一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水平井錄井導(dǎo)向【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法。其主要技術(shù)特征為：著陸前的軌跡優(yōu)化包括確定新靶點位置、推算新軌跡半徑、設(shè)計新靶點軌跡三步，進(jìn)層后軌跡優(yōu)化包括設(shè)定峰谷控制線，建立軌跡控制點、建立第一段軌跡、建立第二段及以后各段軌跡三步。本發(fā)明所提供的一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法，實現(xiàn)了水平井軌跡的整個圓滑，有效控制了靶前距，降低了鉆具與井壁間的摩阻，提高了機械鉆速，縮短了鉆井周期，并為后續(xù)施工創(chuàng)造了良好條件。
【專利說明】 一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水平井錄井導(dǎo)向【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水平井從造斜到井底，井身軌跡可分為著陸前和層內(nèi)兩個階段，目前廣泛采用的方法為:第一階段著陸前按設(shè)計軌跡下探，當(dāng)角差縮小至5度左右，穩(wěn)斜下探找層，揭開目標(biāo)層后再拐平進(jìn)靶；第二階段進(jìn)層后以相鄰兩靶點連線為設(shè)計軌跡，通過頻繁小幅定向，使鉆頭盡量貼近直線穿行。
[0003]上述方法缺陷是著陸前軌跡段多出兩個拐點，并增大了靶前距；在層內(nèi)為了盡量貼近直線穿行，頻繁上下糾偏，造成軌跡起伏頻繁。導(dǎo)致井眼軌跡不圓滑，井眼摩阻增大，給后續(xù)施工增加了難度甚至是風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就是提供一種能消除著陸中軌跡拐點，有效控制靶前距，減少層內(nèi)軌跡起伏，降低井眼摩阻，有利鉆井施工和定向控制的水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
著陸前的軌跡優(yōu)化包括以下步驟:
第一步確定新靶點位置
在井眼軌跡剖面中，當(dāng)井深鉆至變軌點時，隨鉆分析認(rèn)為目標(biāo)層已下移，如把原靶點直接垂向移動一段距離，則變軌點將出現(xiàn)一個拐點。為實現(xiàn)在變軌點的共切點變軌，通過計算確定新靶點位置；
第二步推算新軌跡半徑
用變軌點和新靶點坐標(biāo)，計算出變軌點至新靶點弧線的半徑；
第三步設(shè)計新靶點軌跡
用水平井導(dǎo)向分析軟件，依據(jù)變軌點坐標(biāo)、新靶點坐標(biāo)、新軌跡半徑，計算出變軌點至新靶點的弧線軌跡，消除在變軌點和入層點的兩個軌跡拐點，保持著陸前軌跡的總體圓滑；
進(jìn)層后軌跡優(yōu)化包括以下步驟:
第四步設(shè)定峰谷控制線，建立軌跡控制點
在目的層剖面中畫出靶點連線，按照設(shè)計允許的上下振蕩幅度，設(shè)定軌跡峰谷的控制線。依據(jù)巖層展布情況、允許的層內(nèi)振蕩幅度、井下鉆具造斜能力等，在靶點連線上建立所需的控制點；
第五步建立第一段軌跡
在第一段相鄰控制點之間，依據(jù)軌跡控制點之間的弦長和弧高，計算出第一段軌跡的弧半徑，依據(jù)第一段軌跡的弧半徑，用錄井導(dǎo)向軟件計算出第一段弧線作為設(shè)計軌跡； 第六步建立第二段及以后各段軌跡
