计中祀方位角改变量Aa进行判断取值：[0027]
[00測其中，Xec、Ye凍用W下公式计算：
[0029]
[0030] 上式中，Xc、Yc分别是全曲弯切中点C在P1建立的相对地理坐标系中的X、Y坐标。 阳03U 步骤（P4)中，采用如下公式计算在圆弧造斜段AB起始点A的工具面角P1:
[0032]
[0033] 上式中，Aa为P3判断选取的中祀方位角改变量，k为余切函数的周期系数，取0 或1或2。
[0036] 上式中，k为余弦函数的周期系数，取0或1 ;[0037] 步骤（P5)中，利用W下准则判断选取两个工具面角公式计算结果重叠的相同数 值0 :阳0；38] P = P1 n P 2[0039] 步骤（P6)中，采用如下公式逆向反演圆弧造斜段内任意井深L,处的井斜角0 ,和 方位角改变量Aai:[0040] 目j= arccos k〇s目aCos((Lj-LjX;〇-sin目Asin((Lj-LjX;〇cosP)
[0034] 步骤（P5)中，采用如下的另一个公式计算在圆弧造斜段AB起始点A的工具面角 0 2:
[0035]
[0041 ]
阳0创上式中，La为圆弧造斜段AB起始点A的井深，i为圆弧造斜段AB选择的造斜强度， 0为步骤（P5)判断选取的工具面角，所述圆弧造斜段内任意井深L,处包括圆弧造斜段AB 终点B井深Le处。
[0043] 本发明基于其技术方案所具有的有益效果在于：
[0044] (1)=维定向井的目标祀点可能在相对于造斜起始点的任意方向位置，本发明针 对=维定向井轨迹设计的中祀方位角和定向控制的工具面角理论计算数值的多象限判别 问题，提出了一种新的判断取值方法，该方法不仅可用于=维定向井的钻前设计、钻进过程 中的跟踪设计及井眼轨道纠偏设计，也可用于分支井的轨迹设计与控制； W45] 似依据S维定向井斜平面圆弧轨迹设计空间模型，提出的W目标祀点与全曲弯 切中点水平投影的相对坐标作为判断中祀方位角变量的判别取值方法，可有效避免方位角 过零点问题和0°方位角的二义性问题，为=维定向井的中祀方位角变量计算数值的判别 提供了一种新的理论技术方法；
[0046] (3)依据=维定向井斜平面圆弧轨迹与工具面角的几何关系模型，提出的采用工 具面角双式计算象限交叠的判断取值方法，可W有效解决扭方位装置角的"偏增角"问题和 按照0°~360°四等分不同象限工具面角的作用规律对工具面角判断可能存在偏差的问 题；
[0047] (4)相对于原有的=维定向井中祀方位角变量和工具面角的判别方法，本发明具 有技术方法简明，适用性强，可广泛应用于地质勘探=维定向钻孔与油气钻采=维定向井 斜平面圆弧轨迹的设计、控制，也可作为定向钻进软件开发的算法模型。
【附图说明】
[0048] 图1是本发明的=维定向井轨迹设计及控制参数判别方法流程图。
[0049]图2是本发明的S维定向井斜平面圆弧轨迹设计空间模型。
[0050] 图3是本发明的井眼轨迹参数与工具面角的几何对应关系示意图。
【具体实施方式】
[0051] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0052] 参照图1所示的流程图，本发明提供了一种=维定向井轨迹设计及控制参数判别 方法，分P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7屯个步骤，按照P1确定设计所需的=维定向井已知参数， 之后，按照P2步骤将P1确定的=维定向井已知参数分别带入斜平面圆弧轨迹设计各个参 数的计算公式，计算得出=维定向井设计轨迹的中祀参数，按照P3步骤W目标祀点与全曲 弯切中点水平投影的相对坐标对中祀方位角变量进行判断取值，之后，按照P4步骤将P1确 定的=维定向井已知参数、P2计算得出=维定向井设计轨迹的中祀参数和P3判别确定的 中祀方位角变量带入斜平面圆弧轨迹控制工具面角公式计算得出在圆弧造斜段起始点处 的工具面角数值，按照P5步骤将P1确定的=维定向井已知参数、P2计算得出=维定向井 设计轨迹的中祀参数带入斜平面圆弧轨迹控制工具面角另一个公式，计算得出在圆弧造斜 段起始点处的工具面角数值，并依据两个工具面角公式不同的计算数值象限交叠，判断选 取正确的工具面角数值，按照P6步骤将P3判别确定的中祀方位角变量、P5判断选取的工 具面角带入设计轨迹逆向反演公式计算中祀方位角变量和反演祀点坐标，如果与P3判别 确定的中祀方位角变量和P1确定的S维定向井祀点坐标一致或误差极小，则按P7步骤输 出=维定向井轨迹设计和控制参数，否则，返回P2步骤重新设计。
