[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

本發明提供了一種基于過程控制的井眼軌跡控制系統，由井眼軌跡設計、導向工具特性設計、井眼軌跡監測、導向工具特性監測、導向工具特性曲線繪制、導向工具特性評價、井眼軌跡評價和導向工具特性調整等8個單元構成。通過揭示導向工具的定向造斜特性與井眼軌跡的空間撓曲形態之間的相互作用及約束關系，形成了基于導向工具的定向造斜特性來控制井眼軌跡的技術方法；提供了導向工具的定向造斜特性曲線的繪制方法，便于隨鉆監測和評價導向工具的實際定向造斜特性，實現了井眼軌跡過程控制的有形化和可視化。本發明適用于各種導向鉆井方式及井眼軌跡模型，可用于各種復雜結構井的設計與施工。

技術領域

本發明涉及石油鉆井中的井眼軌跡控制，具體而言，涉及基于過程控制的井眼軌跡控制系統。

背景技術

目前，普遍使用井眼軌跡的垂直投影圖、水平投影圖、三維軌跡圖等監測井眼軌跡，以對比分析實際井眼軌跡與設計井眼軌跡的符合情況。然而，井眼軌跡控制的目標是控制井眼軌跡的井斜角、方位角及其變化規律，其技術途徑是控制導向工具的定向造斜特性。因此，現有技術只專注于對井眼軌跡的井斜角、方位角等參數的控制，缺少對導向工具的定向造斜特性的監測和控制，致使技術手段與控制目標之間相脫節。此外，現有技術主要適用于滑動導向鉆井及空間圓弧模型，對于旋轉導向鉆井等其它導向鉆井方式及井眼軌跡模型有局限性。

因此，亟需解決井眼軌跡的過程控制問題，建立導向工具定向造斜特性的監測和控制系統，從而提供有效控制井眼軌跡的技術手段。

發明內容

本發明為解決上述技術問題，提供了一種基于過程控制的井眼軌跡控制系統其特征在于，該系統包括以下單元：

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、方位角等參數；

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、方位變化率等參數；

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，當二者偏差較小時(在工程允許誤差范圍內)繼續鉆進，當二者偏差較大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、工具面角等定向造斜特性，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。

在一個實施例中，根據本發明的基于過程控制的井眼軌跡控制系統，基于導向工具定向造斜特性和井眼軌跡參數等兩方面因素，來監測和評價實際值與設計值的符合情況。當實際值與設計值超出工程允許誤差范圍或者預設值時，則調整導向工具的定向造斜特性，否則繼續進行鉆井作業。

在一個實施例中，根據本發明的基于過程控制的井眼軌跡控制系統，對于導向工具的定向造斜特性，提供了設計值和實際值等兩套求取方法，其中設計值基于設計井眼軌跡來求取，實際值基于實際井眼軌跡來求取。由于不同井眼軌跡模型的特征不同，而且設計井眼軌跡和實際井眼軌跡的已知數據不同，所以導向工具定向造斜特性的設計值和實際值的求取方法也不同，其中所述井眼軌跡模型包括空間圓弧模型、自然曲線模型、圓柱螺線模型。