[发明专利]一种利用造斜工具钻井的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井技术中井眼轨迹预算、控制领域，具体涉及一种利用造斜工具钻井的方法及装置。 

背景技术

在石油钻井技术领域中，确定井眼轨迹(也称“井眼轴线”)是钻井工程中十分繁琐的工作。随着地质勘探目标的更加精细，特别是定向井对地下靶心的准确定位，对确定井眼轨迹的要求也越来越高。 

最终的井眼轨迹是通过钻井实现的。在实际的钻井过程中，通过不断的控制造斜工具的参数来改变钻头的造斜方向，进而不断的控制井眼前进的方向，最终使实际钻井过程中的井眼沿着预先设计的井眼轨迹钻达到预定目标位置。钻井工具上一般设置有测斜仪器，可以间隔采集并记录包括测量井深、井斜角、井斜方位角在内的井眼数据，这些由测斜仪器直接测量得到的数据统称为测斜数据。所述控制造斜工具的参数主要是指对井斜角和井斜方位角的控制。在三维空间坐标系中，若已知某两个相邻测量点的测斜数据和其中一个测量点的空间坐标，根据不同的假设方法便可以预测另一个测量点的空间坐标。若预测的下一个测量点的空间坐标与预先设计的井眼轨迹相对应的测量点的空间坐标偏差过大，可以及时通过改变造斜工具的参数来调整造斜方向，以达到对井眼轨迹的预测和控制。 

在计算井眼轨迹时，通常将井眼轨迹假定为不同形状的曲线，基于这种假定，人们开发出了各式各样的井眼轨迹坐标计算方法。目前国内外常用的井眼轨迹计算方法有圆柱螺线法、最小曲率法等。其中，最小曲率法的基本假设原则是：相邻两个测量点之间的井眼轨迹为一段圆弧，位于空间某一个倾斜平面内。最小曲率法采用立体几何的方法推导，给出了依据上一个测量点的空间坐标计算相邻的下一个测量点的空间坐标的计算公式，同时也提供了相邻测量点之间井段的全角、全角变化率和曲率半径及其它轨迹参数的计算公式。实践证明，使用该方法所钻出的实际的井眼轨迹形状与预先设计的井眼轨迹比较接近，吻合度良好。 

最小曲率法基本公式有： 

假设在井眼轨迹中相邻两个测量点1和2之间的井段是位于空间倾斜平面上的一段圆弧，且已知所述测量点1、2的测斜数据和测量点1的空间坐标。则有，测量点2相对于测量点1的空间坐标增量公式为： 

ΔH=ΔLβtgβ2(cosα1+cosα2)]]>

式中，和分别为井斜测量点1、2的井斜角和井斜方位角，β为井段12的全角，ΔL为井段12的长度，ΔH、ΔN和ΔE分别为测量点2相对于测量点1的垂直井深、北向坐标和东向坐标的增量。测量点1的空间坐标加上与其相对应的坐标增量可以得出测量点2的空间坐标。 

井眼轨迹是展布在三维空间中的一条曲线，这条曲线是通过对测斜数据的计算确定的。但该测斜数据的测量并不是连续进行的，而是通过不定间隔的测量得到的一系列离散数据。因此，该最小曲率法能依据上一个测量点的测斜数据、空间坐标和下一个测量点的测斜数据计算得出下一个测量点的空间坐标，而对介于该相邻测量点之间的任意轨迹点的空间坐标则无法计算，使造斜工具参数调整的频率降低，这降低了钻井作业中对井眼轨迹预测的准确性和控制的精确性。 

发明内容

本发明目的在于提供一种利用造斜工具钻井的方法及装置，能计算当前井段任意轨迹点的空间坐标，并利用当前空间坐标与设计坐标的误差值技术调整造斜工具参数，解决了现有技术中只能依据相邻测量点的参数进行造斜工具调整的技术缺陷，提高了实际钻井中对井眼轨迹预测的准确性和控制的精确性。 

本发明提供的一种利用造斜工具钻井的方法及装置，其实现过程包括以下处理步骤： 

一种利用造斜工具钻井的方法，包括： 

S1：确定井眼轨迹中相邻测量点A和B组成的井段上任意井眼轨迹点M的空间坐标； 

S2：将S1确定的空间坐标与井眼轨迹设计坐标相比较并得到误差值； 

S3：利用S2所述误差值调整造斜工具的参数；