[發明專利]小井斜情況下的井眼軌跡控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201610859442.0
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN107869309B
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 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: E21B7/04
• 分類號: E21B7/04;E21B7/06;E21B44/00;E21B47/022
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 朱繪;張文娟

1.一種小井斜情況下的井眼軌跡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S101、根據地質和工程要求預先設計井眼軌跡，得到井眼軌跡的節點及分點參數，然后提取井眼軌跡上各節點及分點處的特征參數，其中所述特征參數包括井斜角、井斜變化率、方位變化率；

S102、根據所述井眼軌跡的特征參數，計算導向鉆具的工作特性參數，其中所述工作特性參數包括工具造斜率和定向方位角；

S103、根據所述工作特性參數，繪制導向鉆具的工作特性曲線；

S104、在導向鉆井過程中，隨時測量導向鉆具的實際工作特性參數，將實際與設計的導向鉆具工作特性參數繪制在同一張圖上，用以監測導向鉆具的實際工作特性是否符合設計，當導向鉆具的實際與設計工作特性偏差較大時，應校正控制方案。

2.如權利要求1所述的小井斜情況下的井眼軌跡控制方法，其特征在于，在步驟S102中，設計導向鉆具的工作特性參數時，井眼軌跡的特征參數與導向鉆具的工作參數之間的特定關系式為：

其中，α為井斜角，單位為度；φ為方位角，單位為度；κ_α為井斜變化率，單位為度/30米；κ_φ為方位變化率，單位為度/30米；κ為工具造斜率，單位為度/30米；φ_w為定向方位角，單位為度。

3.如權利要求2所述的小井斜情況下的井眼軌跡控制方法，其特征在于，在步驟S103中，繪制導向鉆具的工作特性曲線包括以下步驟：

以κ_φsinα為橫軸、以κ_α為縱軸建立直角坐標系，使得工具造斜率κ相當于極坐標系的矢徑，定向方位角φ_w相當于極坐標系的極角；

將導向鉆具的工作特性參數繪制在該坐標系上，以得到隨井深變化的工具造斜率κ和定向方位角φ_w的關系曲線。

4.如權利要求3所述的小井斜情況下的井眼軌跡控制方法，其特征在于，在步驟S104中，將實際測量的工具造斜率κ和定向方位角φ_w與設計的導向鉆具工作特性曲線繪制在同一張圖上，用以監測和控制導向鉆具的實際工作特性，從而有效地控制實鉆井眼軌跡。

5.如權利要求1-4中任一項所述的小井斜情況下的井眼軌跡控制方法，其特征在于，所述井眼軌跡特征參數適用于所有的井眼軌跡模型，所述導向鉆井過程包括滑動導向過程、旋轉導向過程和復合導向鉆井過程。

6.一種小井斜情況下的井眼軌跡控制裝置，其特征在于，所述裝置包括以下單元：

井眼軌跡設計特征參數提取單元，其用于根據地質和工程要求預先設計井眼軌跡，得到井眼軌跡的節點及分點參數，然后提取井眼軌跡上各點處的特征參數，其中所述特征參數包括井斜角、井斜變化率、方位變化率；

導向鉆具工作特性設計單元，其用于根據所述井眼軌跡的特征參數，計算導向鉆具的工作特性參數，其中所述工作特性參數包括工具造斜率和定向方位角；

導向鉆具工作特性曲線繪制單元，其用于根據所述工作特性參數，以井深為自變量，繪制導向鉆具的工作特性曲線；

導向鉆具實際工作特性監控單元，其用于在導向鉆井過程中，隨時測量導向鉆具的實際工作特性參數，將實際與設計的導向鉆具工作特性參數繪制在同一張圖上，用以監測導向鉆具的實際工作特性是否符合設計，當導向鉆具的實際與設計工作特性偏差較大時，實時校正控制方案。

7.如權利要求6所述的小井斜情況下的井眼軌跡控制裝置，其特征在于，在導向鉆具工作特性設計單元中，導向鉆具的工作特性與井眼軌跡的特征參數之間的特定關系式為：

其中，α為井斜角，單位為度；φ為方位角，單位為度；κ_α為井斜變化率，單位為度/30米；κ_φ為方位變化率，單位為度/30米；κ為工具造斜率，單位為度/30米；φ_w為定向方位角，單位為度。