[发明专利]小井斜情况下的井眼轨迹控制方法及装置

权利要求书

1.一种小井斜情况下的井眼轨迹控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S101、根据地质和工程要求预先设计井眼轨迹，得到井眼轨迹的节点及分点参数，然后提取井眼轨迹上各节点及分点处的特征参数，其中所述特征参数包括井斜角、井斜变化率、方位变化率；

S102、根据所述井眼轨迹的特征参数，计算导向钻具的工作特性参数，其中所述工作特性参数包括工具造斜率和定向方位角；

S103、根据所述工作特性参数，绘制导向钻具的工作特性曲线；

S104、在导向钻井过程中，随时测量导向钻具的实际工作特性参数，将实际与设计的导向钻具工作特性参数绘制在同一张图上，用以监测导向钻具的实际工作特性是否符合设计，当导向钻具的实际与设计工作特性偏差较大时，应校正控制方案。

2.如权利要求1所述的小井斜情况下的井眼轨迹控制方法，其特征在于，在步骤S102中，设计导向钻具的工作特性参数时，井眼轨迹的特征参数与导向钻具的工作参数之间的特定关系式为：

其中，α为井斜角，单位为度；φ为方位角，单位为度；κ_α为井斜变化率，单位为度/30米；κ_φ为方位变化率，单位为度/30米；κ为工具造斜率，单位为度/30米；φ_w为定向方位角，单位为度。

3.如权利要求2所述的小井斜情况下的井眼轨迹控制方法，其特征在于，在步骤S103中，绘制导向钻具的工作特性曲线包括以下步骤：

以κ_φsinα为横轴、以κ_α为纵轴建立直角坐标系，使得工具造斜率κ相当于极坐标系的矢径，定向方位角φ_w相当于极坐标系的极角；

将导向钻具的工作特性参数绘制在该坐标系上，以得到随井深变化的工具造斜率κ和定向方位角φ_w的关系曲线。

4.如权利要求3所述的小井斜情况下的井眼轨迹控制方法，其特征在于，在步骤S104中，将实际测量的工具造斜率κ和定向方位角φ_w与设计的导向钻具工作特性曲线绘制在同一张图上，用以监测和控制导向钻具的实际工作特性，从而有效地控制实钻井眼轨迹。

5.如权利要求1-4中任一项所述的小井斜情况下的井眼轨迹控制方法，其特征在于，所述井眼轨迹特征参数适用于所有的井眼轨迹模型，所述导向钻井过程包括滑动导向过程、旋转导向过程和复合导向钻井过程。

6.一种小井斜情况下的井眼轨迹控制装置，其特征在于，所述装置包括以下单元：

井眼轨迹设计特征参数提取单元，其用于根据地质和工程要求预先设计井眼轨迹，得到井眼轨迹的节点及分点参数，然后提取井眼轨迹上各点处的特征参数，其中所述特征参数包括井斜角、井斜变化率、方位变化率；

导向钻具工作特性设计单元，其用于根据所述井眼轨迹的特征参数，计算导向钻具的工作特性参数，其中所述工作特性参数包括工具造斜率和定向方位角；

导向钻具工作特性曲线绘制单元，其用于根据所述工作特性参数，以井深为自变量，绘制导向钻具的工作特性曲线；

导向钻具实际工作特性监控单元，其用于在导向钻井过程中，随时测量导向钻具的实际工作特性参数，将实际与设计的导向钻具工作特性参数绘制在同一张图上，用以监测导向钻具的实际工作特性是否符合设计，当导向钻具的实际与设计工作特性偏差较大时，实时校正控制方案。

7.如权利要求6所述的小井斜情况下的井眼轨迹控制装置，其特征在于，在导向钻具工作特性设计单元中，导向钻具的工作特性与井眼轨迹的特征参数之间的特定关系式为：

其中，α为井斜角，单位为度；φ为方位角，单位为度；κ_α为井斜变化率，单位为度/30米；κ_φ为方位变化率，单位为度/30米；κ为工具造斜率，单位为度/30米；φ_w为定向方位角，单位为度。