本發(fā)明涉及油氣鉆探領(lǐng)域，具體說涉及基于特征參數(shù)識別井眼軌跡模式的方法。
背景技術(shù)：
：在進行油氣鉆探時，不同導(dǎo)向鉆井方式所鉆出的井眼軌跡形態(tài)也不同。目前，主要的導(dǎo)向鉆井方式有：滑動導(dǎo)向、旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向、復(fù)合導(dǎo)向等3種，而井眼軌跡模型則有10余種。為準(zhǔn)確監(jiān)測和控制井眼軌跡，首先必須根據(jù)實際情況識別井眼軌跡模式。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有井眼軌跡模式的識別方法，只能根據(jù)不同的導(dǎo)向鉆井方式選用相對合理的井眼軌跡模式。到目前為止，盡管得到了一些關(guān)于導(dǎo)向鉆井方式與井眼軌跡模式之間關(guān)系的研究結(jié)果，但是在理論上還不能嚴格證明不同導(dǎo)向鉆井方式具體符合哪種井眼軌跡模式。這就導(dǎo)致井眼軌跡模式選擇的科學(xué)性存在缺陷，嚴重影響井眼軌跡監(jiān)測與控制的精度及可靠性。因此，為了提高井眼軌跡監(jiān)測與控制的精度及可靠性，亟需解決井眼軌跡模式的識別方法問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為了提高井眼軌跡監(jiān)測與控制的精度及可靠性，本發(fā)明提供了一種基于特征參數(shù)識別井眼軌跡模式的方法，所述方法包括以下步驟：用多種井眼軌跡模型來表征井眼軌跡模式，不同的井眼軌跡模型具有不同的特征參數(shù)；建立每種所述井眼軌跡模型的特征參數(shù)的求取方法，并根據(jù)測斜數(shù)據(jù)計算出每種所述井眼軌跡模型的特征參數(shù)；構(gòu)建井眼軌跡模式識別的評價指標(biāo)并對所述特征參數(shù)進行評價以篩選出最符合實際的井眼軌跡模式。根據(jù)本發(fā)明一實施例，所述井眼軌跡模型包含空間圓弧模型、圓柱螺線模型、自然曲線模型和恒工具面模型，每種所述井眼軌跡模型分別有2個所述井眼軌跡特征參數(shù)，其中：所述空間圓弧模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼曲率和初始工具面角；所述圓柱螺線模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼軌跡在垂直剖面圖上的曲率和水平投影圖上的曲率；所述自然曲線模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井斜變化率和方位變化率；所述恒工具面模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼曲率和工具面角。根據(jù)本發(fā)明一實施例，對于每種所述井眼軌跡模型，分別建立所述井眼軌跡的特征參數(shù)的計算方法；利用所述井眼軌跡測斜數(shù)據(jù)，對于所述井眼軌跡的每個測段，分別計算每種所述井眼軌跡模型的特征參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，所選取的井眼軌跡模式的識別區(qū)間包含有若干個測段，在所述識別區(qū)間內(nèi)，對于每種所述井眼軌跡模型，都能得到所述井眼軌跡特征參數(shù)的平均值及標(biāo)準(zhǔn)差；考慮所述井眼軌跡特征參數(shù)的不同量綱以及它們對井眼軌跡模式識別的不同影響程度，基于所述井眼軌跡特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，構(gòu)建井眼軌跡模式識別的評價指標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明一實施例，在識別區(qū)間內(nèi)，多個不同的井眼軌跡模型得到多個不同的評價指標(biāo)數(shù)值，從中篩選出評價指標(biāo)最優(yōu)者，它所對應(yīng)的井眼軌跡模型即為最符合實際情況的所述井眼軌跡模式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明彌補了井眼軌跡模式選擇的無據(jù)可依缺陷，根據(jù)實鉆軌跡特征識別并提供井眼軌跡模型，從而能提高井眼軌跡監(jiān)測與控制的精度及可靠性；實施本發(fā)明的方法只需利用現(xiàn)有的隨鉆測量數(shù)據(jù)，不需要改變現(xiàn)有的鉆井工藝及工具儀器，方法簡潔、便于應(yīng)用。本發(fā)明的其它特征或優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述。并且，本發(fā)明的部分特征或優(yōu)點將通過說明書而變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而被了解。本發(fā)明的目的和部分優(yōu)點可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實現(xiàn)或獲得。附圖說明附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明 的實施例共同用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例方法執(zhí)行流程圖。具體實施方式以下將結(jié)合附圖及實施例來詳細說明本發(fā)明的實施方式，借此本發(fā)明的實施人員可以充分理解本發(fā)明如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達成技術(shù)效果的實現(xiàn)過程并依據(jù)上述實現(xiàn)過程具體實施本發(fā)明。