優(yōu)的入靶方向區(qū)域，進(jìn)一步細(xì)劃網(wǎng)格線，不斷優(yōu)化著陸控制方案，得到最優(yōu)的著陸控制方案；

S107、根據(jù)所述最優(yōu)的著陸控制方案，按圓柱螺線模型計算著陸軌跡的分點參數(shù)，并以圖表形式輸出設(shè)計結(jié)果，作為水平井著陸控制施工的依據(jù)。

2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下步驟建立旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井條件下的著陸軌跡約束方程：

S201、建立以首靶點(t)為原點的靶點坐標(biāo)系t-xyz，其中，x軸鉛垂向上，y軸水平向右，z軸為靶平面的法線方向；

S202、建立靶點坐標(biāo)系t-xyz與井口坐標(biāo)系O-NEH的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

N=Nt-ysinφzE=Et+ycosφzH=Ht-x]]>

式中，N_t、E_t、H_t分別為首靶點(t)的北坐標(biāo)、東坐標(biāo)和垂深坐標(biāo)，φ_z為靶平面的法線方位；

S203、建立旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井條件下的著陸軌跡方程：

α＝α_b+κ_vΔL

φ＝φ_b+κ_hΔS

其中，

式中，L為井深，α、φ分別為著陸軌跡上任一點處的井斜角和方位角，N、E、H、S分別為著陸軌跡任一點處的北坐標(biāo)、東坐標(biāo)、垂深和水平長度，ΔN、ΔE、ΔH、ΔS分別為著陸軌跡上任一點距井底點(b)的增量，α_b、φ_b分別為井底點(b)的井斜角和方位角；

S204、建立旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井條件下的著陸軌跡的約束方程，由于入靶點(e)是著陸軌跡與靶平面的交點，所以入靶點(e)的軌跡參數(shù)應(yīng)滿足以下方程：

Nt-yesinφz=Nb+ΔNb,eEt+yecosφz=Eb+ΔEb,eHt-xe=Hb+ΔHb,e]]>

式中，N_b、E_b、H_b分別表示井底點(b)的北坐標(biāo)、東坐標(biāo)和垂深坐標(biāo)，x_e和y_e為入靶點(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)。