[發明專利]一種筒狀井眼軌跡模型的分簇射孔管串通過能力計算方法

有效

• 申請號: 201911303532.1
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN111101931B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 李奔馳;陳鋒;唐凱;歐躍強;陳建波;任國輝;張清彬;楊登波;胡寒
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團測井有限公司
• 主分類號: E21B47/09
• 分類號: E21B47/09;G06F30/20
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

1.一種筒狀井眼軌跡模型的分簇射孔管串通過能力計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)從筒狀井眼斷面圓周上取若干等分點Q，獲取各等分點Q的局部坐標；

2)根據筒狀井眼斷面圓周上各等分點Q的局部坐標計算筒狀井眼斷面圓周上各等分點Q的全局坐標；

3)根據筒狀井眼斷面圓周上各等分點Q的全局坐標建立筒狀井眼上相鄰斷面的側面，并以此構建筒狀井眼軌跡模型；

4)根據筒狀井眼軌跡模型計算任意井深處能通過的最大分簇射孔管串長度；

步驟1)的具體操作為：設井筒半徑為R，井筒任一斷面為p₁，圓心的全局坐標為p₁(x₁，y₁，z₁)，并設與斷面p₁相鄰的斷面為p₀，并設斷面p₁的法向量為斷面p₁的局部坐標y′軸與重合，斷面p₁的局部坐標z′軸與全局坐標z軸呈銳角且都在平面YOZ內，根據右手螺旋定則確定局部坐標x′軸，然后以局部坐標x′軸為起點，沿逆時針方向將斷面等分為n等分，則每等份的夾角θ＝2*π/n；

設斷面p₁上某個等分點Q的局部坐標為Q′(x′，y′，z′)，則Q′的坐標值為：

x'＝R×cos(θ*j)

z'＝R×sin(θ*j)

y'＝0

其中，j∈(0,1,…,n-1)

步驟2)的具體操作為：以全局坐標系的原點O為圓心、以井筒半徑R為半徑，在XOZ平面內畫圓O，然后以全局坐標x軸為起點，沿逆時針方向將該圓O同樣等分為n份，得每等份的夾角為θ，并得等分點Q在圓O上對應的等分點Q₀，則Q₀的全局坐標與Q′(x′，y′，z′)相等，根據Q₀點坐標計算等分點Q的全局坐標；

Q₀點坐標計算等分點Q的全局坐標的具體過程為：

將圓O沿全局坐標軸平移，使圓心O和p₁點重合；

將圓O分別繞全局坐標x和z軸順時針旋轉預設角度α及β，使過O點的圓O的法向量和的正方向相同，Q₀點與Q點重合，由三維平移和旋轉變換公式，得Q點全局坐標為：

其中，(x₁、y₁、z₁)為p₁點的全局坐標；

設與全局坐標系x、y、z軸的夾角余弦值分別為c₁、c₂及c₃，在平面ABHE和平面ADHG內，由空間幾何體與線面位置，得平面ABHE與平面FEHG的夾角為α，平面ADHG與平面FEHG的夾角為β，則有

1)當c₁≠1且c₃≠1時：

2)當c₁＝±1時：

sinα＝0

sinβ＝c₁

cosα＝c₁

cosβ＝0

3)當c₃＝±1時：

sinα＝c₃

sinβ＝0

cosα＝0

cosβ＝c₃

則Q點全局坐標表示為：

當c₁≠1且c₃≠1時，則有：

當c₁＝±1時，則有：

當c₃＝±1時，則有：

步驟3)的具體操作為：

根據井眼軌跡上各測斜點的數據，以每個測斜點為圓心，半徑為R，構建m個井筒斷面，然后在每個井筒斷面的圓周上取n等分，求出這m*n個等分點的坐標，相鄰斷面間的側面利用TIN構成，m組斷面間形成的m個TIN首尾相接，以擬合成井筒，設p_ij代表第i個斷面上第j個等分點，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m；

步驟4)的具體操作為：

不考慮柔性短節條件下，分簇射孔管串在泵送過程中能夠作為一個剛性體來分析其下入能力，分簇射孔管串遇阻時，應當滿足以下幾何關系：

OA²＝AB²+OB²

OE²＝DE²+OD²

OA＝OE＝R+R₁

OB＝R-R₁+R₂+R₃

OD＝R-R₁+R₃

則分簇射孔管串的最大長度為：

考慮柔性短節條件下，分簇射孔管串在柔性短節處會存在一個彎曲角度，分簇射孔管串遇阻時，應當滿足以下幾何關系：

OA＝R+R₁

OB＝R-R₁+2R₂

α+β+OAB+OFH＝360°

則分簇射孔管串的最大長度為：