[0053] S维定向井斜平面圆弧轨迹设计空间模型如图2所示。图中0点为地表井口，E为 设计中祀目标点，0A为圆弧造斜段AB起始点A之前井眼轨迹参数已知的上部井段，运里所 述的井眼轨迹参数已知是指0A井段对应井深Li的井斜角0 1和方位角a1(包括A点井深 La对应的井斜角0A和方位角aA)已知。钻前设计中，0A井段可W是固定的井斜角保持不 变和固定的方位角保持不变的斜直线井段；随钻跟踪设计或纠斜钻井中，0A井段可W是井 斜角、方位角有不同变化的井斜超差曲线井段；分支钻井中，0A井段是有不同井斜角、方位 角的主井段。
[0054] 图2中，自造斜起始点A之下，空间斜平面圆弧造斜段AB+圆弧造斜段AB终点B 切线的斜直线稳斜段BE是所设计的井眼轨迹，斜平面圆弧造斜段AB的造斜强度（全弯曲 强度，又称井眼曲率）是根据工程需要由人为选择，并且，圆弧造斜段AB是造斜强度保持不 变的等曲率弧线，对应的斜平面全弯曲角为丫，圆弧造斜段AB的圆屯、为〇i，R为圆弧造斜段 AB的曲率半径。
[0055] 图2中，平面I为祀点E所在的水平面，平面II是井眼轨迹A点切线所确定的垂直 平面，待钻井段设计轨迹A邸所在的斜平面III由A点切线和祀点E所确定，直线AD由圆弧 造斜段AB起始点A的切线延长交平面I于D，延长直线邸交AD于C，C点是全部造斜曲线 段起点切线和终点切线的交点，定义为全曲弯切中点，A'、B'、C'分别是A、B、C在平面I 上的投影。
[0056] 井眼轨迹参数与工具面角的几何对应关系如图3所示。CA为圆弧造斜段AB造斜 起始点A的切线，CB为圆弧造斜段AB造斜终点B的切线，CC'为铅垂线，对应的井斜角分 别为0A、0e，圆弧造斜段AB对应全弯曲角为丫，圆A垂直于CA，匪'是井眼A点的重力高 边，P为工具面角（又称重力高边装置角），C'A'为CA的水平投影，C'B'为CB的水 平投影，对应的方位角分别为a,、a,。
[0057] 本发明提供的方法具体包括W下步骤：
[0058] (P1)给定已知参数：
[0059] 如图2所示，在井口为原点、W地理北为X轴正向、WX轴于地平面正向顺时针旋 转90°为Y轴正向、W铅垂指向的地屯、方向为Z轴正向建立的相对地理坐标系中，目标祀 点E的地理坐标为狂。心而)，圆弧造斜段AB起始点A的井深为La、井斜角为0A、方位角 为aA，圆弧造斜段AB起始点A之上部井段的每一点Ni对应的井深为Li、井斜角为01、方 位角为a1。所述对应井深Li的井斜角0 1和方位角a1包括A点井深La处对应的井斜角 0A和方位角aA。
[0060] (P2)轨迹的祀参数计算：
[0061] 自造斜起始点A之下，设计井眼轨道为圆弧造斜段AB+圆弧造斜段AB终点B切线 的斜直线稳斜段BE;依据给定已知参数，结合工程实际选定造斜强度i(由祀点E相对于造 斜起始点A的垂深和水平距、井眼直径和管材刚度、造斜钻具组合和钻进地层、造斜或分支 侧钻等多种因素确定，一般造斜强度i的选择范围是0.05° /m~1.5° /m，特殊井如短曲 率半径侧钻井选取的造斜强度> 1. 5° /m)。
[0062] 则圆弧造斜段AB对应的曲率半径R计算公式如下：
[0063]
W64] 式中，R是圆弧造斜段AB的曲率半径，单位是米（m) ;i是圆弧造斜段AB的造斜强 度，单位是度/米（° /m)。 W65] (P2-1)求解稳斜段BE的长度Lw，作为一个实施例，步骤如下：
[0066] (P2-101)依据P1给定的圆弧造斜段AB起始点A之上井段对应井深Li的井斜角 曰1和方位角a1，可选用石油工程规范规定的多种方法之一计算圆弧造斜段AB起始点A在 W井口为原点、W地理北为X轴正向、WX轴于地平面正向顺时针旋转90°为Y轴正向、W 铅垂指向的地屯、方向为Z轴的相对地理坐标系中的地理坐标狂A、Ya、Za);
[0067] 选用石油工程常用的全角半距法计算A点坐标，计算公式如下：
[0068]
[0069] 式中，Xi、Yi、