[发明专利]一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井工程技术，尤其涉及一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法。

背景技术

井眼轨迹控制是一个复杂的多扰动控制过程，要使实钻轨迹与设计轨道完全吻合是不可能的，工程上允许二者之间存在一定的误差。当二者误差较大时，则需要修正设计从当前井底到靶点的井眼轨道。这种修正轨道（也称待钻井眼）设计主要有两种方案：一是中靶控制方案，中靶控制方案只要求击中给定的靶区，而对进入靶区的井斜角和方位角没有严格的限制；二是软着陆控制方案，软着陆控制方案既给定了入靶位置，也给定了入靶方向。

无论是中靶控制方案还是软着陆控制方案，现有技术至少需要2个井段甚至多达5个井段，而每个井段可能会采用不同的导向钻井方式和工艺技术参数，并且需要进行若干次的起下钻。在钻井施工过程中，钻头距离靶区窗口越近，其轨迹控制要求越高。水平井着陆控制的关键阶段往往位于距靶区窗口数十米的范围内，此时不仅要满足着陆入靶要求，还应尽量采用最简单的工艺及工序，减少施工难度，提高井身质量。

目前，已有一些关于定向井中靶控制和水平井软着陆控制的设计方法，但是现有技术存在以下缺点：（1）钻井工艺复杂，需要多个井段才能实现着陆入靶；（2）对于定向井、水平井等不同的井型，需要采用不同的着陆控制方案及其设计方法，没有适用于不同井型的通用控制方法；（3）对于滑动导向钻井、旋转导向钻井等不同的导向钻井方式，需要分别提供不同的着陆控制方法，没有适用于不同导向钻井方式的通用控制方法；（4）没有适用于复合导向钻井的着陆控制方法，也没有着陆控制方案的优化方法。

发明内容

本发明针对现有技术的缺点，提出了一种中靶优先着陆控制的通用导向钻井方法。该方法包括以下步骤：

S101、根据随钻测量所获取的测斜数据，按实际使用的导向钻井工艺，采用外推法来计算井底点（b）的轨迹参数，所述轨迹参数包括所述井底点（b）的井斜角、方位角和空间坐标；

S102、在靶平面上选定入靶点（e）的位置，计算入靶点（e）的空间坐标，所述空间坐标是指井口坐标系下的北坐标、东坐标和垂深坐标；

S103、建立着陆轨迹的约束方程，按着陆控制的导向钻井工艺求解所述约束方程，得到着陆轨迹的轨迹特征参数和井段长度；

S104、基于所述井底点（b）的轨迹参数、着陆轨迹的轨迹特征参数和井段长度，计算入靶方向，所述入靶方向包括入靶井斜角和方位角，如果入靶方向满足工程要求，则着陆轨迹的控制方案可行，执行下一个步骤，否则，调整入靶点位置并返回到步骤S102，重复执行步骤S102到S104以获得满足工程要求的入靶方向；

S105、继续优化着陆控制方案，用纵横网格线将靶区窗口划分成多个网格单元，分别将每个纵横网格线的交点作为一个入靶点位置，然后采用步骤S102到步骤S104的方法计算各入靶位置所对应的入靶方向，结合工程实际综合考虑入靶位置和入靶方向选出较优的入靶区域，进一步细化网格线，不断优化着陆控制方案，从而确定出最优的着陆控制方案；

S106、根据所述最优的着陆控制方案，按相应的井眼轨迹模型计算着陆轨迹的分点参数，并以图表形式输出设计结果，作为水平井着陆控制施工的依据。

根据本发明的一个实施例，在执行步骤S102时，采用如下公式计算所述入靶点（e）在井口坐标系下的空间坐标：