一种基于旋转导向钻井的水平井着陆控制方法

摘要

本发明公开了一种基于旋转导向钻井的水平井着陆控制方法，其包括以下步骤：计算井底点的轨迹参数；选取入靶点位置，并计算从井底点到入靶点的坐标增量；设计着陆轨迹的水平投影图，得到着陆轨迹在其上的曲率、入靶方位角以及水平投影长度；设计着陆轨迹的垂直剖面图，得到着陆轨迹在其上的曲率、入靶井斜角和井段长度；校核算得的入靶井斜角和方位角是否满足工程要求；继续优化着陆控制方案从而确定出最优的着陆控制方案；计算着陆轨迹的分点参数，并以图表形式输出设计结果。本发明在优先满足水平井中靶要求的前提下，通过校核入靶方向，采用单一的钻井工艺和技术参数实现着陆入靶，从而用最简单的工艺和最少的工序满足了水平井着陆入靶的轨迹控制要求。

主权项

1.一种基于旋转导向钻井的水平井着陆控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S101、根据随钻测量仪获取的实钻轨迹测斜数据，按实际使用的导向钻井工艺，采用外推法计算井底点(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、在靶平面上选定入靶点(e)的位置并基于所述井底点(b)的轨迹参数计算从所述井底点(b)到所述入靶点(e)的坐标增量，所述入靶点(e)的位置用所述入靶点(e)在所述靶平面的坐标来表示，所述坐标增量为空间坐标增量；S103、在旋转导向钻井条件下，根据所计算出的井底点(b)与入靶点(e)之间的坐标增量及所述轨迹参数，按入靶位置要求及圆柱螺线模型设计着陆轨迹的水平投影图，得到着陆轨迹在水平投影图上的曲率、入靶方位角以及水平投影长度，其计算公式如下：其中，Δ_h＝ΔN_b，esinφ_b-ΔE_b，ecosφ_bC_h＝ΔN_b，ecosφ_b+ΔE_b，esinφ_b式中，κ_h为着陆轨迹在水平投影图上的曲率；ΔN_b，e、ΔE_b，e分别为井底点(b)到入靶点(e)的北坐标和东坐标的坐标增量；φ_b为井底点(b)的方位角；φ_e为入靶方位角；ΔS_b，e为水平投影长度；S104、在旋转导向钻井条件下，根据井底点(b)与入靶点(e)之间的坐标增量、所述轨迹参数和步骤S103中所计算出的水平投影长度，按入靶位置要求及圆柱螺线模型设计着陆轨迹的垂直剖面图，得到着陆轨迹在垂直剖面图上的曲率、入靶井斜角和井段长度，其计算公式如下：其中，Δ_v＝ΔH_b，esinα_b-ΔS_b，ecosα_bC_v＝ΔH_b，ecosα_b+ΔS_b，esinα_b式中，κ_v为着陆轨迹在垂直剖面图上的曲率；ΔH_b，e为井底点(b)到入靶点(e)的垂深坐标的坐标增量；α_b为井底点(b)的井斜角；α_e为入靶井斜角；ΔL_b，e为井段长度；S105、校核由步骤S103和S104算得的入靶井斜角和方位角是否满足工程要求，如果满足要求，则着陆控制方案可行，执行下面的步骤，否则，重新选取入靶点位置返回到步骤S102，重复执行以获得满足工程要求的入靶方向，所述入靶方向包括入靶井斜角和方位角；S106、继续优化着陆控制方案，将靶区窗口划分成多个网格单元，分别将每个纵横网格线的交点作为一个入靶点位置，然后采用步骤S102到S104的方法计算各入靶位置对应的入靶方向，按照工程要求从一系列入靶位置、入靶方向中选出最优值，从而确定出最优的着陆控制方案；S107、根据所述最优的着陆控制方案及工艺技术参数，按圆柱螺线模型计算着陆轨迹的分点参数，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。