[发明专利]一种井眼轨道控制方法及其系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种轨道控制方法及其系统，尤其是涉及一种井眼轨道控制方法及其系统。

背景技术

旋转导向钻井技术是钻井技术发展的趋势，代表了当今定向钻井技术的先进水平。旋转导向钻井是在钻柱连续旋转的情况下进行井眼轨道控制的，具有以下技术优势：井眼光滑，钻柱摩阻小，可提高井身质量和增加位移延伸能力；井眼清洁，减小井下复杂情况；一套钻具实现多种井眼轨道控制功能，提高钻井作业效率。因此，旋转导向钻井技术广泛应用于大位移井、复杂结构水平井和地质导向钻井。

旋转导向钻井系统由地面监控系统、双向通讯系统、井下测量控制系统三大部分组成。地面监控系统监视井下导向工具工作状况，实时跟踪井眼轨迹，分析实钻井眼轨迹与设计轨道的偏离程度，调整待钻井眼轨道，产生新的井眼轨道控制指令；井下测量控制系统实现井下随钻参数测量(工具姿态参数和MWD/LWD等测量数据)、信息通讯、导向工具控制等功能；双向通讯系统将井下测量信息上传到地面，由通讯电缆或数据传输线直接传到监控计算机，地面监控系统进行井眼轨迹跟踪分析，然后下传控制指令到井下控制机构，实现对井眼轨迹的实时监控。

由于实钻井眼轨迹和设计井眼轨道会存在偏差，地质目标也可能发生变化，因此，实钻过程中会进行井眼轨道调整设计。当偏差超出允许范围或调整井眼轨道设计后，都须下传信息(指令和数据)来控制旋转导向机构的执行。由于各种噪声的干扰，信息传输容易出现传输和解码错误。为了保证下传信息被正确地接收和解码，通常将井下接收和解码的信息再回传到地面接收单元。当回传信息和下传信息一致时，才能确定井下已正确地接收和解码下传信息；当回传信息和下传信息不一致时，须重新下传信息。目前，旋转导向钻井系统的信息传输速率还很低，因此，频繁地下传，将严重影响旋转导向钻井系统的作业效率。下传信息少又影响井眼轨道控制效果。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种在导向工具中预存井眼轨道设计参数和测量控制点数据，当钻达测量控制点时，向井下导向工具发送简单而易于识别的信号，井下进行参数测量、跟踪分析计算以及直接生成导向工具控制指令和控制参数，减少下传信息量，提高系统可靠性，更好地满足井下智能导向控制的要求，提高旋转导向钻井系统作业效率的一种井眼轨道控制方法及其系统。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种井眼轨道控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，导向工具下钻准备步骤：即按设计导向钻具组合和钻柱结构进行钻具准备工作，现场丈量入井钻具，按入井顺序对钻具进行编号和记录钻具参数；

步骤2，设置导向初始工作参数，并对导向钻井系统进行测试，检验系统工作是否正常，测试导向系统正常后组合钻具开始下钻；

步骤3，钻具下钻到底后，按步骤2中设置的初始工作参数进行旋转导向钻进工作；工作同时，对井眼轨道进行监控，并根据监控的数据实时调整轨道设计；

步骤4，结束导向钻井作业，起出导向工具。

本发明创造性的提出一种新的井眼轨道监控方法，下钻前在导向工具存储器中和地面监控计算机中预存井眼轨道设计目标参数、模型编号、轨道节点参数、起始深度和测量控制点深度，监控目标及偏差等。当地面监测钻达测量控制点深度时，向井下发送易于识别的作业指令，井下按规则读取指令所指示的深度数据，根据读取的深度数据、采用的设计模型和轨道节点参数，自动计算对应井深的轨道设计数据，并测量实钻井眼轨迹参数和上传井下测量参数，井下和地面同时进行轨道监控分析。如果偏差小于控制目标，则直接根据井下预存深度数据生成控制指令，控制旋转导向工具执行机构的动作，地面监控系统对导向工具进行必要的监视。如果偏差大于控制目标，可按设计约束条件由井下直接进行轨道调整设计，并修改预存的轨道节点参数；也可由地面监控系统进行轨道调整设计，下传轨道设计关键参数并存储。只有当地质目标发生变化时，才必须下传目标数据或轨道调整设计关键参数。

在上述的一种井眼轨道控制方法，所述步骤2中，设置导向初始工作参数的具体步骤如下：

步骤2.1，设置井眼轨道设计数据：在导向工具中存储井眼轨道设计模型及设计轨道节点数据，包括井深、井斜角和方位角；

步骤2.2，设置测量控制点：在地面监控系统和导向工具中，同时按井深顺序存储测量控制点深度数据；

步骤2.3，设置其它导向参数：设置导向工具初始控制参数、导向工具和MWD/LWD测量点位置、测斜数据计算方法、允许轨道控制偏差和调整井眼曲率。