[發明專利]基于地球橢球的井間定位方法

在審

• 申請號: 201710284746.3
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN108801210A
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 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: G01C3/28
• 分類號: G01C3/28
• 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

1.一種基于地球橢球的井間定位方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、確定指北基準并基于地球橢球建立參考井和比較井的井口坐標系，其中比較井為一個或多個；

S2、以地球橢球中心為原點建立地固直角坐標系；

S3、根據所述比較井和參考井的井口點的大地坐標求取所述井口點在所述地固直角坐標系下的地固直角坐標；

S4、按預先確定的指北基準及井口坐標系來歸算所述參考井和比較井；

S5、選取參考坐標系，將所述參考井和比較井歸算到所述參考坐標系下，對于所述參考井和比較井上任一點的歸算步驟包括：

S6、基于任一點在所述井口坐標系下的坐標求取該點在所述地固直角坐標系下的地固直角坐標；

S7、基于所述地固直角坐標求取所述參考坐標系下的參考系坐標；或者

S8、聯合求取所述地固直角坐標和所述參考系坐標，用一步式算法將所述參考井和比較井從各自的井口坐標系歸算到參考坐標系下；

S9、在所述參考井上選取參考點，并按規則確定出所述比較井上的比較點，從而確定參考坐標系下所述參考點和比較點之間的相對位置，實現井間定位。

2.如權利要求1所述的基于地球橢球的井間定位方法，其特征在于，在步驟S3中，按照以下方法，求取參考井和比較井的井口點在地固直角坐標系下的地固直角坐標：

其中

式中：a為地球橢球的長半軸，單位m；b為地球橢球的短半軸，單位m；e為地球橢球的第一偏心率，無因次；R_N為卯酉圈的曲率半徑，單位m；L為大地經度，單位(°)；B為大地緯度，單位(°)；h為大地高，單位m；X、Y、Z為地固直角坐標O-XYZ下的坐標，單位m；i為油氣井序號，參考井i＝1，比較井i＝2。對于具體的地球橢球，參數a、b和e均為常數。

3.如權利要求1所述的基于地球橢球的井間定位方法，其特征在于，在步驟S1和S4中，采用真北方向作為指北基準，在參考井和比較井的各自井口坐標系下，先將方位角歸算為真方位角，然后再用真方位角計算其坐標值，便將參考井和比較井歸算到以真北為指北基準的井口坐標系下：

當參考井或比較井為設計軌道且基于地圖投影的縱橫坐標進行井眼軌道設計時，由于此時設計軌道的指北基準為網格北，所以應按如下公式將網格方位角φ_G歸算為真方位角φ，

φ＝φ_G+γ

當參考井或比較井為實鉆軌跡時，由于利用MWD等儀器所測得的方位角一般為磁方位角φ_M，所以應按如下公式將磁方位角φ_M歸算為真方位角φ，

φ＝φ_M+δ

式中：φ為真方位角，單位(°)；φ_G為網格方位角，單位(°)；φ_M為磁方位角，單位(°)；γ為子午線收斂角，單位(°)；δ為磁偏角，單位(°)。

4.如權利要求1所述的基于地球橢球的井間定位方法，其特征在于，在步驟S5～S7中，任意選取一個參考坐標系，然后將參考井和比較井分別歸算到所述參考坐標系下，以便實現井間定位。

5.如權利要求4所述的基于地球橢球的井間定位方法，其特征在于，當參考坐標系為參考井的井口坐標系時，依次使用如下計算公式，將所述比較井上任一點Q歸算到參考坐標系中：

式中：(N_2Q，E_2Q，H_2Q)為比較井上Q點在比較井井口坐標系O₂-N₂E₂H₂下的坐標，單位m；(X_Q，Y_Q，Z_Q)為比較井上Q點在地固直角坐標系下的坐標，單位m；(N_1Q，E_1Q，H_1Q)為比較井上Q點在參考井井口坐標系O₁-N₁E₁H₁下的坐標，單位m。