一種基于導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制的通用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制的通用方法，其包括：根據(jù)隨鉆測量獲取的測斜數(shù)據(jù)計(jì)算井底點(diǎn)的軌跡參數(shù)；在優(yōu)先滿足入靶方向要求的條件下，建立適用于各種導(dǎo)向鉆井方式的著陸軌跡通用約束方程；在工程實(shí)際允許的井斜角和方位角范圍內(nèi)選取入靶方向，根據(jù)著陸軌跡的通用約束方程計(jì)算著陸軌跡的井段長度和入靶點(diǎn)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)；判別入靶位置是否滿足工程要求，即是否位于靶區(qū)范圍內(nèi)；用網(wǎng)格線將入靶井斜角和方位角的允許范圍劃分成網(wǎng)格單元，將每個網(wǎng)格線的交點(diǎn)作為入靶方向，將得到對應(yīng)的入靶位置；考慮入靶方向和入靶位置，逐步細(xì)化網(wǎng)格，可得到最優(yōu)的著陸控制方案。本發(fā)明具有工藝簡單、工序少、技術(shù)方案簡明、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【專利說明】一種基于導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制的通用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井工程技術(shù)，尤其涉及一種基于導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制的通用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]井眼軌跡控制是一個復(fù)雜的多擾動控制過程，要使實(shí)鉆軌跡與設(shè)計(jì)軌道完全吻合是不可能的，工程上允許二者之間存在一定的誤差。當(dāng)二者誤差較大時，則需要修正設(shè)計(jì)從當(dāng)前井底到靶點(diǎn)的井眼軌道。這種修正軌道(也稱待鉆井眼)設(shè)計(jì)主要有兩種方案:一是中靶控制方案，中靶控制方案只要求擊中給定的靶區(qū)，而對進(jìn)入靶區(qū)的井斜角和方位角沒有嚴(yán)格的限制。二是軟著陸控制方案，軟著陸控制方案既給定了入靶點(diǎn)的空間位置，也給定了入靶點(diǎn)的井眼方向。
[0003]目前，存在針對滑動導(dǎo)向鉆井、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井的中靶控制方案以及復(fù)合導(dǎo)向鉆井的方向優(yōu)先控制方案三種著陸控制方案。然而，上述三種方向優(yōu)先著陸控制方案分別針對不同的導(dǎo)向鉆井方式，不具有通用性，即滑動導(dǎo)向鉆井的方向優(yōu)先著陸控制方案不能適用于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井或復(fù)合導(dǎo)向鉆井，因此不具有通用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種通用的導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制方法，適用于各種導(dǎo)向鉆井的方向優(yōu)先著陸控制。其包括以下步驟:
[0005]S101、根據(jù)隨鉆測量所獲取的測斜數(shù)據(jù)，按實(shí)際使用的導(dǎo)向鉆井工藝，采用外推法來計(jì)算井底點(diǎn)(b)的軌跡參數(shù),所述軌跡參數(shù)包括所述井底點(diǎn)(b)的井斜角、方位角和空間坐標(biāo)；
[0006]S102、建立通用的滿足各種導(dǎo)向鉆井方式的著陸軌跡約束方程，形成著陸軌跡與靶區(qū)的約束關(guān)系，作為著陸控制方案的設(shè)計(jì)條件；
[0007]S103、在工程實(shí)際允許的井斜角和方位角范圍內(nèi)選取入靶方向，根據(jù)通用的著陸軌跡約束方程和所選取的入靶方向計(jì)算著陸軌跡的井段長度和入靶點(diǎn)(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)；
[0008]S104、根據(jù)入靶點(diǎn)(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)判別所述入靶點(diǎn)(e)的位置是否位于靶區(qū)范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行下一步驟，如果否，則返回到步驟S103，調(diào)整入靶方向重新計(jì)算入靶點(diǎn)(e)的坐標(biāo)；
[0009]S105、繼續(xù)優(yōu)化著陸控制方案，用縱橫網(wǎng)格線將工程允許的井斜角和方位角范圍劃分成若干個單元，將每個縱橫網(wǎng)格線的交點(diǎn)作為一個入靶方向，采用步驟S103的方法計(jì)算出各入靶方向所對應(yīng)的入靶位置，綜合考慮所述入靶方向和入靶位置，選取較優(yōu)的入靶方向區(qū)域，進(jìn)一步細(xì)化入靶方向的網(wǎng)格線，不斷優(yōu)化著陸控制方案，得到最優(yōu)的著陸控制方案；