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本發(fā)明中的各個實施例以及各實施例中的各個特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。在現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有井眼軌跡模式的識別方法，只能根據(jù)不同的導(dǎo)向鉆井方式選用相對合理的井眼軌跡模式。到目前為止，盡管得到了一些關(guān)于導(dǎo)向鉆井方式與井眼軌跡模式之間關(guān)系的研究結(jié)果，但是在理論上還不能嚴格證明不同導(dǎo)向鉆井方式具體符合哪種井眼軌跡模式。這就導(dǎo)致井眼軌跡模式選擇的科學(xué)性存在缺陷。為了正確識別井眼軌跡模式，本發(fā)明提出了一種基于特征參數(shù)來識別井眼軌跡模式的方法。井眼軌跡模式可用井眼軌跡模型來表征，而不同的井眼軌跡模型具有不同的特征參數(shù)。例如，空間圓弧模型的特征參數(shù)是井眼曲率和初始工具面角，而自然曲線模型的特征參數(shù)是井斜變化率和方位變化率。對于井眼軌跡上的一系列測點來說，如果某種井眼軌跡模型的特征參數(shù)基本保持不變，就有理由認為井眼軌跡具有這種特定的變化規(guī)律和特征，進而可用該井眼軌跡模型來描述和監(jiān)測井眼軌跡?；谏鲜鲈恚诒景l(fā)明中，首先獲取井眼軌跡的測斜數(shù)據(jù)，然后表征并計算井眼軌跡的特征參數(shù)，最后基于井眼軌跡特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差來評價哪種井眼軌跡模型最符合實際情況，從而識別并確定井眼軌跡模式。接下來基于附圖來詳細描述本發(fā)明一實施例的具體實施過程。附圖的流程圖中示出的步驟可以在包含諸如一組計算機可執(zhí)行指令的計算機系統(tǒng)中執(zhí)行。雖然在流程圖中示出了各步驟的邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。如圖1所示：步驟s1：表征井眼軌跡模式井眼軌跡模式可用井眼軌跡模型來表征，而不同的井眼軌跡模型具有不同的特征參數(shù)，這些特征參數(shù)決定了井眼軌跡的空間形態(tài)。在現(xiàn)有技術(shù)中，常用的井眼軌跡模型有空間圓弧模型、圓柱螺線模型、自然曲線模型和恒工具面模型。每種井眼軌跡模型分別有2個所述井眼軌跡特征參數(shù)：空間圓弧模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼曲率和初始工具面角(步驟s11)；圓柱螺線模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼軌跡在垂直剖面圖上的曲率和水平投影圖上的曲率(步驟s12)；自然曲線模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井斜變化率和方位變化率(步驟s13)；恒工具面模型的井眼軌跡特征參數(shù)為井眼曲率和工具面角(步驟s14)。步驟s2：計算井眼軌跡模型的特征參數(shù)對于每種井眼軌跡模型，分別建立井眼軌跡特征參數(shù)的計算方法；利用井眼軌跡測斜數(shù)據(jù)，分別計算出各個測段內(nèi)每種井眼軌跡模型的特征參數(shù)。具體地，對于實鉆軌跡上的兩個相鄰測點，若測斜數(shù)據(jù)分別為(li-1,αi-1,φ1-1)和(li,αi,φ1)，則這兩個測點間的井段為第i個測段[li-1,li]，可按如下方法表征并計算井眼軌跡的特征參數(shù)：①空間圓弧模型空間圓弧模型的特征參數(shù)為井眼曲率和初始工具面角，其計算公式為其中cosεi-1,i＝cosαi-1cosαi+sinαi-1sinαicos(φi-φi-1)(2)式中，i為測段標(biāo)記；l為井深，單位m；α為井斜角，單位(°)；φ為方位角，單位(°)；ε為彎曲角，單位(°)；κ為井眼曲率，單位(°)/m；ω0為初始工具面角，單位(°)。②圓柱螺線模型圓柱螺線模型的特征參數(shù)為井眼軌跡在垂直剖面圖上的曲率和水平投影圖上的曲率，其計算公式為式中，i為測段標(biāo)記；κv為垂直剖面圖上的曲率，單位(°)/m；κh為水平投影圖上的曲率，單位(°)/m。③自然曲線模型自然曲線模型的特征參數(shù)為井斜變化率和方位變化率，其計算公式為式中，i為測段標(biāo)記；κα為井斜變化率，單位(°)/m；κφ為方位變化率，單位(°)/m。④恒工具面模型恒工具面模型的特征參數(shù)為井眼曲率和工具面角，其計算公式為式中，i為測段標(biāo)記；κ為井眼曲率；ω為工具面角，單位(°)。在實際鉆進過程中，利用隨鉆測量(mwd)等儀器可測得實鉆軌跡的井深、井斜角和方位角等數(shù)據(jù)，從而得到一系列測點的測斜數(shù)據(jù)(步驟s21)。利用這些測斜數(shù)據(jù)和上述公式，可計算出各個測段內(nèi)每種井眼軌跡模型的特征參數(shù)。步驟s3：識別井眼軌跡模式首先，執(zhí)行步驟s31，選取井眼軌跡模式的識別區(qū)間。全井的井眼軌跡可以只采用一種井眼軌跡模式，也可以劃分成多個井段并分別采用不同的井眼軌跡模式。顯然，前者的識別區(qū)間是從井口到井底，而后者的井眼軌跡由多個不同模式的井段組合而成，其中每個井段對應(yīng)于一個識別區(qū)間。