[發明專利]一種中靶優先著陸控制的通用導向鉆井方法

有效

• 申請號: 201310287460.2
• 申請日: 2013-07-10
• 公開（公告）號: CN103883307B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 劉修善
• 申請（專利權）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研究院
• 主分類號: E21B44/00
• 分類號: E21B44/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 吳大建,劉華聯

技術領域

本發明涉及石油鉆井工程技術，尤其涉及一種中靶優先著陸控制的通用導向鉆井方法。

背景技術

井眼軌跡控制是一個復雜的多擾動控制過程，要使實鉆軌跡與設計軌道完全吻合是不可能的，工程上允許二者之間存在一定的誤差。當二者誤差較大時，則需要修正設計從當前井底到靶點的井眼軌道。這種修正軌道（也稱待鉆井眼）設計主要有兩種方案：一是中靶控制方案，中靶控制方案只要求擊中給定的靶區，而對進入靶區的井斜角和方位角沒有嚴格的限制；二是軟著陸控制方案，軟著陸控制方案既給定了入靶位置，也給定了入靶方向。

無論是中靶控制方案還是軟著陸控制方案，現有技術至少需要2個井段甚至多達5個井段，而每個井段可能會采用不同的導向鉆井方式和工藝技術參數，并且需要進行若干次的起下鉆。在鉆井施工過程中，鉆頭距離靶區窗口越近，其軌跡控制要求越高。水平井著陸控制的關鍵階段往往位于距靶區窗口數十米的范圍內，此時不僅要滿足著陸入靶要求，還應盡量采用最簡單的工藝及工序，減少施工難度，提高井身質量。

目前，已有一些關于定向井中靶控制和水平井軟著陸控制的設計方法，但是現有技術存在以下缺點：（1）鉆井工藝復雜，需要多個井段才能實現著陸入靶；（2）對于定向井、水平井等不同的井型，需要采用不同的著陸控制方案及其設計方法，沒有適用于不同井型的通用控制方法；（3）對于滑動導向鉆井、旋轉導向鉆井等不同的導向鉆井方式，需要分別提供不同的著陸控制方法，沒有適用于不同導向鉆井方式的通用控制方法；（4）沒有適用于復合導向鉆井的著陸控制方法，也沒有著陸控制方案的優化方法。

發明內容

本發明針對現有技術的缺點，提出了一種中靶優先著陸控制的通用導向鉆井方法。該方法包括以下步驟：

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

S102、在靶平面上選定入靶點（e）的位置，計算入靶點（e）的空間坐標，所述空間坐標是指井口坐標系下的北坐標、東坐標和垂深坐標；

S103、建立著陸軌跡的約束方程，按著陸控制的導向鉆井工藝求解所述約束方程，得到著陸軌跡的軌跡特征參數和井段長度；

S104、基于所述井底點（b）的軌跡參數、著陸軌跡的軌跡特征參數和井段長度，計算入靶方向，所述入靶方向包括入靶井斜角和方位角，如果入靶方向滿足工程要求，則著陸軌跡的控制方案可行，執行下一個步驟，否則，調整入靶點位置并返回到步驟S102，重復執行步驟S102到S104以獲得滿足工程要求的入靶方向；

S105、繼續優化著陸控制方案，用縱橫網格線將靶區窗口劃分成多個網格單元，分別將每個縱橫網格線的交點作為一個入靶點位置，然后采用步驟S102到步驟S104的方法計算各入靶位置所對應的入靶方向，結合工程實際綜合考慮入靶位置和入靶方向選出較優的入靶區域，進一步細化網格線，不斷優化著陸控制方案，從而確定出最優的著陸控制方案；

S106、根據所述最優的著陸控制方案，按相應的井眼軌跡模型計算著陸軌跡的分點參數，并以圖表形式輸出設計結果，作為水平井著陸控制施工的依據。

根據本發明的一個實施例，在執行步驟S102時，采用如下公式計算所述入靶點（e）在井口坐標系下的空間坐標：