一种井眼轨迹分段测斜计算方法与流程

本发明涉及油气钻井，特别涉及一种井眼轨迹分段测斜计算方法。

背景技术：

1、在科技高度发达的今天，钻井行业依然无法实现连续测斜。所谓测斜，是指对钻井实钻轨迹上一系列离散的点进行测量，测量间隔一般是三根套管(一柱)的长度，约为30m。每一测点包含测深、井斜和方位三个测量数据，所有测点数据组成测斜数据。所谓测斜计算，就是根据测斜数据，计算井眼轨迹的形状，更为确切地说是计算每一个测点在空间的三个坐标，即垂直坐标d、南北坐标n和东西坐标e。

2、在钻井工程中，通过测斜计算可以得到轨迹在地下空间的位置，进而进行井眼轨迹的控制、轨迹趋势的预测、中靶分析以及与邻井的防碰计算等，具有非常重要的意义。

3、测斜计算是非常困难的，因为测点之间的轨迹形状未知，只能通过假设一定形状的轨迹来计算。国内外关于测斜计算相关研究都较早；较新的研究，比如等的文章《comparison of the directional survey calculation methods applied onreal well data》等，主要是关于测斜计算数值算法的建立和优化、测斜计算方法的对比、精度和误差分析；更早的研究关注的是测斜计算方法的提出和修正以及测斜计算理论和公式研究等。目前在行业内得到广泛应用和认可的轨迹假设测斜计算方法是圆柱螺线法和最小曲率法。

4、闫铁等在文章《测斜计算中插值算法优化》中给出了插值算法在测斜计算中的应用。黄根炉等在专利一种井眼轨迹自适应测斜计算方法中采用了cubic spline插值进行测斜数据测计算。但是，在实际钻井过程中，由于不同井段采用的井底钻具组合(bha)不同，因此井眼曲率并非线性变化，而是呈现显著的分段变化，这会导致插值函数产生不合理的震荡，进而产生较大误差。因此cubic spline插值方法并不比轨迹假设方法更具优势。

5、轨迹假设方法是根据钻井方式，进行一定的假设。比如，采用转盘钻进时，由于钻柱旋转，钻出来的轨迹更接近于圆柱螺线，因此采用圆柱螺线法计算轨迹更为贴合实际。而定向钻进时，一般采用螺杆钻具进行滑动钻进，钻出的轨迹更接近于斜面圆弧，因此采用最小曲率法计算更为准确，等等。但是，目前所有轨迹假设测斜计算方法都只是采用一种类型的曲线，即采用单一的测斜计算方法进行计算，并没有考虑实际钻进方式和bha的不同对轨迹形状产生的影响，存在不合理性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种井眼轨迹分段测斜计算方法。

2、为此，本发明技术方案如下：

3、本发明提供了一种井眼轨迹分段测斜计算方法，包括如下步骤：

4、1)收集完钻井的测斜数据并校正补心高，测斜数据包括测深md[i]、井斜inc[i]和方位azi[i]的值，其中i＝0,1,…,nmax-1，nmax为测点的个数；

5、2)选定判别参数，分别为井斜变化率绝对值build2[i]、方位变化率绝对值turn2[i]、全角变化率k2[i]和狗腿度dls2[i]，并计算方位变化趋势，其中i＝1,2，…,nmax-1；

6、3)根据钻井方式及判别参数值确定测段类型，并采用符号“0”和“1”进行标记；

7、4)计算坐标增量，垂直坐标增量δd、南北坐标增量δn和东西坐标增量δe；

8、5)计算每个测点的坐标，具体包括垂直坐标d、南北坐标n和东西坐标e，第i点的三个坐标d[i]，n[i]和e[i]用第i-1点的坐标d[i-1]，n[i-1]和e[i-1]和第i段的坐标增量δd[i]，δn[i]和δe[i]进行计算。

