[發明專利]處理三維繞障井的雙二維軌跡優化方法

有效

• 申請號: 201811550150.4
• 申請日: 2018-12-18
• 公開（公告）號: CN109711023B
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 顧黎明;成景民;蔣貴智;孔德宏;顧勝華;張凱;湯飛;張智君;田永崗;段志明
• 申請（專利權）人: 新疆貝肯能源工程股份有限公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00
• 代理公司: 烏魯木齊合縱專利商標事務所 65105
• 代理人: 湯建武;周星瑩

本發明涉及石油天然氣鉆井技術領域，是一種處理三維繞障井的雙二維軌跡優化方法，第一步，包括提取三維繞障井的井眼曲率和井眼扭方位的方位角；第二步，對需要將三維繞障井鉆進軌跡轉換為雙二維鉆進軌跡的定向井進行優化；第三步，計算第一定向段的井眼曲率；第四步，計算第一段二維軌跡投影曲線；第五步，設第一穩斜段的終點即為第二增斜段的起點，計算著陸前的第二段二維軌跡投影曲線。本發明根據已有的三維定向軌跡數據及相關地質資料為基礎，對三維定向軌跡進行雙二維軌跡的二次優化，將難度分解，實現使用常規動力螺桿鉆具配套實現旋轉導向施工，有效解決了常規旋轉導向工具不能對三維定向井直接施工的問題，同時也降低了鉆井成本。

技術領域

本發明涉及石油天然氣鉆井技術領域，是一種處理三維繞障井的雙二維軌跡優化方法。

背景技術

目前，石油鉆井的設計開發時，很多井在3000米以上增斜井段時需要大幅度的扭方位，時常設計成三維繞障井，設計數據是基于在造斜段開始使用旋轉導向設備來協助完成鉆井施工的。但是，實際實施時該旋轉導向設備嚴重匱乏，受國外技術壟斷，短時間無法滿足開發配套工具，在沒有旋轉導向等特殊工具的條件下，使用常規隨鉆儀器結合單彎螺桿動力鉆具來實現高難度的三維繞障井施工，存在設計更改困難。

發明內容

本發明提供了一種處理三維繞障井的雙二維軌跡優化方法，克服了上述現有技術之不足，其能有效解決現有的常規隨鉆儀器不能直接對高難度的三維繞障井進行施工，采用常規隨鉆儀器扭方位存在施工難度巨大的問題。

本發明的技術方案是通過以下措施來實現的：一種處理三維繞障井的雙二維軌跡優化方法,包括以下步驟：

第一步，根據三維繞障井的井口坐標、目標靶點坐標、地面海拔、補心高、磁偏角、收斂角，確定三維繞障井的設計投影圖，提取三維繞障井的井眼曲率和井眼扭方位的方位角；

第二步，對需要將三維繞障井鉆進軌跡轉換為雙二維鉆進軌跡的定向井進行優化；

第三步，選擇二維軌跡定向段的造斜點位置，根據采用鉆具的組合造斜能力，確定第一直井段最大井斜角和第一增斜段段長，計算第一定向段的井眼曲率；

第四步，計算二維軌跡第一定向段的井深，確定第一穩斜段的段長，計算第一段二維軌跡投影曲線；

第五步，設置第一穩斜段的終點即為第二增斜段的起點，計算著陸前的第二段二維軌跡投影曲線。

下面是對上述發明技術方案的進一步優化或/和改進：

上述第二步中，還包括判斷將三維繞障井鉆進軌跡轉換為雙二維鉆進軌跡進行優化的過程，判斷條件如下：

(1)三維繞障井的井眼曲率是否大于限定門限值Kmax；

(2)井眼扭方位的方位角是否大于工具可實現的定向增斜最大扭方位角φmax；

若同時滿足井眼曲率大于設定門限值且井眼扭方位的方位角大于最大扭方位角，則進入第三步進行雙二維軌跡優化，若不滿足，則結束。

上述第三步中，計算二維軌跡定向段的井眼曲率，公式如下：

其中，Q為井段最大井斜角，L為增斜段段長。

上述第五步中，計算得到第二段二維軌跡投影曲線，包括以下過程：

(1)根據采用的鉆具組合造斜能力，確定第二定向段最大井斜角和第二增斜段段長，計算第二定向段的井眼曲率；

(2)計算二維軌跡第二定向段的井深，確定第二穩斜段的段長，計算第二段二維軌跡投影曲線。