图5是根据本发明一个实施例的法面距离关系的法向参考面表示法；
[0074] 图6是根据本发明一个实施例的参考井和比较井三维空间图；以及
[0075] 图7是根据本发明一个实施例的效果分析图。
【具体实施方式】
[0076] 以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段 来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要 不构成冲突，本发明各实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方 案均在本发明的保护范围之内。
[0077] 图1和2分别给出了本发明的技术方法流程图和技术原理示意图。在图1中，法 面扫描开始于步骤SlOl。在该步骤中，获取参考井和比较井的轨迹数据，其中参考井为设计 轨道或新设计井，而比较井为实钻轨迹或已钻邻井。
[0078] 具体地说，当用于分析实钻轨迹与设计轨道的偏离情况时，将设计轨道作为参考 井，将实钻轨迹作为比较井；当用于邻井防碰分析时，将新设计井作为参考井，将已钻邻井 作为比较井。总之，法面距离扫描是用来分析井眼轨迹之间的相互位置关系，其技术方法本 身不受上述情况以及井眼轨迹类型等方面的局限。因此，本发明采用参考井和比较井进行 叙述，本领域的技术人员应当知道这两个术语的含义和
【发明内容】
的适用性。
[0079] 由于法面距离扫描需要参考井和比较井的轨迹数据，因此设计轨道至少应有节点 数据，实钻轨迹至少应有测点数据。
[0080] 在步骤S102中，统一参考井和比较井的指北方向及坐标系。
[0081] 通常，每口井都以自身井口为坐标原点来进行轨迹设计与监测，并且各井的指北 方向可能不同。在进行法面距离扫描时，参考井和比较井必须采用相同的指北方向和坐标 系。
[0082] 石油钻井行业标准规定：井眼轨迹设计与监测应选用高斯投影平面坐标北作为指 北方向。因此，在进行法面距离扫描时，应建立一个参考井和比较井共用的空间坐标系0- NEH，并且N坐标轴应指向高斯投影平面的坐标北方向。通常，该空间坐标系0 - NEH的原点 可选为参考井的井口，这样就只需要归算比较井的数据，可减少工作量。
[0083] 在步骤S103中，根据实际需要来确定参考井和比较井的计算范围。有时，法面距 离扫描并不需要进行全井轨迹的计算，而只需计算参考井和比较井的部分井段。在这种情 形下，为了减少计算量并提高计算效率，可确定参考井和比较井的计算范围。当然，若需要 进行全井轨迹计算时，也可将计算范围扩大到全井轨迹。
[0084] 在步骤S104中，按扫描间距计算参考井在计算范围内的分点参数。具体说，无论 参考井是设计轨道还是实钻轨迹，其节点或测点有时会显得过于稀疏，需要插入若干个分 点。其方法是：根据参考井上实际或设计的钻井工艺选用相应的井眼轨迹模型，按扫描间距 沿井深插入分点，计算出分点的井斜角、方位角、空间坐标等参数。为减少计算量和提高计 算效率，可先采用较大的计算范围和扫描间距，再对所关注的井段逐渐缩小计算范围和扫 描间距，直至扫描间距满足工程要求为止。
[0085] 再次如图1所示，接下来在步骤S105中，求取任一参考点法面与比较井的交点。在 该步骤中，首先建立参考点的法面方程和比较井的井眼轨迹方程，然后联立这两个方程并 求解，根据解的存在性及合理性确定出参考点法面与比较井的交点。
[0086] 具体说,在参考井上任选一分点P (为叙述方便简称为参考点），过P点作垂直于 参考井的平面，得到参考点P处的法面。根据参考点的井斜角、方位角及空间坐标等轨迹参 数，可建立参考点的法面方程。
[0087] 无论比较井是设计轨道还是实钻轨迹，都可建立其井眼轨迹方程，且该方程具有 分段特性。例如，若比较井为实钻轨迹，则由若干个测段（两个相邻测点之间的井段）组成， 每个测段可采用相同的井眼轨迹模型，但是它们的轨迹特征参数不同（即各测段的具体形 状不同）。
