专利名称：井眼轨迹远程实时跟踪方法
技术领域：
本发明涉及石油钻井井身轨迹实时跟踪技术领域，特别是一种通过远程方式对井 眼轨迹进行实时跟踪的方法。
背景技术：
在石油勘探开发过程中，为了增加可采储量，提高采收率，目前正大量使用水平井 钻井技术，通过该技术的钻探较好的满足了这一需求，但水平井钻井技术是一个复杂的生 产过程，由于地下地质构造复杂，地层倾角不清，目标靶体储层较簿等因素，造成难以按设 计入靶点中靶的现象，容易出靶偏离，从而影响水平井的勘探开发效果。而水平井的地质设 计，在构造精度上距水平井要求的地层构造精确度还存在一定的差距，只有在施工中做好 实时导向，根据实际情况，合理调整技术参数，才能达到准确入靶的目的，但现场由于受条 件的限制和工程技术人员的技术水平高低的影响，需要随时得到后勤基地高级技术人员及 专家的技术支撑。为满足上述需求，需要建立一套井眼轨迹远程实时跟踪方法，将现场施工作业的 井斜实时测量数据传送回基地，井斜实时测量数据汇集其它相关的岩性剖面数据、地层分 层数据等，根据建立的地质数学模型，绘制成井眼轨迹实时跟踪图，通过Web发布系统进行 同步发布，以实现对现场施工作业的实时技术支撑，确保勘探在目标靶区范围内钻探，大幅 度降低水平井的勘探开发风险和开发成本，获取最大的经济效益。现有技术中，中国公开号为1657739，
公开日为2005年8月24日的中国专利文件 公开了一种井底深度与井眼轨迹自动跟踪方法及装置，它包括一组用于测量钻机大钩载荷 及其位置高度的传感器、一个向传感器供电且具有信号隔离及低通滤波功能的预处理箱、 一台带有具有AD功能的数据采集卡的计算机和一套深度及井眼轨迹自动跟踪软件及一种 自动深度及井眼轨迹跟踪方法。其根据大钩载荷的变化确定带有钻头的钻柱是否被大钩悬 起，根据大钩的位置高度变化确定钻柱及钻头的移动距离及移动方向，从而实现钻头深度 的自动跟踪；另外结合其他随钻测量仪器实时测量的井眼方向参数来实现对井眼轨迹的自 动跟踪，并通过与井眼的设计轨道进行比较，对所发生的超出设计轨道许可范围的偏离给 出报警提示。但上述现有技术，没有将井眼实时轨迹数据、岩性剖面数据等与远程传输系统有 机的结合起来，不能将现场井下的动态信息，通过Internet网络，针对授权用户进行二、三 维图像的平面及空间展示，直观的将井眼轨迹进行实时展示和回放，也就不能排除地质构 造复杂，地层倾角不清，目标靶体储层较薄等不利因素的影响，仍然不能按照设计入靶点中 靶，水平井的勘探开发效果仍不理想。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种能够将现场井下的动态信息，通过 Internet网络，针对授权用户进行二、三维图像的平面及空间展示，直观的将井眼轨迹进行
3实时展示和回放的井眼轨迹远程实时跟踪方法，本发明排除了地质构造复杂，地层倾角不 清，目标靶体储层较薄等不利因素的影响，能够非常准确地按照设计如靶点中靶，显著提高 了水平井的勘探开发效果。本发明是通过采用下述技术方案实现的一种井眼轨迹远程实时跟踪方法，其特征在于将现场实时测量的井身轨迹 (LWD/MWD)随钻实时测量数据、结合井口坐标数据、井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据 和地层倾角数据，通过远程传输回基地服务器，从基地服务器数据库中读取上述数据，根据 建立的数学模型，生成实时井斜轨迹跟踪图，通过Web同步发布。所述的数学模型是井眼轨迹实时跟踪方法里的常用模型，其具体采用切面与地倾 角度的关系算法、曲率半径法、双比例_地倾角算法、可见区域和双比例的关系和地层拟合 算法建立数学模型，对井身轨迹进行二维实时绘制、实时井深轨迹回放、起钻和起钻。所述的数学模型采用下述步骤实现a、提供井资源信息步骤；b、加载井口坐标数据，井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据和地层倾角数据；C、通过基本的井深方位角、井斜角算出闭合距、闭合角、东坐标、北坐标和水平位 移参数，加载外部信息图片；d、可视区域及坐标的自动判定；e、地层信息的拟合，对地层信息的拾取、对地层修改(添加、删除、拖动)、对地层 的错位填充等；f、地层拟合算法；g、实现实时井身轨迹回放、起钻、下钻的二维图形展示。与现有技术相比，本发明的有益效果表现在1、本发明采用“将现场实时测量的井身轨迹(LWD/MWD)随钻实时测量数据、结合 井口坐标数据、井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据和地层倾角数据，通过远程传输回 基地服务器，从基地服务器数据库中读取上述数据，根据建立的数学模型，生成实时井斜轨 迹跟踪图，通过Web同步发布”这样的技术方案，能够应用井身轨迹(LWD/MWD)随钻实时测 量数据及岩性剖面数据对井身轨迹进行二、三维实时绘制、实现井身轨迹回放、起钻和下钻 动态显示等。