一种复合导向钻井入靶形势预测方法
【专利摘要】本发明公开了一种复合导向钻井条件的入靶形势预测方法，包括以下步骤：根据实钻轨迹最后两测点的测斜数据计算末测段的轨迹特征参数；按自然曲线轨迹模型计算实钻轨迹末测点的空间坐标；采用外推法按自然曲线轨迹模型预测待钻轨迹的井段长度；按自然曲线轨迹模型计算入靶点的轨迹参数；判断入靶点是否位于靶区范围内；校核入靶方向是否满足工程要求。通过本发明，在复合导向钻井工艺条件下，可随时预测入靶位置和入靶方向，并预判是否能“中靶”、入靶方向是否满足工程要求。该预测方法和预测结果，可用于分析评价现用钻井工艺及技术参数的合理性，并能指导制定后续的钻井工程技术方案等。
【专利说明】一种复合导向钻井入靶形势预测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及石油钻井工程领域，尤其涉及一种在复合导向钻井条件下进行入靶形势预测的方法，该方法可用于井眼轨迹的预测和监测。
【背景技术】
[0002]为了满足石油天然气的勘探开发要求，提高油气勘探成功率、开发采收率和油气井产量，每口油气井的《地质设计》都明确了靶点位置和靶区范围。行业标准要求:设计轨道应通过靶点，而实钻轨迹应控制在靶区范围内。通常，直井、定向井、大位移井等拥有I个靶点，其靶区为水平圆形区域；水平井一般拥有2个靶点，其靶区为斜长方体。如图1所示。
[0003]为了便于评价井眼轨迹偏离靶点的程度，在每个靶点处都定义了一个靶平面。通常，直井、定向井、大位移井的靶平面为水平面，而水平井的靶平面为铅垂平面，如图1所示。显然，靶平面是靶区不可或缺的组成部分，并且在钻井过程中应控制实钻轨迹在靶平面的靶区范围内穿过。
[0004]复合导向钻井是转盘与井下马达同时驱动钻头工作的一种钻井工艺技术，不用起钻变更钻具组合就能实现滑动导向钻井和旋转导向钻井的各种功能，从而实现对井眼轨迹的连续控制，具有机械钻速高、起下钻时间少、井眼轨迹平滑等优点。
[0005]由于复合导向钻井具有更高的钻井速度，所以在钻达各靶点或靶区之前，需要随时预测实钻轨迹的入靶位置、评价入靶点偏离靶点的程度，以便采取有效措施，控制实钻轨迹进入并穿过靶区。
[0006]然而，在石油钻井过程中，要使实钻轨迹与设计轨道完全吻合是不可能的，因此在钻达各靶平面之前，需要随时预测实钻轨迹的入靶位置，判断是否能中靶，以便及时采取相应的钻井技术措施，确保“中靶”。
【发明内容】
[0007]本发明针对现有技术中没有以靶区为目标的井眼轨迹预测技术，缺乏对中靶情况的预判，从而难以保证实钻轨迹必能中靶的缺点，提出了一种在复合导向条件下进行入靶形势预测的方法，所述方法包括以下步骤:
[0008]S101、根据实钻轨迹最后两测点的测斜数据计算末测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角和方位角，所述轨迹特征参数在复合导向钻井条件下是井斜变化率和方位变化率；
[0009]S102、基于所述测点的测斜数据和末测段的轨迹特征参数，按自然曲线轨迹模型计算实钻轨迹末测点的空间坐标；
[0010]S103、基于所述末测点的轨迹参数和所述轨迹特征参数，采用外推法按自然曲线轨迹模型预测待钻轨迹的井段长度，所述轨迹参数包括井深、井斜角、方位角和空间坐标，其中，当保持复合导向钻井工艺和技术参数继续钻进时，所述轨迹特征参数采用末测段的轨迹特征参数；当保持复合导向钻井工艺但是改变技术参数继续钻进时，可通过井眼轨迹预测技术来预测所述轨迹特征参数；
[0011]S104、基于所述末测点的轨迹参数、所述轨迹特征参数和所述待钻轨迹的井段长度，按自然曲线轨迹模型计算入靶点的轨迹参数；
[0012]S105、建立靶点坐标系，根据所述入靶点的空间坐标，计算出所述入靶点在靶点坐标系下的坐标，判断所述入靶点是否位于靶区范围内；
[0013]S106、根据所述入靶点的井斜角和方位角，校核入靶方向是否满足工程要求。
[0014]在本发明的一个实施例中，按照以下公式计算所述井斜变化率和方位变化率:
【权利要求】
1.一种基于复合导向钻井条件的入靶形势预测方法，其特征在于，包括以下步骤: 5101、根据实钻轨迹最后两测点(Mn_1;Mn)的测斜数据计算末测段的轨迹特征参数，所述测斜数据为井深、井斜角和方位角，所述轨迹特征参数在复合导向钻井条件下是井斜变化率和方位变化率； 5102、基于所述测点(Mlri)的测斜数据和末测段的轨迹特征参数，按自然曲线轨迹模型计算实钻轨迹末测点(Mn)的空间坐标； 5103、基于所述末测点(Mn)的轨迹参数和所述轨迹特征参数，采用外推法按自然曲线轨迹模型预测待钻轨迹的井段长度，所述轨迹参数包括井深、井斜角、方位角和空间坐标，其中，当保持复合导向钻井工艺和技术参数继续钻进时，所述轨迹特征参数采用末测段的轨迹特征参数；当保持复合导向钻井工艺但是改变技术参数继续钻进时，可通过井眼轨迹预测技术来预测所述轨迹特征参数； 5104、基于所述末测点(Mn)的轨迹参数、所述轨迹特征参数和所述待钻轨迹的井段长度，按自然曲线轨迹模型计算入靶点(e)的轨迹参数； 5105、建立靶点坐标系，根据所述入靶点(e)的空间坐标，计算出所述入靶点(e)在靶点坐标系下的坐标，判断所述入靶点(e)是否位于靶区范围内； 5106、根据所述入靶点(e)的井斜角和方位角，校核入靶方向是否满足工程要求。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算所述井斜变化率和方位
,
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算末测点的空间坐标:
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算所述待钻轨迹的井段长度: 对于水平靶，
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，按照以下公式计算所述入靶点(e)的轨迹参
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，按照以下步骤判断所述入靶点(e)是否位于靶区范围内: S201、建立以祀点(t)为原点的坐标系t-xyz,其中,对于水平祀,X轴指向北，y轴指向东，z轴铅垂向下；对于铅垂祀，X轴铅垂向上，y轴水平向右，z轴为祀平面的法线方向； S202、计算所述入靶点(e)在所述坐标系t-xyz下的坐标值
【文档编号】E21B47/022GK103883311SQ201310093483
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】刘修善 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院