一種旋轉導向鉆井入靶形勢預測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于旋轉導向鉆井工藝技術的入靶形勢預測方法，包括以下步驟：根據(jù)鉆井實際軌跡最后兩測點的測斜數(shù)據(jù)計算最后測段的軌跡特征參數(shù)；基于井眼軌跡監(jiān)測要求計算最后一個測點的空間坐標；當保持旋轉導向鉆井工藝和技術參數(shù)繼續(xù)鉆進時，軌跡特征參數(shù)保持不變，按最后測段的軌跡特征參數(shù)采用外推法計算出鉆至靶區(qū)的預測軌跡的井段長度；基于井段長度、軌跡特征參數(shù)、測斜數(shù)據(jù)以及空間坐標計算入靶點的井斜角、方位角以及空間坐標；根據(jù)入靶點的空間坐標，計算出入靶點在靶點坐標系下的坐標，判斷入靶點是否落在預設的靶區(qū)內。本發(fā)明可用于分析評價現(xiàn)用鉆井工藝及參數(shù)的實施效果，并指導制定后續(xù)的鉆井工程技術方案。
【專利說明】一種旋轉導向鉆井入靶形勢預測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及石油鉆井工程領域，尤其涉及一種在旋轉導向鉆井條件下進行入靶形勢預測的方法，該方法可用于監(jiān)測和控制井眼軌跡。
【背景技術】
[0002]旋轉導向鉆井具有鉆柱摩阻小、井眼平滑、機械鉆速高等特點，已成為大位移井、超長水平井等復雜結構井中不可或缺的導向鉆井工具和技術。旋轉導向鉆井系統(tǒng)的井下部分主要由旋轉導向工具和隨鉆測量總成所組成，其中旋轉導向工具包括近鉆頭井斜傳感器、偏心穩(wěn)定器、導向執(zhí)行機構、井下控制器等，隨鉆測量總成包括MWD/LWD儀器、地質參數(shù)測量短節(jié)、環(huán)空/地層壓力測量短節(jié)、渦輪發(fā)電機等。
[0003]旋轉導向鉆井工具的導向原理可分為推靠式和指向式兩大類。如圖1所示。推靠式導向工具在靠近鉆頭處安裝有偏心穩(wěn)定器等偏置單元，推靠鉆頭偏離井眼軸線，并產(chǎn)生鉆頭側向力，從而實現(xiàn)造斜和導向作用。指向式導向工具的偏置單元安裝在導向工具中部(常位于兩個穩(wěn)定器之間)，使導向工具殼體內的驅動主軸產(chǎn)生偏置或撓曲，導致鉆頭軸線相對于井眼軸線發(fā)生了偏轉，從而實現(xiàn)導向功能。為了提高旋轉導向工具的造斜能力，可在其上部串接一個柔性短節(jié)，以減小上部鉆柱對導向工具造斜性能的影響。
[0004]旋轉導向鉆井具有更高的鉆井速度，在鉆達各靶點或靶區(qū)之前，需要隨時預測實鉆軌跡的入靶位置、評價入靶點偏離靶點的程度，以便采取有效措施，控制實鉆軌跡進入并穿過靶區(qū)。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術中沒有以靶區(qū)為目標的井眼軌跡預測技術，缺乏對中靶情況的預判，從而難以保證實鉆軌跡必能中靶的缺點，提出了一種在旋轉導向鉆井條件下進行入靶形勢預測的方法，所述方法包括以下步驟:
[0006]S101、根據(jù)鉆井實際軌跡最后兩測點(Mn_1; Mn)的測斜數(shù)據(jù)計算最后測段的軌跡特征參數(shù)，所述測斜數(shù)據(jù)為井深、井斜角、方位角，所述軌跡特征參數(shù)為井眼軌跡在垂直剖面圖和水平投影圖上的曲率；
[0007]S102、基于井眼軌跡監(jiān)測要求計算最后一個測點(Mn)的空間坐標；
[0008]S103、當保持旋轉導向鉆井鉆井工藝和技術參數(shù)繼續(xù)鉆進時,所述軌跡特征參數(shù)保持不變，按所述最后測段的軌跡特征參數(shù)采用外推法計算出鉆至靶區(qū)的預測軌跡的井段長度；
[0009]S104、基于所述井段長度、所述軌跡特征參數(shù)、所述測斜數(shù)據(jù)以及所述空間坐標計算所述入靶點(e)的井斜角、方位角以及空間坐標；
[0010]S105、根據(jù)所述入靶點的空間坐標，計算出所述入靶點(e)在靶點坐標系下的坐標，判斷所述入靶點(e)是否落在預設的靶區(qū)內。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，按照以下公式計算最后測段的曲率:
【權利要求】
1.一種基于旋轉導向鉆井條件的入靶形勢預測方法，其特征在于，包括以下步驟: 5101、根據(jù)鉆井實際軌跡最后兩測點(Mn_1;Mn)的測斜數(shù)據(jù)計算最后測段的軌跡特征參數(shù)，所述測斜數(shù)據(jù)為井深、井斜角、方位角，所述軌跡特征參數(shù)為井眼軌跡在垂直剖面圖和水平投影圖上的曲率； 5102、基于井眼軌跡監(jiān)測要求計算最后一個測點(Mn)的空間坐標； 5103、當保持旋轉導向鉆井工藝和技術參數(shù)繼續(xù)鉆進時，所述軌跡特征參數(shù)保持不變，按所述最后測段的軌跡特征參數(shù)采用外推法計算出鉆至靶區(qū)的預測軌跡的井段長度； 5104、基于所述井段長度、所述軌跡特征參數(shù)、所述測斜數(shù)據(jù)以及所述最后一個測點(Mn)的空間坐標計算所述入靶點(e)的井斜角、方位角以及空間坐標； 5105、根據(jù)所述入靶點的空間坐標，計算出所述入靶點(e)在靶點坐標系下的坐標，判斷所述入靶點(e)是否落在預設的靶區(qū)內。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算最后測段的曲率:
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算最后測點的空間坐標:
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，對于水平靶，按照以下公式計算所述預測軌跡的井段長度:

5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式計算所述入靶點(e)的井斜角(ae)、方位角(φε)和空間坐標(Ne，Ee，He):
a e = an+K vALn,e
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，按照以下步驟判斷所述入靶點(e)是否落在預設的靶區(qū)內: S201、建立以祀點(t)為原點的坐標系t-xyz,其中,對于水平祀,X軸指向北,y軸指向東，z軸鉛垂向下；而對于鉛垂祀，X軸鉛垂向上，y軸水平向右，z軸為祀平面的法線方向； S202、計算所述入靶點(e)在所述坐標系t-xyz下的坐標值，

7.如權利要求5所述的方法，其特征在于，還包括步驟: S204、根據(jù)入靶井斜角和方位角，校核入靶方向是否滿足工程要求； S205、根據(jù)所預測的入靶點位置和入靶方向，分析評價現(xiàn)用鉆井工藝及參數(shù)的實施效果，并指導制定后續(xù)的鉆井工程技術方案。
【文檔編號】E21B47/04GK103967479SQ201310042346
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優(yōu)先權日:2013年2月1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研究院