[发明专利]一种基于复合导向钻井的水平井方向优先着陆控制方法

权利要求书

1.一种基于复合导向钻井的水平井方向优先着陆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101、根据随钻测量所获取的测斜数据，按实际使用的导向钻井工艺，采用外推法来计算井底点(b)的轨迹参数，所述轨迹参数包括所述井底点(b)的井斜角、方位角和空间坐标；

S102、建立复合导向钻井条件下的着陆轨迹约束方程，形成着陆轨迹与靶区的约束关系，作为着陆控制方案的设计条件；

S103、在工程实际允许的井斜角和方位角范围内选取入靶方向，根据复合导向钻井条件下的着陆轨迹约束方程和所选取的入靶方向计算着陆轨迹的井段长度和入靶点(e)在靶平面内的坐标；

S104、根据入靶点(e)在靶平面内的坐标判别所述入靶点(e)的位置是否位于靶区范围内，如果是，则执行下一步骤，如果否，则返回到步骤S103，调整入靶方向重新计算入靶点(e)的坐标；

S105、继续优化着陆控制方案，用纵横网格线将工程允许的井斜角和方位角的允许范围划分成若干个单元，将每个纵横网格线的交点作为一个入靶方向，采用步骤S103的方法计算出各入靶方向所对应的入靶位置，综合考虑所述入靶方向和入靶位置，选取较优的入靶方向区域，进一步细化入靶方向的网格线，不断优化着陆控制方案，得到最优的着陆控制方案；

S106、根据所述井底点(b)的轨迹参数、所述最优着陆控制方案的入靶方向和井段长度，按复合导向钻井特征，计算出最优着陆控制方案的轨迹特征参数，所述轨迹特征参数包括井斜变化率和方位变化率；

S107、根据所述最优的着陆控制方案及轨迹特征参数，按自然曲线模型计算着陆轨迹的各分点的轨迹参数，并以图表形式输出设计结果，作为水平井着陆控制施工的依据。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在执行步骤S102时，按照以下步骤建立复合导向钻井条件下的着陆轨迹约束方程：

S201、建立以首靶点(t)为原点的靶点坐标系t-xyz，其中，x轴铅垂向上，y轴水平向右，z轴为靶平面的法线方向；

S202、建立靶点坐标系t—xyz与井口坐标系O—NEH的转换关系：

N=Nt-ysinφzE=Et+ycosφzH=Ht-x]]>

式中，N_t、E_t、H_t分别为首靶点(t)的北坐标、东坐标和垂深坐标，φ_z为靶平面的法线方位；

S203、建立复合导向钻井条件下的着陆轨迹方程：

其中，

AP=αb+φbAQ=αb-φb]]>

θP=(αe-αb)+(φe-φb)θQ=(αe-αb)-(φe-φb)]]>

SP=sin(αe+φe)-sin(αb+φb)SQ=sin(αe-φe)-sin(αb-φb)]]>

CP=cos(αb+φb)-cos(αe+φe)CQ=cos(αb-φb)-cos(αe-φe)]]>

式中，L表示井深，α、φ分别表示井斜角和方位角，κ_α为井斜变化率，ΔN、ΔE、ΔH、ΔL分别为着陆轨迹上任一点距井底点(b)的增量，α_b和φ_b分别为井底点(b)的井斜角和方位角，α_e和φ_e分别为入靶点(e)的井斜角和方位角；

S204、建立复合导向钻井条件下的着陆轨迹约束方程，由于入靶点(e)是着陆轨迹与靶平面的交点，所以入靶点(e)的轨迹参数应满足以下方程：

Nt-yesinφz=Nb+ΔNb,eEt+yecosφz=Eb+ΔEb,eHt-xe=Hb+ΔHb,e]]>

式中，N_b、E_b、H_b分别为井底点(b)的北坐标、东坐标和垂深坐标，ΔN_b，e、ΔE_b，e和ΔH_b，e分别为井底点(b)到入靶点(e)的北坐标、东坐标和垂深坐标的坐标增量。