[發明專利]一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法

有效

• 申請號: 201910299647.1
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110009735B
• 公開（公告）日: 2023-02-07
• 發明（設計）人: 李偉峰;曾召慶;王艷;金永輝;于小龍;楊全枝;余海棠;何亞彬;封宇航
• 申請（專利權）人: 延長油田股份有限公司
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

本發明公開了一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法，在靶點、造斜點位置確定的情況下，采用分步計算法，可直接得出直井段?第一圓弧增斜段?穩斜段?第二增斜圓弧段?水平段的軌跡參數，調整第一圓弧和第二圓弧段的曲率，即可實現理想的三維水平井軌跡，由于增斜段全部為空間圓弧曲線，因此第一增斜段只增斜，不需扭方位作業，第二增斜段可邊增斜邊扭方位，可在第二增斜段實現小井斜多扭方位，大井斜少扭方位的效果，所以非常有利于現場井眼軌道控制。

技術領域

本發明屬于鉆井軌道設計方法技術領域，涉及一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法。

背景技術

三維水平井是井口和各個靶點不在同一個鉛垂面內的多目標井，區別于常規二維水平井，三維水平井由于存在較大的偏移距,軌道設計時不但要實現增井斜,還要考慮如何扭方位,因此設計難度較大。事實上，三維水平井的軌道設計的核心問題也就是增斜扭方位井段的軌跡設計問題。目前，國內外普遍采用的三維水平井軌道設計方法，需要使用復雜的數值迭代或積分運算，不易被普通技術人員所掌握，也對軌道設計編程人員造成了較大的困難，因此本發明提出了一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法，設計人員或軟件編程人員只需要按照計算步驟進行簡單的計算或編程，就可以實現一口三維水平井的精確設計；不僅可以避免復雜的迭代計算和積分求解,而且計算速度更快，計算步驟也易于理解。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法，根據地質要求的靶點數據、工程需要造斜點等基礎參數，分步計算，就能得出三維水平井設計軌道。

本發明所采用的技術方案是，一種基于空間圓弧曲線的三維水平井軌道設計方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1、確定造斜點z、穩斜段起點c、穩斜末端d，確定水平段靶點a和靶點b的相對坐標和垂深，計算水平段井斜角α和水平段方位角

步驟2、計算靶前距，并根據靶前距估算不含穩斜段的全角變化率γ；

步驟3、計算雙增斜井眼曲率γ_zc和γ_da；

步驟4、計算圓弧段zc的垂深增量ΔH_zc、圓弧段zc的南北坐標增量ΔN_zc、圓弧段ZC的東西坐標增量ΔE_zc；

步驟5、計算圓弧段da的垂深增量ΔH_da、圓弧段da的南北坐標增量ΔN_da、圓弧段da的東西坐標增量ΔE_da；

步驟6、已知從造斜點至a點的垂深增量ΔH_za、東西坐標增量ΔE_za、南北坐標增量ΔN_za，得到以下公式：

ΔH_zc+ΔL_cdcosα_cd+ΔH_da＝ΔH_za

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步驟7、聯立求解步驟3、步驟4、步驟5和步驟6得到的公式，求得ΔL_zc、ΔL_cd、ΔL_da、

步驟8、根據步驟7得出的參數，借助輔助成圖軟件，分析設計軌跡的合理性，如取值不合理，可進一步根據經驗調整γ_zc和γ_da，再次重復上述計算步驟。

本發明的特征還在于，

所述步驟1中水平段井斜角α的計算公式如下：