[發明專利]恒工具面角曲線井眼軌道設計方法

在審

• 申請號: 201710342483.7
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN107133413A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 唐雪平;洪迪峰;盛利民;竇修榮;王家進;高文凱;王鵬;彭烈新;滕鑫淼;呂海川;陳文藝;曹沖
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團公司;中國石油集團鉆井工程技術研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 李振文

1.一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，包括：

步驟1，軌道模型選擇步驟，用于根據井眼軌道設計和控制需要，選擇軌道設計模型；

步驟2，基礎數據確定步驟，用于給定井眼軌道設計的起始點和目標點的已知數據，所述已知數據包括：起始點坐標(X_S，Y_S，Z_S)及方向(α₁，φ₁)，目標點坐標(X_T，Y_T，Z_T)；

步驟3，數據計算分析步驟，根據確定的已知數據，計算出起始點和目標點間的空間距離L和起始點到標點的最小井眼曲率K_min；若三段制軌道目標點在起始點切線上或五段制軌道起始點和目標點切線共線時，則穩斜鉆到目標點，然后執行步驟8，否則繼續順序執行步驟4；

步驟4，求解方式確定步驟，選擇確定設計參數，確定求解組合方式，求解未知參數；

步驟5，已知參數給定步驟，根據軌道設計和控制需求，給定步驟4參數L₁、L₂、L₃、K₁、K₂中選擇的已知變量；

步驟6，變量初值計算步驟，按對應空間斜平面軌道設計模型進行求解，將其結果作為恒工具面角軌道設計模型求解變量的初值；

步驟7，軌道模型確定步驟，應用擬牛頓法求解恒工具面角軌道設計模型，若無解，轉步驟5調整已知參數，或轉步驟4重新選擇參數求解方式；

步驟8，軌道參數確定步驟，求出未知參數后，按恒工具面角軌道模型計算節點的井眼軌道參數，包括井深，井斜角、方位角和坐標數據。

2.根據權利要求1所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，所述步驟2中，當所述軌道設計模型為雙恒工具面角軌道設計模型時，所述確定的參數包括目標點方向(α₃，φ₃)；其中，α₃、φ₃分別為目標點井斜角和方位角；

當所述軌道設計模型為單恒工具面角軌道設計模型時，限定目標點井斜角或方位角，并且確定的參數包括目標點的井斜角α₂或方位角φ₂。

3.根據權利要求1所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，所述步驟2中，對于側鉆井或井眼軌道調整設計，通過測斜數據處理方法得到設計起始點的數據。

4.根據權利要求1所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，所述步驟4中，對于單恒工具面角軌道設計模型，在3個設計參數L₁、L₂、K₁中，可任選2個為已知參數，求解另一參數；式中，直線段L₁、直線段L₂、K₁為曲線段1的井眼曲率。

5.根據權利要求4所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，限定目標點的井斜角α₂或方位角φ₂，任選L₁、L₂、K₁中一個為已知參數，求解另外兩個參數。

6.根據權利要求1所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，所述步驟4中，對雙恒工具面角軌道設計模型，在5個設計參數L₁、L₂、L₃、K₁、K₂中，任選4個為已知參數，求解另一參數；式中，直線段L₁、直線段L₂、直線段L₃、K₁為曲線段1的井眼曲率，K₂為曲線段2的井眼曲率。

7.根據權利要求1所述的一種恒工具面角曲線井眼軌道設計方法，其特征在于，所述步驟4中，對雙恒工具面角軌道設計模型給定設計參數L₁、L₂、L₃，并令K₁＝K₂，求解K₁、K₂；式中，K₁為曲線段1的井眼曲率，K₂為曲線段2的井眼曲率。