然后，執(zhí)行步驟s32，求取各種井眼軌跡模式下特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差。不同井 眼軌跡模型的特征參數(shù)不同，但每種井眼軌跡模型都有2個特征參數(shù)。為敘述方便，這2個特征參數(shù)統(tǒng)一用u和v來表示。于是，對于第i個測段，各種井眼軌跡模型的特征參數(shù)分別為①空間圓弧模型②圓柱螺線模型③自然曲線模型④恒工具面模型這樣，在所述識別區(qū)間內(nèi)，若有n個測段，則井眼軌跡特征參數(shù)的算術(shù)平均值為式中以及分別為特征參數(shù)u和v的算術(shù)平均值。由于算術(shù)平均值的可信賴程度可用標(biāo)準(zhǔn)差來表征，因此在本實施例中，采用井眼軌跡特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差來衡量其平均值的可信度。即井眼軌跡特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差為式中σu以及σv分別為特征參數(shù)u和v的標(biāo)準(zhǔn)差。進一步地，執(zhí)行步驟s33，構(gòu)建井眼軌跡模式識別的評價指標(biāo)。在步驟s32 中，井眼軌跡特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差存在量綱不一致問題。對于特征參數(shù)v來說，空間圓弧模型和恒工具面模型的量綱為角度，而圓柱螺線模型和自然曲線模型的量綱為曲率。由于上述井眼軌跡模型的特征參數(shù)只有曲率和工具面角兩種參數(shù)，且大多數(shù)特征參數(shù)為曲率形式。為了便于進行比較和評價，可將工具面角的標(biāo)準(zhǔn)差化算為曲率的量綱。即：至此，在所述識別區(qū)間內(nèi)，能得到各種井眼軌跡模型的特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差，并且其標(biāo)準(zhǔn)差已化算為相同的量綱。如前所述，井眼軌跡特征參數(shù)的一致性和可信度可用其標(biāo)準(zhǔn)差進行評價，標(biāo)準(zhǔn)差越小，其一致性和可信度越好。然而，每種井眼軌跡模型的特征參數(shù)都是相互獨立的，并且它們對井眼軌跡模式識別的影響程度也不相同，所以會出現(xiàn)其中一個特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差較小而另一個特征參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差較大的情況。為解決這個問題，本發(fā)明考慮各特征參數(shù)的權(quán)重，構(gòu)建了井眼軌跡模式識別的評價指標(biāo)。即：σ＝wuσu+(1-wu)σv(13)式中，σ為井眼軌跡模式的評價指標(biāo)，單位(°)/m；wu為特征參數(shù)u的權(quán)重，無量綱。最后，執(zhí)行步驟s34，篩選出最符合實際的井眼軌跡模式。對比各種井眼軌跡模型的評價指標(biāo)，其評價指標(biāo)σ最小者即為最符合實際情況的井眼軌跡模型。由于每種井眼軌跡模型都對應(yīng)于具體的井眼軌跡模式，所以據(jù)此能篩選和識別出最符合實際情況的井眼軌跡模式。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明彌補了井眼軌跡模式選擇的無據(jù)可依缺陷，根據(jù)實鉆軌跡特征識別并提供井眼軌跡模型，從而可提高井眼軌跡監(jiān)測與控制的精度及可靠性；實施本發(fā)明的方法只需利用現(xiàn)有的隨鉆測量數(shù)據(jù)，不需要改變現(xiàn)有的鉆井工藝及工具儀器，方法簡潔、便于應(yīng)用。下面結(jié)合實施例進一步描述本發(fā)明。在某水平井施工過程中，采用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工藝鉆進，利用隨鉆測量(measurewhiledrilling，mwd)儀器獲取的測斜數(shù)據(jù)見表1。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，可計算出各種井眼軌跡模型的特征參數(shù)、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差等參數(shù)，見表2。對于每種井眼軌跡模型，若2個特征參數(shù)的權(quán)重各為50％，則可得到如表2所示的評價結(jié)果。結(jié)果表明：在該實施例中，由于 自然曲線模型的評價指標(biāo)σ最小，所以井眼軌跡最符合自然曲線模型。測點序號井深(m)井斜角(°)方位角(°)02100.0040.0070.0012109.0042.6073.0022120.0045.7076.5032128.0048.0079.0042137.0050.5082.0052149.0054.0086.00表1表2雖然本發(fā)明所公開的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明而采用的實施方式，并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所述的方法還可有其他多種實施例。在不背離本發(fā)明實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變或變形，但這些相應(yīng)的改變或變形都應(yīng)屬于本發(fā)明的權(quán)利要求的保護范圍。當(dāng)前第1頁12