[發(fā)明專利]雙二維組合三維水平井軌道設(shè)計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110272041.6
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN112983389B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石建剛;路宗羽;席傳明;吳繼偉;熊超;張楠;葉雨晨;王雪剛;趙廷峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B43/30
• 分類號(hào): E21B43/30;G06F30/20;G06F17/10
• 代理公司: 北京康信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 劉娜

1.一種雙二維組合三維水平井軌道設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括：

以井口為中心點(diǎn)O確定相互垂直的第一軸D，第二軸N和第三軸E；

按二維軌道設(shè)計(jì)方法確定水平井的上部軌道；

按二維軌道設(shè)計(jì)方法確定所述水平井的下部軌道；

其中，所述上部軌道的終點(diǎn)為所述下部軌道的起點(diǎn)，所述上部軌道位于經(jīng)過所述井口的第一個(gè)鉛垂面上，所述下部軌道位于經(jīng)過水平段(90)的第二個(gè)鉛垂面上；

所述按二維軌道設(shè)計(jì)方法確定水平井的上部軌道包括：

由所述中心點(diǎn)O向所述第一軸D的方向延伸距離D_a到達(dá)第一造斜點(diǎn)a，所述中心點(diǎn)O到所述第一造斜點(diǎn)a的軌跡為第一直井段(10)；

預(yù)先設(shè)定上部軌道方位角φ_b，所述上部軌道位于經(jīng)過所述中心點(diǎn)O和所述上部軌道方位角φ_b的第一個(gè)鉛垂面上，在所述第一個(gè)鉛垂面上，以所述第一造斜點(diǎn)a為起點(diǎn)、與所述第一軸D的距離R₁₁為半徑、點(diǎn)M為第一圓心做弧線確定第一穩(wěn)斜點(diǎn)b，所述第一穩(wěn)斜點(diǎn)b對(duì)應(yīng)井斜角α_b，所述第一造斜點(diǎn)a到所述第一穩(wěn)斜點(diǎn)b的軌跡為第一增斜段(20)；

以所述第一穩(wěn)斜點(diǎn)b為起點(diǎn)，沿所述井斜角α_b的方向延伸距離L_W1到達(dá)降斜點(diǎn)c，所述第一穩(wěn)斜點(diǎn)b到所述降斜點(diǎn)c的軌跡為第一穩(wěn)斜段(30)；

以所述降斜點(diǎn)c為起點(diǎn)、與所述第一穩(wěn)斜段(30)的距離R₁₂為半徑、點(diǎn)P為第二圓心做弧線確定直井點(diǎn)d，所述直井點(diǎn)d對(duì)應(yīng)的井斜角等于0°，所述點(diǎn)P和所述降斜點(diǎn)c之間的連線與所述點(diǎn)M和所述第一穩(wěn)斜點(diǎn)b的連線平行，均與所述第一穩(wěn)斜段(30)垂直，所述直井點(diǎn)d和所述點(diǎn)P的連線與所述第一軸D垂直，所述降斜點(diǎn)c到所述直井點(diǎn)d的軌跡為降斜段(40)，所述點(diǎn)M和所述點(diǎn)P位于所述降斜段(40)的兩側(cè)；

由所述直井點(diǎn)d向所述第一軸D的方向延伸到第二造斜點(diǎn)e，所述第二造斜點(diǎn)e對(duì)應(yīng)垂深為D_e，所述直井點(diǎn)d到所述第二造斜點(diǎn)e的軌跡為第二直井段(50)；

其中，所述第一直井段(10)、所述第一增斜段(20)、所述第一穩(wěn)斜段(30)、所述降斜段(40)和所述第二直井段(50)形成所述上部軌道；

所述按二維軌道設(shè)計(jì)方法確定所述水平井的下部軌道包括：

根據(jù)預(yù)先給定的目標(biāo)點(diǎn)t1和目標(biāo)點(diǎn)t2的坐標(biāo)計(jì)算出所述水平段(90)對(duì)應(yīng)的方位角φ_t，即下部軌道方位角φ_t，所述下部軌道位于經(jīng)過所述水平段(90)的第二個(gè)鉛垂面上；

在所述第二個(gè)鉛垂面上，以所述第二造斜點(diǎn)e為起點(diǎn)、與所述第二直井段(50)的距離R₂₁為半徑、點(diǎn)Q為第三圓心做弧線形成第三個(gè)弧線，以所述目標(biāo)點(diǎn)t1為起點(diǎn)、與所述水平段(90)的距離R₂₂為半徑、點(diǎn)R為第四圓心做弧線形成第四個(gè)弧線；

對(duì)所述第三個(gè)弧線和所述第四個(gè)弧線做外公切線，所述外公切線與所述第三個(gè)弧線的切點(diǎn)就是第二穩(wěn)斜點(diǎn)f，所述第二穩(wěn)斜點(diǎn)f對(duì)應(yīng)井斜角α_f，所述第二造斜點(diǎn)e到所述第二穩(wěn)斜點(diǎn)f的軌跡為第二增斜段(60)，所述外公切線與所述第四個(gè)弧線的切點(diǎn)就是第三增斜點(diǎn)g，所述第三增斜點(diǎn)g到所述目標(biāo)點(diǎn)t1的軌跡為第三增斜段(80)，所述第二穩(wěn)斜點(diǎn)f到所述第三增斜點(diǎn)g的軌跡為第二穩(wěn)斜段(70)；

以所述目標(biāo)點(diǎn)t1為起點(diǎn)，沿井斜角α_t的方向延伸至目標(biāo)點(diǎn)t2，所述目標(biāo)點(diǎn)t1到所述目標(biāo)點(diǎn)t2的軌跡為所述水平段(90)，所述水平段(90)的長(zhǎng)度為ΔL_t；

所述上部軌道滿足公式(1)：

所述下部軌道滿足公式(2)：

所述上部軌道所在的第一個(gè)鉛垂面與所述第二軸N方向的夾角為上部軌道方位角φ_b，所述下部軌道所在的第二個(gè)鉛垂面與所述第二軸N方向的夾角為下部軌道方位角φ_t，所述上部軌道方位角φ_b與所述下部軌道方位角φ_t存在關(guān)聯(lián)，且滿足公式(3)

其中，D_a為第一造斜點(diǎn)a的垂深，單位：m；R₁₁為第一造斜半徑，單位：m；R₁₂降斜半徑，單位：m；α_b為第一穩(wěn)斜段井斜角，單位：°；L_W1為第一穩(wěn)斜段的段長(zhǎng)，單位：m；D_d為直井點(diǎn)d的垂深，單位：m；C_d為直井點(diǎn)d對(duì)應(yīng)的閉合距，單位：m；D_e為第二斜點(diǎn)e的垂深，單位：m；R₂₁為第二造斜半徑，單位：m；α_f為第二穩(wěn)斜段井斜角，單位：°；L_W2為第二穩(wěn)斜段的段長(zhǎng)，單位：m；R₂₂為第三增斜半徑，單位：m；α_t為水平段井斜角，單位：°；D_t為目標(biāo)點(diǎn)t1的垂深，單位：m；C_et為第二造斜點(diǎn)e到目標(biāo)點(diǎn)t1的水平距離，單位：m；C_e為第二造斜點(diǎn)e對(duì)應(yīng)的閉合距，單位：m，C_d＝C_e；N_t為目標(biāo)點(diǎn)t1的N坐標(biāo)，單位：m，E_t為目標(biāo)點(diǎn)t1的E坐標(biāo)，單位：m。