一种用于定向井井眼轨迹的误差分析方法

摘要

本发明提供了一种用于定向井井眼轨迹的误差分析方法，用于井眼检测、石油测斜领域。本方法首先根据测量仪的仪器模型确定误差项，误差项都设置有误差量级和权重函数；根据测点处测得的井眼位置参数，确定误差项作用在测点处的误差向量；将第k个测点处的各误差项累加，获取位置不确定性矩阵C_nev；将地理坐标系下的矩阵C_nev转换到井眼位置坐标系下矩阵C_hla；根据井眼位置误差的概率密度函数确定测点处误差椭球的各半轴长度，根据结构进行井眼位置不确定性分析。本发明选取适用光纤陀螺测斜仪模块意义上的独立误差源，适用于华北地区油井，可为轨迹解释部门提供高质量的数据以及对促进救险井相交和丛式井防碰提供可靠依据。

主权项

一种用于定向井井眼轨迹的误差分析方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，采集测斜仪上行过程中测得的井眼位置参数，根据测量仪的仪器模型确定误差项；所述的井眼位置参数包括井斜角I、方位角A以及井深D；误差源从四方面考虑：深度误差、不对中误差、传感器误差和仪器精度误差；从每个误差源确定一个或两个以上的误差项，每个误差项至少设置有误差量级和权重函数；步骤2，确定误差项作用在测点处的误差向量；设第i个误差项ε_i作用在测段l内的第k个测点处的误差向量为e_i,l,k；设L表示到达测量终点前的测段，K表示测段L最终要计算的测点处位置，则第i个误差项ε_i作用在最终要计算的测点处的误差向量为步骤3，将第k个测点处的各误差项累加，获取位置不确定性矩阵C_nev；步骤4，将地理坐标系下的位置不确定性矩阵C_nev转换到井眼位置坐标系下，得到井眼位置坐标系下的位置不确定性矩阵C_hla；C_hla＝T^TC_nevT其中，转换矩阵T为：$T=\left[\begin{array}{ccc}\cos I_k\cos A_k& -\sin A_k& \sin I_k\cos A_k\\ \cos I_k\sin A_k& \cos A_k& \sin I_k\sin A_k\\ -\sin I_k& 0& \cos I_k\end{array}\right]$I_k和A_k分别表示在当前测段内第k个测点处测量得到的井斜角和方位角；步骤5，根据井眼位置误差的概率密度函数确定测点处误差椭球的各半轴长度；所述的井眼位置误差的概率密度函数为表示如下：$f\left({\overrightarrow{\mathrm{\Delta r}}}^g\right)=\frac{1}{{\left(2\pi \right)}^{3/2}{\left|C_{\mathrm{hla}}\right|}^{3/2}}{e}^{-\frac{1}{2}\left({\overrightarrow{\mathrm{\Delta r}}}^g\right){\mathrm{Chla}}^{-1}\left({\overrightarrow{\mathrm{\Delta r}}}^g\right)}$其中，为考虑误差后的井底位置向量增量，[U,V,W]^T为经过正交变换后的向量，则有：$\frac{U^2}{{\lambda }_1}+\frac{V^2}{{\lambda }_2}+\frac{W^2}{{\lambda }_3}=m^2$其中，m为放大系数，λ₁、λ₂和λ₃为正交变换矩阵的特征值；误差椭球的各半轴长度的平方分别为m²λ₁、m²λ₂和m²λ₃；步骤6，重复步骤2～步骤5，计算下一个测点处的误差椭球；同时，可根据获得的测点处的误差椭球进行井眼位置不确定性分析。