[发明专利]处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法

说明书

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，是一种处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法，第一步，包括提取三维绕障井的井眼曲率和井眼扭方位的方位角；第二步，对需要将三维绕障井钻进轨迹转换为双二维钻进轨迹的定向井进行优化；第三步，计算第一定向段的井眼曲率；第四步，计算第一段二维轨迹投影曲线；第五步，设第一稳斜段的终点即为第二增斜段的起点，计算着陆前的第二段二维轨迹投影曲线。本发明根据已有的三维定向轨迹数据及相关地质资料为基础，对三维定向轨迹进行双二维轨迹的二次优化，将难度分解，实现使用常规动力螺杆钻具配套实现旋转导向施工，有效解决了常规旋转导向工具不能对三维定向井直接施工的问题，同时也降低了钻井成本。

技术领域

本发明涉及石油天然气钻井技术领域，是一种处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法。

背景技术

目前，石油钻井的设计开发时，很多井在3000米以上增斜井段时需要大幅度的扭方位，时常设计成三维绕障井，设计数据是基于在造斜段开始使用旋转导向设备来协助完成钻井施工的。但是，实际实施时该旋转导向设备严重匮乏，受国外技术垄断，短时间无法满足开发配套工具，在没有旋转导向等特殊工具的条件下，使用常规随钻仪器结合单弯螺杆动力钻具来实现高难度的三维绕障井施工，存在设计更改困难。

发明内容

本发明提供了一种处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决现有的常规随钻仪器不能直接对高难度的三维绕障井进行施工，采用常规随钻仪器扭方位存在施工难度巨大的问题。

本发明的技术方案是通过以下措施来实现的：一种处理三维绕障井的双二维轨迹优化方法,包括以下步骤：

第一步，根据三维绕障井的井口坐标、目标靶点坐标、地面海拔、补心高、磁偏角、收敛角，确定三维绕障井的设计投影图，提取三维绕障井的井眼曲率和井眼扭方位的方位角；

第二步，对需要将三维绕障井钻进轨迹转换为双二维钻进轨迹的定向井进行优化；

第三步，选择二维轨迹定向段的造斜点位置，根据采用钻具的组合造斜能力，确定第一直井段最大井斜角和第一增斜段段长，计算第一定向段的井眼曲率；

第四步，计算二维轨迹第一定向段的井深，确定第一稳斜段的段长，计算第一段二维轨迹投影曲线；

第五步，设置第一稳斜段的终点即为第二增斜段的起点，计算着陆前的第二段二维轨迹投影曲线。

下面是对上述发明技术方案的进一步优化或/和改进：

上述第二步中，还包括判断将三维绕障井钻进轨迹转换为双二维钻进轨迹进行优化的过程，判断条件如下：

(1)三维绕障井的井眼曲率是否大于限定门限值Kmax；

(2)井眼扭方位的方位角是否大于工具可实现的定向增斜最大扭方位角φmax；

若同时满足井眼曲率大于设定门限值且井眼扭方位的方位角大于最大扭方位角，则进入第三步进行双二维轨迹优化，若不满足，则结束。

上述第三步中，计算二维轨迹定向段的井眼曲率，公式如下：

其中，Q为井段最大井斜角，L为增斜段段长。

上述第五步中，计算得到第二段二维轨迹投影曲线，包括以下过程：

(1)根据采用的钻具组合造斜能力，确定第二定向段最大井斜角和第二增斜段段长，计算第二定向段的井眼曲率；

(2)计算二维轨迹第二定向段的井深，确定第二稳斜段的段长，计算第二段二维轨迹投影曲线。