[發(fā)明專利]一種基于鉆進(jìn)時間最短的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202010020367.5
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN111046593A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃根爐;李偉;于凡;倪紅堅(jiān);蘇宇;江武
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/13
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于鉆進(jìn)時間最短的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，收集同區(qū)塊已鉆井井史資料，根據(jù)同區(qū)塊已鉆井井史資料進(jìn)行機(jī)械鉆速統(tǒng)計(jì)；

步驟二，根據(jù)圓柱螺線法理論，建立先扭方位對準(zhǔn)靶點(diǎn)方位再增斜中靶的三維七段式軌道設(shè)計(jì)模型；

步驟三，建立三維水平井軌道鉆進(jìn)時間預(yù)測方法，并以鉆進(jìn)時間最短為目標(biāo)對設(shè)計(jì)出的一系列軌道進(jìn)行優(yōu)選。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟一的具體方法是：根據(jù)同區(qū)塊已鉆井井史資料，分別從所穿地層、鉆頭尺寸、鉆頭類型及鉆進(jìn)方式四種條件下進(jìn)行機(jī)械鉆速的統(tǒng)計(jì)，得到對應(yīng)條件下的機(jī)械鉆速均值。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述所穿地層按照井眼穿過的地層層組進(jìn)行分類；所述鉆頭尺寸根據(jù)井身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分類；所述鉆頭類型按照通用類型分為牙輪鉆頭和PDC鉆頭，其余鉆頭不進(jìn)入統(tǒng)計(jì)行列；所述鉆進(jìn)方式分為滑動鉆進(jìn)和復(fù)合鉆進(jìn)，將旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)歸類為復(fù)合鉆進(jìn)中，鉆進(jìn)方式區(qū)分方法為將造斜段及扭方位段視為滑動鉆進(jìn)，將直井段、穩(wěn)斜段及水平段視為復(fù)合鉆進(jìn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟二中所述三維七段式軌道分為直井段、第一增斜段、第一穩(wěn)斜段、穩(wěn)斜扭方位段、第二穩(wěn)斜段、第二增斜段、水平段。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟二的具體方法是：首先對三維七段式軌道進(jìn)行水平面投影和垂直面投影，然后根據(jù)已知井口坐標(biāo)、造斜點(diǎn)位置、第一造斜率、第二造斜率以及各個靶點(diǎn)坐標(biāo)，按照各段坐標(biāo)增量與靶點(diǎn)坐標(biāo)相等的原則得出各段長度及各靶點(diǎn)的關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算公式，建立完整的三維七段式軌道設(shè)計(jì)模型。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述步驟三中，提前預(yù)設(shè)穩(wěn)斜角與造斜方位角，其中穩(wěn)斜角的取值范圍為0～90°，造斜方位角的取值范圍為0～360°，將穩(wěn)斜角與造斜方位角所有可能的組合代入所述三維七段式軌道設(shè)計(jì)模型中，得到一系列不同形狀的三維七段式軌道，最終優(yōu)選出鉆進(jìn)時間最短的一條設(shè)計(jì)軌道作為最終軌道，進(jìn)而確定該軌道各靶點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，步驟三中所述三維水平井軌道鉆進(jìn)時間預(yù)測方法具體是：首先根據(jù)地層層組的底界垂深確定設(shè)計(jì)軌道每個分段貫穿的對應(yīng)地層，然后根據(jù)井身結(jié)構(gòu)及所用鉆頭確定設(shè)計(jì)軌道每個分段對應(yīng)的鉆頭尺寸及鉆頭類型，最后根據(jù)分段的曲線類型確定鉆進(jìn)方式，將整段設(shè)計(jì)軌道分別拆分為單一類型的小井段，根據(jù)步驟一中獲取統(tǒng)計(jì)得到的對應(yīng)條件下的機(jī)械鉆速均值，進(jìn)而計(jì)算各分段所用鉆進(jìn)時間，累加得到總鉆進(jìn)時間。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，各靶點(diǎn)關(guān)鍵參數(shù)包括井斜角、方位角、井深、垂深、南北坐標(biāo)、東西坐標(biāo)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的三維水平井軌道優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，其特征在于，當(dāng)設(shè)計(jì)軌道為兩靶點(diǎn)時，可直接連接第一、第二靶點(diǎn)得到最終設(shè)計(jì)軌道；當(dāng)設(shè)計(jì)軌道為多靶點(diǎn)時，前兩個靶點(diǎn)直線連接，后續(xù)靶點(diǎn)按照圓弧線進(jìn)行連接，以便得到最終設(shè)計(jì)軌道。