[0088] 联立并求解参考点P的法面方程和比较井的井眼轨迹方程，会有3种结果：无解、 唯一解和有2个解，分别表明参考点法面与比较井无交点、有1个交点和有2个交点。当无 交点时，说明不存在交点Q ;当有2个交点时，一般应选取法面距离最近者作为交点Q。 [0089] 本发明不需要对比较井进行插值计算，就能得到准确的计算结果，可大大减少计 算量。若比较井为设计轨道，仅需要其轨道节点数据；若比较井为实钻轨迹，仅需要其轨迹 测点数据。
[0090] 在步骤S106中，根据参考点P和交点Q来计算法面扫描结果的表征参数。在步骤 S105的基础上，如果参考点P的法面与比较井有交点Q，则应使用一些简明、直观的参数来 表征参考点P和比较点Q之间的相互位置关系。本发明的表征参数包括法面距离、扫描井 斜角、扫描方位角和高边转角。
[0091] 在步骤S107中，按参考井分点的井深顺序输出计算结果图表，得到比较井与参考 井之间相互位置的关系图和数据表，为实钻轨迹偏差分析、邻井防碰等提供依据。
[0092] 通过步骤S105和S106得到了参考井上任一分点P与比较井的法面距离等参数。 用同样的方法，可计算出参考井上其它分点与比较井的相互位置关系。待完成参考井计算 范围内所有分点的计算之后，按参考井井深顺序排列这些计算结果，便可得到参考井与比 较井之间的法面距离、相互位置关系及其变化趋势等结果，进而可通过图表输出等形式来 输出这些计算结果。
[0093] 针对步骤S105,求取任一参考点法面与比较井的交点，其中求取参考点法面与比 较井任一井段的交点包括如下步骤（如图2和3所示） ：
[0094] 在步骤S201中，获取比较井段两端点的轨迹数据
[0095] 为叙述方便，将比较井上任一井段AB简称为比较井段，其两端点的轨迹参数分别 用下标A和B表示。参考点P的轨迹数据由步骤S104获得，比较井段两端点的轨迹参数可 从设计轨道的设计结果或实钻轨迹的测斜计算结果中直接获得。
[0096] 在步骤S202中，计算比较井段的弯曲角
[0097] cos ε A B = cos a Acos α B+sin α Asin α Bcos ( φΒ- φΑ) (1)式中，ct 为井斜角，单 位为度；Φ为方位角，单位为度；ε ΑιB为比较井段的弯曲角，单位为度。
[0098] 在步骤S203中，计算比较井段的轨迹特征参数
[0099] 根据空间圆弧轨迹模型，知：若ε ΑιΒ = 0,则比较井段为直线段；若ε ΑιΒ古0,则比 较井段为圆弧段。此时
[0100]
(?
[0101] 式中，R为曲率半径，单位为米；ω为初始工具面角，单位为度。
[0102] 在步骤S204中，求取参考点法面与比较井段的交点Q
[0103] 假设参考点P处的法面与比较井段的交点为Q点，则可用Q点与井段始点A之间 的井深差Δ LAiQ来标识其位置。
[0104] ①右 ε A, B = 〇，则
[0113] 式中，ALAiQ为比较井段上Q点与始点A之间的井深差，单位为米；ε为比较井段 上Q点与始点A之间的弯曲角，单位为度。
[0114] 理论上，公式⑷会产生3种结果：无解、唯一解和有2个解，分别表明参考 点法面与比较井段无交点、有1个交点和有2个交点。在实际应用时，只有满足条件 〇< ALAiB，才表明参考点法面与比较井有交点。若存在2个交点，一般应选取法面 距离最近者作为交点Q。
[0115] 在步骤S205中，求取比较井上与参考点P法面距离最近的点。对于任一参考点P, 重复步骤S201~S204,计算比较井的全部井段，并从中选取与参考点P法面距离最近的点， 作为最终的比较点。
[0116] 在步骤S206中，计算比较点Q的轨迹参数。若参考点法面与比较井有交点，则应 计算其交点Q的轨迹参数，计算方法如下：
[0117] ①若 ε A,B = 〇,则
[0125] 针对步骤S106,计算法面扫描结果的表征参数，其中所述表征参数包括法面距离、 扫描井斜角、扫描方位角和高边转角（如图4和5所示）：
[0126] 参考点P与比较点Q之间的距离就是参考点P与比较井的法面距离，计算公式为：
[0127]
[0128]
[0129]
[0130] 要表征参考点P与比较点Q之间的相对位置关系，除了法面距离之外，还需要增加 其它参数。所选用的参考面不同，需要增加的参数也不同。常用的参考面有如下两种：