2、本发明中，实时传输回基地服务器的数据，客户端可任意选择井号进行实时浏 览，动态展示其井下变化情况。3、本发明借助网络传输技术，及时、安全、稳定将传输回基地服务器的井斜数据 等，通过已建立的数学模型，将井下的动态信息及时展示出来，达到远程指导现场作业及监 控的目的。4、采用本方法，作为地质导向的辅助工具，达到真正意义上的实时跟踪，对指导水 平井钻井，及时修正地质模型，调整井身轨迹，按设计入靶，提高储层钻遇率及确保水平井 开发成功均有重要意义，将会取得一定的经济效益。
下面将结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明，其中
图1为本发明处理流程2为地层拟合算法中折线示意3为地层拟合算法中折线分成若干份的示意4为拟合后的曲线示意图
具体实施例方式实施例1本发明公开了 一种井眼轨迹远程实时跟踪方法，将现场实时测量的井身轨迹 (LWD/MWD)随钻实时测量数据、结合井口坐标数据、井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据 和地层倾角数据，通过远程传输回基地服务器，从基地服务器数据库中读取上述数据，根据 建立的数学模型，生成实时井斜轨迹跟踪图，通过Web同步发布。所述的数学模型是井眼轨迹实时跟踪方法里的常用模型，其具体采用切面与地倾 角度的关系算法、曲率半径法、双比例_地倾角算法、可见区域和双比例的关系和地层拟合 算法建立数学模型，对井身轨迹进行二维实时绘制、实时井深轨迹回放、起钻和起钻。(一 )、切面与地倾角度的关系算法A是指地倾角度B是指的地倾方向，C是指切面方向K是指新的地倾角度。已知地倾角地倾方向tgA = h/x与地倾方向的夹角χ1 = x/cos (C-B)新的地倾角tgK = taA氺cos (C-B)；现在采用的第2种算法。(二)、曲率半径法1.方位角度差=钻头在当前井深位置时的方位角度-钻头在上一个井深位置时 的方位角度。2.如果方位差的绝对值大于180度，方位差派生量1 = (360-ABS(方位角度 差))*3· 14159/180否则，方位差派生量1 =方位角度差*3· 14159/180。3.井斜弧度=(井斜 *3. 14159)/180。4.垂直半径如果钻头在当前井深值时的井斜，与钻头在上一个井深值时的井斜之 差等于0，那么垂直半径=0否则，垂直半径=钻头的当前井深值与钻头的上一个井深值之 差，比上钻头在当前井深值时的井斜弧度与钻头在上一个井深值时的井斜弧度之差。5.当前水平位移如果垂直半径等于0，那么，当前水平位移=上一个水平位移 + (当前井深值_上一个井深值)*上一个井斜弧度的正弦否则，当前水平位移=上一个水平 位移+垂直半径*(上一个井斜弧度的余弦_当前井斜弧度的余弦)。6.修正方位角度如果钻头的当前方位值大于180度，那么，修正方位(度)=钻头 的当前方位值(度)_360(度)否则，修正方位(度)=钻头的当前方位值(度)。7.方位弧度=修正方位(度)*3· 14159/180。
8.东增量如果方位差派生量1等于0，那么，东增量等于当前水平位移与上一个水 平位移之差，乘以上一个方位弧度值的正弦否则，东增量等于上一个方位弧度的余弦与当 前方位弧度的余弦之差，乘以当前水平半径。9.东坐标当前东坐标等于上一个东坐标与当前东增量之和。10.方位差派生量2如果方位差大于180度，那么，方位差派生量2等于方位差派 生量1的负值否则，方位差派生量2等于方位差派生量1。11.水平半径H如果方位差派生量1等于0，那么，水平半径等于0否则，水平半 径等于当前水平位移与上一个水平位移之差，比上方位差派生量2。12.北增量如果方位派生量1等于0，那么，北增量等于当前水平位移与上一个水 平位移之差，乘以上一个方位弧度值的余弦否则，北增量等于当前方位弧度值的正弦与上 一个方位弧度值的正弦之差，乘以当前水平半径。13.当前北坐标等于上一个北坐标与当前北增量之和。14.当前闭合距等于东坐标的平方与北坐标的平方之和的二次平方根15.闭合角度如果当前闭合角弧度值大于0(度)，那么，那么当前闭合角(度)等 于当前闭合角的弧度值否则，当前闭合角(度)等于当前闭合角的弧度值与360之和。16.垂深如果当前井斜角_上一点井斜角等于0当前垂身=上一点垂身+(当前 井深_上点井深)*当前井斜角否则垂深=上一点垂深+垂直半径*(当前井斜弧度的正 弦-上一井斜弧度的的正弦)。17. A、B点水平距等于B点水平位移减去A点水平位移的的绝对值。18.