在第一段軌跡基礎(chǔ)上，再建立第二段軌跡，兩段軌跡必須在相交點位形成共切點，以保持軌跡轉(zhuǎn)換的圓滑，依據(jù)第一段軌跡參數(shù)和第二段軌跡控制點坐標(biāo)，計算出第二段弧半徑，再用錄井導(dǎo)向軟件計算出第二段軌跡，以此再推算第三段、第四段至更多段軌跡，最終形成層內(nèi)整體的低幅長波軌跡。
[0006]本發(fā)明要提供的水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法，著陸前以共切點弧線變軌來消除拐點并控好靶前距，進(jìn)層后以低幅長波對直線軌跡進(jìn)行優(yōu)化，減少軌跡峰谷數(shù)。有效解決了以往方法中軌跡不夠圓滑、靶前距控制差、鉆進(jìn)摩阻大等難題；有利于施工中軌跡的定向操控，提高機械鉆速，降低鉆井風(fēng)險，增強水平段中的機械延伸能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為著陸前共切點變軌示意圖；
圖2為進(jìn)層后共切點軌跡示意圖。
【具體實施方式】
[0008]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0009]如圖1所示,變軌點A,原祀點B,移動點C,新祀點D,變軌前已鉆軌跡I,變軌前待鉆軌跡2，新軌跡3，變軌前軌跡半徑R1，變軌前軌跡弧心O1,新軌跡半徑R2,新軌跡弧心O2。
[0010]如圖2所示，軌跡峰頂控制線11，軌跡谷底控制線12，軌跡控制點E、F、G，軌跡控制點E至F間弧線4，軌跡控制點 F至G間弧線5，軌跡控制點E至F間弧心03，軌跡控制點E至F間弧半徑R3,軌跡控制點F至G間弧心04，軌跡控制點F至G間弧半徑R4,軌跡控制點E至F間弦長L3,軌跡控制點E至F間弧高H3,軌跡控制點F至G間弦長L4,軌跡控制點E至F間弦長L3的延長線21，控制點G至延長線21的垂距S4。
[0011]本發(fā)明所提供的一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法，依據(jù)水平井不同階段施工特征，對著陸前與進(jìn)層后井段采用不同的軌跡優(yōu)化方法，實現(xiàn)不同的優(yōu)化目的，其中分二部走。
[0012]著陸前的軌跡優(yōu)化方法是:
第一步確定新靶點位置
在井眼軌跡剖面中，當(dāng)井深鉆至變軌點A時，隨鉆分析認(rèn)為目標(biāo)層已下移，如把原靶點B垂直下移至移動點C，則變軌點A將出現(xiàn)一個拐點。為實現(xiàn)在變軌點A的共切點變軌，如圖1所示，通過計算將原靶點B應(yīng)移動至新靶點D，新靶點D坐標(biāo)位置用以下公式計算:
Y2 = Y1 + h ;
X2 = X1XY2^Y1
其中=XpY1為變軌點A的坐標(biāo)；
X2、Y2為新靶點D的坐標(biāo)； h為原靶點B至移動點C的鉛直距；
第二步推算新軌跡半徑用變軌點A和新靶點D的坐標(biāo)，如圖1所示，計算出變軌點A至新靶點D的弧線半徑；其半徑計算公式如為:
R2 = R1XXfX1 第三步設(shè)計新靶點軌跡
如圖1所示，用水平井導(dǎo)向分析軟件，依據(jù)變軌點A坐標(biāo)、新靶點D坐標(biāo)、新軌跡半徑R2,計算出變軌點A至新靶點D間的新軌跡3，消除在變軌點A和鉆開目標(biāo)層頂面處的兩個拐點，保持著陸前軌跡的總體圓滑；
進(jìn)層后軌跡優(yōu)化方法是 第四步設(shè)定峰谷控制線，建立軌跡控制點
如圖2所示，在目標(biāo)層剖面中，按照設(shè)計允許的上下振蕩幅度，設(shè)定軌跡峰頂控制線11，軌跡谷底控制線12，依據(jù)巖層展布形態(tài)、井下鉆具造斜能力在軌跡峰頂控制線11與軌跡谷底控制線12之間，建立所需的軌跡控制點E、F、G ;
第五步建立第一段軌跡
