[發明專利]基于過程控制的井眼軌跡控制系統

有效

• 申請號: 201710129977.7
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN108571287B
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 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;E21B47/022;E21B44/00
• 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

1.一種基于過程控制的井眼軌跡控制系統，其特征在于，所述系統包括以下單元：

井眼軌跡設計單元，其用于根據地質和工程要求設計井眼軌跡，得到井眼軌跡的設計結果，其中所述設計結果包括井深、井斜角、方位角；

工具特性設計單元，其用于根據所述井眼軌跡的設計結果，設計導向工具的定向造斜特性參數，其中所述定向造斜特性參數包括工具造斜率和工具面角；

井眼軌跡監測單元，其用于利用隨鉆測量儀器獲取實際井眼軌跡的測斜數據，其中所述測斜數據包括井深、井斜角、方位角和工具面角，并按選取的測斜計算方法計算出實際井眼軌跡的井斜變化率、方位變化率；

工具特性監測單元，其用于根據所述實際井眼軌跡數據計算導向工具的實際造斜率和工具面角；

工具特性曲線繪制單元，其用于根據所述導向工具定向造斜特性的設計值和實際值，在同一幅圖上繪制導向工具定向造斜特性的設計曲線和實際曲線；

工具特性評價單元，其用于對比和評價導向工具定向造斜特性的實際值與設計值的偏差程度，當二者偏差在工程允許誤差范圍內時繼續鉆進，當二者偏差超過工程允許誤差范圍時執行調整工具特性單元；

井眼軌跡評價單元，其用于對比和評價實際井眼軌跡與設計井眼軌跡的偏差程度，當二者偏差較小時繼續鉆進，當二者偏差較大時執行調整工具特性單元；

調整工具特性單元，其用于調整導向工具的造斜率、工具面角定向造斜特性，以補償導向工具定向造斜特性的實際值與設計值之間偏差對井眼軌跡的影響。

2.如權利要求1所述的基于過程控制的井眼軌跡控制系統，其特征在于，在井眼軌跡設計單元中，根據設計井眼軌跡的不同特征按不同計算公式獲得井眼軌跡參數：

對于空間圓弧模型，特征參數為井眼曲率κ^P和初始工具面角ω_A^P，主要井眼軌跡參數的求取方法為：

cosα^P＝cosα_A^Pcosε-sinα_A^Pcosω_A^Psinε

其中

式中，L為井深，米；α為井斜角，度；ω為工具面角，度；κ為井眼曲率，度/30米；κ_α為井斜變化率，度/30米；κ_φ為方位變化率，度/30米；ε為彎曲角，度；下標“A”表示井段始點；上標“P”表示設計參數；

對于自然曲線模型，特征參數為井斜變化率κ_α^P和方位變化率井斜角的求取方法為：

α^P＝α_A^P+κ_α^P(L^P-L_A^P)

對于圓柱螺線模型，特征參數為垂直剖面圖上的曲率κ_v^P和水平投影圖上的曲率κ_h^P，主要井眼軌跡參數的求取方法為：

α^P＝α_A^P+κ_v^P(L^P-L_A^P)

κ_α^P＝κ_v^P

κ_φ^P＝κ_h^Psinα^P

式中，κ_v為井眼軌跡在垂直剖面圖上的曲率，度/30米；κ_h為井眼軌跡在水平投影圖上的曲率，度/30米。

3.如權利要求1所述的基于過程控制的井眼軌跡控制系統，其特征在于，在工具特性設計單元中，按設計井眼軌跡來設計導向工具的定向造斜特性：

式中，α為井斜角，度；κ為導向工具的造斜率，度/30米；ω為導向工具的工具面角，度；κ_α為井斜變化率，度/30米；κ_φ為方位變化率，度/30米；上標“P”表示設計參數。