9、进一步的，所述判别参数值的计算方法为：

10、当i＝1,……,nmax-2时，

11、

12、

13、

14、

15、当i＝nmax-1时，

16、

17、

18、

19、

20、其中，md[i]为测点测深，inc[i]为测点井斜，azi[i]为测点方位。

21、进一步的，

22、当第i段的类型为定向井段、造斜井段或扭方位井段且γ≠0时，坐标增量的计算方法为：

23、γ[i]＝arccos(cos(inc[i-1])cos(inc[i])+sin(inc[i-1])sin(inc[i])cos(azi[i]-azi[i-1])) (10)

24、

25、δd1[i]＝λm[i](cos(inc[i-1])+cos(inc[i])) (12)

26、δn1[i]＝λm[i](sin(inc[i-1])cos(azi[i-1])+sin(inc[i])cos(azi[i]))(13)

27、δe1[i]＝λm[i](sin(inc[i-1])sin(azi[i-1])+sin(inc[i])sin(azi[i]))(14)

28、其中，i＝1,……,nmax-1；

29、当第i段类型为直井段或斜稳井段时，坐标增量的计算方法为：

30、

31、

32、

33、其中，i＝1,……,nmax-1；

34、当第i段的γ＝0，坐标增量的计算方法为：

35、δd2[i]＝(md[i]-md[i-1])cos(inc[i]) (18)

36、δn2[i]＝(md[i]-md[i-1])sin(inc[i])cos(azi[i]) (19)

37、δe2[i]＝(md[i]-md[i-1])sin(inc[i])sin(azi[i]) (20)

38、其中，i＝1,……,nmax-1

39、进一步的，第i个测点的坐标的计算方法为：

40、d[i]＝d[i-1]+δd[i] (21)

41、n[i]＝n[i-1]+δn[i] (22)

42、e[i]＝e[i-1]+δe[i] (23)

43、其中，d[i]为第i个测点的垂直坐标，n[i]为第i个测点的南北坐标，e[i]为第i个测点的东西坐标。

44、一种计算机设备，包括

45、存储器和处理器；

46、所述存储器用于存储计算机可执行指令，所述处理器用于执行所述计算机可执行指令，其中，所述处理器执行所述计算机可执行指令时实现上述井眼轨迹分段测斜计算方法的步骤。

47、一种计算机可读存储介质，其存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现上述的井眼轨迹分段测斜计算方法的步骤。

48、与现有技术相比，该井眼轨迹分段测斜计算方法具有如下优势：

49、本方法比三次样条插值方法计算测斜数据更具有优势。实际钻井过程中，由于不同井段采用的井底钻具组合不同，井眼曲率呈分段变化，这会导致采用三次样条插值方法计算测斜数据产生较大误差。本方法避免了这种情况的发生，因此比三次样条插值方法进行测斜计算更具有优势。

50、本方法比传统测斜计算方法更具有优势。传统方法是根据钻井方式，进行一定的假设。比如，采用转盘钻进时，由于钻柱旋转，钻出来的轨迹更接近于圆柱螺线，因此采用圆柱螺线法计算轨迹更为贴合实际。而定向钻进时，一般采用螺杆钻具(导向马达)进行滑动钻进，钻出的轨迹更接近于斜面圆弧，因此采用最小曲率法计算更为准确，等等。但是，目前所有的测斜计算都只采用了一种类型的曲线，即采用单一的测斜计算方法进行计算，并没有考虑实际钻进方式和不同的井底钻具组合对轨迹形状的影响，这显然是不合理的。本方法通过对测斜数据进行自动分析，判断每一段轨迹所接近的曲线类型，然后分段采用不同的测斜计算方法进行测斜计算。本方法在传统方法的基础上，有效避免了全部应用最小曲率法时出现计算错误的情况，即曲率γ为0的情况，这时辅助以其他方法进行有效补充规避错误，使计算更高效，进一步提高了传统测斜计算方法的准确性。

51、本方法的实施比三次样条插值测斜计算方法更简单、易实现。本方法可采用c语言或者其他计算机编程语言进行实现和计算，算法容易理解，计算非常地自动化——算法实现了自动输入数据和输出结果、自动识别测段特征、自动选择计算方法，计算出结果快；本方法还专门对方位差的计算进行了详细算法实现。