如圖2所示，在軌跡控制點E至F之間的第一段軌跡中，依據(jù)軌跡控制點E至F之間的弦長L3和弧高H3,計算出軌跡控制點E至F間弧半徑R3,依據(jù)軌跡控制點E至F間弧半徑R3，用錄井導(dǎo)向軟件，計算出軌跡控制點E、F間弧線4，即建立第一段軌跡；軌跡控制點E、F間弧半徑R3用以下公式計算:
R3= H3 + 2+L3~2+(8XH3)
第六步建立第二段及以后各段軌跡
如圖2所示，在第一段軌跡基礎(chǔ)上，再建立第二段即軌跡控制點F、G間弧線5，兩段軌跡弧線必須在軌跡控制點F形成共切點，以保持軌跡轉(zhuǎn)換間的圓滑，第二段軌跡控制點F、G間弧半徑R4,用以下公式計算:
R4 = L4 + 2cos ( α + β )
cos α = L + 2R3
Sin β = S4 + L4
其中:
α為軌跡控制點E、F間弦長L3的延長線21與軌跡控制點F、G間弧半徑R4之間的夾角，
β為軌跡控制點E、F間弦長L3的延長線21與軌跡控制點F、G間弦長L4之間的夾角，用錄井導(dǎo)向軟件，依據(jù)控點F坐標(biāo)、控制點G坐標(biāo)、第二段軌跡控制點F、G間弧半徑R4,計算出第二段軌跡控制點F、G間弧線5，以此再推算第三段、第四段至更多段軌跡，最終形成層內(nèi)整體的低幅長波軌跡。
[0013]本發(fā)明所提供的一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法，不僅限于上述實施例，只要是實施過程與本發(fā)明相同，都落入本發(fā)明保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水平井錄井導(dǎo)向軌跡優(yōu)化方法，其特征在于: 著陸前的軌跡優(yōu)化包括以下步驟: 第一步確定新靶點位置 在井眼軌跡剖面中，當(dāng)井深鉆至變軌點時，隨鉆分析認(rèn)為目標(biāo)層已下移，如把原靶點直接垂向移動一段距離，則變軌點將出現(xiàn)一個拐點；為實現(xiàn)在變軌點的共切點變軌，通過計算確定新靶點位置； 第二步推算新軌跡半徑 用變軌點和新靶點坐標(biāo)，計算出變軌點至新靶點的弧線半徑； 第三步設(shè)計新靶點軌跡 用水平井導(dǎo)向分析軟件，依據(jù)變軌點坐標(biāo)、新靶點坐標(biāo)、新軌跡半徑，計算出變軌點至新靶點的弧線軌跡，消除在變軌點和入層點的兩個軌跡拐點，保持著陸前軌跡的總體圓滑； 進(jìn)層后軌跡優(yōu)化包括以下步驟: 第四步設(shè)定峰谷控制線，建立軌跡控制點 在目標(biāo)層剖面中，按照設(shè)計允許的上下振蕩幅度，設(shè)定軌跡峰頂和谷底控制線，依據(jù)巖層展布形態(tài)、井下鉆具造斜能力在軌跡峰頂和谷底控制線之間，建立所需的軌跡控制點； 第五步建立第一段軌跡 在第一段相鄰控制點之間，依據(jù)軌跡控制點之間的弦長和弧高，計算出第一段軌跡的弧半徑，依據(jù)第一段軌跡的弧半徑，用錄井導(dǎo)向軟件計算出第一段弧線作為設(shè)計軌跡； 第六步建立第二段及以后各段軌跡 在第一段軌跡基礎(chǔ)上，再建立第二段軌跡，兩段軌跡必須在相交點位形成共切點，以保持軌跡轉(zhuǎn)換的圓滑，依據(jù)第一段軌跡參數(shù)和第二段軌跡控制點坐標(biāo)，計算出第二段弧半徑，再用錄井導(dǎo)向軟件計算出第二段軌跡，以此再推算第三段、第四段至更多段軌跡，最終形成層內(nèi)整體的低幅長波軌跡。
【文檔編號】E21B7/04GK103510855SQ201310486691
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】周文君, 吳章武, 李金順, 成萍 申請人:中國石油集團(tuán)渤海鉆探工程有限公司