[发明专利]一种钻井轨迹控制方法和系统

说明书

本发明公开了一种钻井轨迹控制方法和系统，其包括以下步骤：构建地层剖面模型，确定剖面模型中的地层线和轨迹线；基于地层剖面模型，分别计算上界面距离、下界面距离、钻遇界面距离和钻头前界面距离；在地层剖面模型上显示所述上界面距离、下界面距离、钻遇界面距离和钻头前界面距离，根据所述各个距离控制钻井轨迹。本发明能够快速有效的实现钻头相对目标层上界面、下界面、钻遇界面和钻头前界面的相对距离的计算，特别是为实现有效、准确、实时、低成本的自动化钻井提供解决方案，能够提醒操作人员及时调整钻头轨迹，调高优质储层钻遇率，调高油气产量。

技术领域

本发明涉及油气开发与勘探领域，具体涉及一种用于钻井过程中计算钻头相对位置，从而指导钻井工程师快速准确调整钻井轨迹倾角的方法和系统。

背景技术

目前，在石油、天然气等钻井勘探开发技术领域，在水平井作业过程中，地质导向技术开始广泛应用。在地质导向过程当中，最为关键的技术之一就是钻头相对目标地层上界面、下界面和钻头前界面的相对距离的计算方法。

现有常用的方法主要是通过人工干预的条件下，通过计算机测量和计算。这种方式需要现场工程师丰富的经验，结合一定的计算方法。对于实时性要求高、跟踪精度要求也较高的精确导向钻井，非常不利。一方面受到现场工程师经验的限制，不能形成标准化、自动化和软件化的计算方法和软件控制平台。另一方面容易引入人为的计算误差。

国内外对于钻头轨迹的控制技术研究非常多，但对于如何快速有效的实现钻头相对目标层上界面、下界面和钻头前界面的相对距离的快速计算研究较少，特别是为实现有效、准确、实时、低成本的自动化钻井提供解决方案的计算方法更少。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是需要提供一种自动计算钻头相对目标层上界面、下界面和钻头前界面的相对距离的计算方法。

为了解决上述技术问题，本申请的实施例首先提供了一种钻井轨迹控制方法，该方法包含以下步骤：步骤一：构建地层剖面模型，确定剖面模型中的地层线和轨迹线；步骤二：基于地层剖面模型，分别计算上界面距离、下界面距离、钻遇界面距离和钻头前界面距离；步骤三：在地层剖面模型上显示所述上界面距离、下界面距离、钻遇界面距离和钻头前界面距离，根据各个距离控制钻井轨迹。

优选地，在所述步骤一中，基于三维地层模型中的井眼轨迹计算该轨迹的水平投影角；根据所述井眼轨迹水平投影角，将地层线和轨迹线进行投影，形成二维平面侧视图下的地层线和轨迹线；将所述二维水平侧视图下的地层线和轨迹线进行矢量化处理得到地层矢量模型，将所述地层矢量模型作为所述地层剖面模型。

优选地，在所述步骤二中，利用如下公式计算各个上界面距离、下界面距离、钻遇界面距离和钻头前距离：

D_i＝SQRT((x_i-a)²+(y_i-b)²)

其中，i＝1,2,3,4；D₁表示上界面距离、D₂表示下界面距离、D₃表示钻遇界面距离，D₄表示钻头前界面距离；(x₁,y₁)表示钻头当前位置到上界面的垂直点的坐标，(x₂,y₂)表示钻头当前位置到下界面的垂直点的坐标，(x₃,y₃)当前钻进倾角下可能钻遇地层上或下界面位置坐标，(x₄,y₄)表示钻头到达钻头前地层的垂直点的坐标；SQRT表示开平方符号；(a,b)表示钻头当前位置坐标。

优选地，在所述步骤二中，先对地层剖面模型的地层线进行样条插值处理，形成局部光滑的地层线；再计算钻头点附件地层线设定范围内的样条线与钻头的最近距离，作为钻头相对目标地层的上界面距离D₁和下界面距离D₂。