[發(fā)明專利]一種變曲率井眼軌道設(shè)計的工程求解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711284391.4
• 申請日: 2017-12-07
• 公開（公告）號: CN108153941B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊全枝;于小龍;張曉斌;萬鑫;馬振鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西延長石油（集團(tuán)）有限責(zé)任公司研究院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 西安億諾專利代理有限公司 61220
• 代理人: 賀珊

1.一種變曲率井眼軌道設(shè)計的工程求解方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)確定變曲率井眼軌道設(shè)計方程；

(2)根據(jù)步驟(1)得到變曲率井眼軌道的離散軌道數(shù)據(jù)；

(3)根據(jù)步驟(2)離散軌道數(shù)據(jù)，采用逐步二分法將井眼軌道數(shù)據(jù)分段，再用多圓弧進(jìn)行逼近；

(4)根據(jù)步驟(3)結(jié)果，形成由系列多圓弧組成的恒曲率軌道代替原變曲率井眼軌道，形成變曲率井眼軌道設(shè)計的工程解；

其中，所述的步驟(1)中變曲率井眼軌道設(shè)計指非圓弧曲線設(shè)計，主要包括：擺線、懸鏈線、擬懸鏈線、側(cè)位懸鏈線、側(cè)位拋物線及修正懸鏈線法；

其中，所述的步驟(3)中根據(jù)步驟(2)離散軌道數(shù)據(jù)，采用逐步二分法將井眼軌道數(shù)據(jù)分段，然后再用多圓弧進(jìn)行逼近主要包括以下步驟：

多圓弧逼近

①計算P1和P2兩點(diǎn)的切線t1、t2

大位移井增斜段軌道變曲率設(shè)計的非圓弧曲線具有相同的凹凸性和單調(diào)性；假定非圓弧曲線的方程為F(s，h)＝0，設(shè)分割后得到的一段代數(shù)曲線起點(diǎn)為P₁，終點(diǎn)為P₂，則過P₁＝(s₁，h₁)的切線方程t₁為

F_s(s₁，h₁)(s-s₁)+F_h(s₁，h₁)(h-h₁)＝0 (1)

同理可確定P₂＝(s₂，h₂)的切線方程t₂為

F_s(s₂，h₂)(s-s₂)+F_h(s₂，h₂)(h-h₂)＝0 (2)

②確定公切點(diǎn)P、多圓弧L1、L2

為使多圓弧的曲率變化最小，P_t為t₁和t₂的交點(diǎn)，P點(diǎn)為ΔP₁P_tP₂的內(nèi)心，P₁P，PP₂分別是ΔP₁P_tP₂的角平分線；由式(1)、(2)得到t₁和t₂的交點(diǎn)P_t

這時P的坐標(biāo)為

多圓弧的相對曲率半徑如下

多圓弧的兩個圓心坐標(biāo)分別為

由上確定多圓弧的半徑R₁、R₂的長度及圓心O₁、O₂的位置，再通過計算每個圓弧的起始圓心角位置得出逼近曲線的算法；

2分段逼近誤差分析

①首先將非圓弧曲線F(s，h)＝0上的節(jié)點(diǎn)P_i，P_i+1之間n等分，計算各分點(diǎn)的坐標(biāo)

②判斷分點(diǎn)P_ik所對應(yīng)的圓弧，當(dāng)s_ik＜s_P時屬于第一段，反之屬于第二段；

③計算法向誤差，通過每段圓弧的圓心到分點(diǎn)的距離減去該圓弧的半徑來計算該誤差

其中為相應(yīng)圓弧的圓心；

由此得到多圓弧逼近代數(shù)曲線的各誤差值，若逼近誤差e_t＜δ，則計算過程終止，否則采用逐步二分法將原代數(shù)曲線段再分段，然后再用多圓弧進(jìn)行逼近，直至誤差滿足精度。