狗腿度(全角变化率)=(当前井斜弧度的余弦值*上一点的井斜余弦值) 的乘积的反余弦+当前井斜弧度的正弦*上一点井斜弧度的正弦*方位派生量1的余弦 *180000除以圆周率除以(当前井深减去上一井深)。(三)、双比例_地倾角算法A是指在第一比例时候的地倾角B是指在第二比例时候的地倾角a是指横坐标比例的比例尺b是指在第一比例的纵坐标比例尺c指在第二比例的纵坐标比例尺χ y是参数tg A = y/x = y氺b/x氺ay/x = tgA*a/b ；tg B = y/x = (y氺c/x氺a) *tgA*a/b = tgA*c/b(四)、可见区域和双比例的关系由于页面一定的时侯双比例与可见区域存在一个必然关系。bl*scalel+b2*scle2 = b。(五)、地层拟合算法1.需要数据已知折线上几个点(举例3个点？1汴2、？3)，如图2。2.按照横坐标纵坐标根据参数(参数长度m)来把折线分成若干份。把P1、P2、P3 分成了 Pl、al、a2、a3、P2、a4、a5、P3，如图 3
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3.按照参数个数来拟合如果参数个数选择的是η那么形成新点的坐标:P1 = (P1+P1后面N/2个点+Pl前面N/2个点)/N依次类推。4.形成新的坐标点然后绘图就形成了拟合后的曲线。如图4根据以上的算法，主要对井身轨迹进行二维实时绘制、实时井深轨迹回放、起钻和 起钻等。三、系统的主要功能模块1.选择井号用于加载初始化数据，显示当前轨迹情况。2.多切面状态显示用于输入一个切面方向值(与正北方向的夹角)，展示设置新切面后地层轨迹图 形。3.设置储层及坐标刻度用于图形初始化参数的设置。4.地层拟合用于对拖动设置的地层线进行拟合，填充地层。5.实时轨迹用于回放井身轨迹回放起钻下钻的二维图形展示。6.各种辅助工具用于提供各种图形辅助设置，“显示十字交叉线”、“显示分界线”、“显示坐标小刻 度”、“设计储层”、“实际储层”和“设计轨迹的隐藏和显示等功能。7.本系统的连接方式实时LWD/MWD数据采集后，将解析其数据格式，按照实时数据库模型进行数据格 式标准化，通过消息中间件发送到基地，转换成标准格式，同步到专业数据库中。所述的数学模型采用下述步骤实现a、提供井资源信息步骤；b、加载井口坐标数据，井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据和地层倾角数据；C、通过基本的井深方位角、井斜角算出闭合距、闭合角、东坐标、北坐标和水平位 移参数，加载外部信息图片；d、可视区域及坐标的自动判定；e、地层信息的拟合，对地层信息的拾取、对地层修改(添加、删除、拖动)、对地层 的错位填充等；f、地层拟合算法；g、实现实时井身轨迹回放、起钻、下钻的二维图形展示。实施例2如图1所示，是一种井眼轨迹远程实时跟踪系统的加载流程，用户登录后进行初始 化，加载井口坐标数据，井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据、地层倾角等数据。通过基本的 井深方位角、井斜角算出其它井斜表参数(闭合距、闭合角、东坐标、北坐标、水平位移等)，加载 外部信息图片；同时可视区域及坐标自动判定；多切面状态显示，展示设置新切面后地层轨迹 图形；设置储层及坐标刻度及地层拟合，实现实时井身轨迹回放、起钻、下钻的二维图形展示。
权利要求
一种井眼轨迹远程实时跟踪方法，其特征在于将现场实时测量的井身轨迹随钻实时测量数据、结合井口坐标数据、井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据和地层倾角数据，通过远程传输回基地服务器，从基地服务器数据库中读取上述数据，根据建立的数学模型，生成实时井斜轨迹跟踪图，通过Web同步发布。
2.根据权利要求1所述的井眼轨迹远程实时跟踪方法，其特征在于所述的数学模型 是井眼轨迹实时跟踪方法里的常用模型。
全文摘要
本发明公开了一种井眼轨迹远程实时跟踪方法，涉及石油钻井井身轨迹实时跟踪技术领域，将现场实时测量的井身轨迹(LWD/MWD)随钻实时测量数据、结合井口坐标数据、井斜数据、地层分层数据、岩性剖面数据和地层倾角数据，通过远程传输回基地服务器，从基地服务器数据库中读取上述数据，根据建立的数学模型，生成实时井斜轨迹跟踪图，通过Web同步发布。本发明排除了地质构造复杂，地层倾角不清，目标靶体储层较薄等不利因素的影响，能够非常准确地按照设计如靶点中靶，显著提高了水平井的勘探开发效果。
文档编号E21B47/02GK101949286SQ20101026455
公开日2011年1月19日 申请日期2010年8月26日 优先权日2010年8月26日
发明者何葵, 刘德伦, 唐家琼, 庞江平, 张辉, 罗利, 罗谋兵, 邢会民, 韩永刚 申请人:中国石油集团川庆钻探工程有限公司