[0010]S106、根據(jù)所述井底點(diǎn)(b)的軌跡參數(shù)、所述最優(yōu)著陸控制方案的入靶方向和井段長度，計(jì)算出最優(yōu)著陸控制方案的軌跡特征參數(shù)，所述軌跡特征參數(shù)是用于表征著陸軌跡形狀的兩個特征參數(shù)，不同的導(dǎo)向鉆井方式具有不同的軌跡特征參數(shù)；
[0011]S107、根據(jù)所述最優(yōu)的著陸控制方案及軌跡特征參數(shù)，計(jì)算著陸軌跡的各分點(diǎn)軌跡參數(shù)，作為水平井著陸控制施工的依據(jù)。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在執(zhí)行步驟S102時，按照以下步驟建立著陸軌跡約束方程:
[0013]S201、建立以祀點(diǎn)(t)為原點(diǎn)的祀點(diǎn)坐標(biāo)系t-xyz,其中，x軸鉛垂向上，y軸水平向右，ζ軸為靶平面的法線方向；
[0014]S202、建立靶點(diǎn)坐標(biāo)系t-xyz與井口坐標(biāo)系O-NEH的轉(zhuǎn)換關(guān)系:
【權(quán)利要求】
1.一種基于導(dǎo)向鉆井方向優(yōu)先著陸控制的通用方法，其特征在于，包括以下步驟: . 5101、根據(jù)隨鉆測量所獲取的測斜數(shù)據(jù)，按實(shí)際使用的導(dǎo)向鉆井工藝，采用外推法來計(jì)算井底點(diǎn)(b)的軌跡參數(shù),所述軌跡參數(shù)包括所述井底點(diǎn)(b)的井斜角、方位角和空間坐標(biāo)； .5102、建立通用的滿足各種導(dǎo)向鉆井方式的著陸軌跡約束方程，形成著陸軌跡與靶區(qū)的約束關(guān)系，作為著陸控制方案的設(shè)計(jì)條件； .. 5103、在工程實(shí)際允許的井斜角和方位角范圍內(nèi)選取入靶方向，根據(jù)通用的著陸軌跡約束方程和所選取的入靶方向計(jì)算著陸軌跡的井段長度和入靶點(diǎn)(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)； . 5104、根據(jù)入靶點(diǎn)(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo)判別所述入靶點(diǎn)(e)的位置是否位于靶區(qū)范圍內(nèi)，如果是，則執(zhí)行下一步驟，如果否，則返回到步驟S103，調(diào)整入靶方向重新計(jì)算入靶點(diǎn)Ce)的坐標(biāo)； . 5105、繼續(xù)優(yōu)化著陸控制方案，用縱橫網(wǎng)格線將工程允許的井斜角和方位角范圍劃分成若干個單元，將每個縱橫網(wǎng)格線的交點(diǎn)作為一個入靶方向，采用步驟S103的方法計(jì)算出各入靶方向所對應(yīng)的入靶位置，綜合考慮所述入靶方向和入靶位置，選取較優(yōu)的入靶方向區(qū)域，進(jìn)一步細(xì)化入靶方向的網(wǎng)格線，不斷優(yōu)化著陸控制方案，得到最優(yōu)的著陸控制方案； . 5106、根據(jù)所述井底點(diǎn)(b)的軌跡參數(shù)、所述最優(yōu)著陸控制方案的入靶方向和井段長度，計(jì)算出最優(yōu)著陸控制方案的軌跡特征參數(shù)，所述軌跡特征參數(shù)是用于表征著陸軌跡形狀的兩個特征參數(shù)，不同的導(dǎo)向鉆井方式具有不同的軌跡特征參數(shù)； . 5107、根據(jù)所述最優(yōu)的著陸控制方案及軌跡特征參數(shù)，計(jì)算著陸軌跡的各分點(diǎn)軌跡參數(shù)，作為水平井著陸控制施工的依據(jù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在執(zhí)行步驟S102時，按照以下步驟建立著陸軌跡約束方程: . 5201、建立以祀點(diǎn)(t)為原點(diǎn)的祀點(diǎn)坐標(biāo)系t-xyz,其中，X軸鉛垂向上,y軸水平向右，z軸為靶平面的法線方向； . 5202、建立靶點(diǎn)坐標(biāo)系t-xyz與井口坐標(biāo)系O-NEH的轉(zhuǎn)換關(guān)系:
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在步驟S203中應(yīng)根據(jù)不同的導(dǎo)向鉆井方式來確定著陸軌跡的形狀: A:滑動導(dǎo)向鉆井

4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述步驟S106中應(yīng)根據(jù)不同的導(dǎo)向鉆井方式來計(jì)算著陸軌跡的軌跡特征參數(shù)和井段長度:
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用如下公式計(jì)算入靶點(diǎn)(e)在靶平面內(nèi)的坐標(biāo):
【文檔編號】E21B7/04GK103883254SQ201310582885
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】劉修善 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院