[发明专利]恒工具面角曲线井眼轨道设计方法

权利要求书

1.一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，包括：

步骤1，轨道模型选择步骤，用于根据井眼轨道设计和控制需要，选择轨道设计模型；

步骤2，基础数据确定步骤，用于给定井眼轨道设计的起始点和目标点的已知数据，所述已知数据包括：起始点坐标(X_S，Y_S，Z_S)及方向(α₁，φ₁)，目标点坐标(X_T，Y_T，Z_T)；

步骤3，数据计算分析步骤，根据确定的已知数据，计算出起始点和目标点间的空间距离L和起始点到标点的最小井眼曲率K_min；若三段制轨道目标点在起始点切线上或五段制轨道起始点和目标点切线共线时，则稳斜钻到目标点，然后执行步骤8，否则继续顺序执行步骤4；

步骤4，求解方式确定步骤，选择确定设计参数，确定求解组合方式，求解未知参数；

步骤5，已知参数给定步骤，根据轨道设计和控制需求，给定步骤4参数L₁、L₂、L₃、K₁、K₂中选择的已知变量；

步骤6，变量初值计算步骤，按对应空间斜平面轨道设计模型进行求解，将其结果作为恒工具面角轨道设计模型求解变量的初值；

步骤7，轨道模型确定步骤，应用拟牛顿法求解恒工具面角轨道设计模型，若无解，转步骤5调整已知参数，或转步骤4重新选择参数求解方式；

步骤8，轨道参数确定步骤，求出未知参数后，按恒工具面角轨道模型计算节点的井眼轨道参数，包括井深，井斜角、方位角和坐标数据。

2.根据权利要求1所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，所述步骤2中，当所述轨道设计模型为双恒工具面角轨道设计模型时，所述确定的参数包括目标点方向(α₃，φ₃)；其中，α₃、φ₃分别为目标点井斜角和方位角；

当所述轨道设计模型为单恒工具面角轨道设计模型时，限定目标点井斜角或方位角，并且确定的参数包括目标点的井斜角α₂或方位角φ₂。

3.根据权利要求1所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，所述步骤2中，对于侧钻井或井眼轨道调整设计，通过测斜数据处理方法得到设计起始点的数据。

4.根据权利要求1所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，所述步骤4中，对于单恒工具面角轨道设计模型，在3个设计参数L₁、L₂、K₁中，可任选2个为已知参数，求解另一参数；式中，直线段L₁、直线段L₂、K₁为曲线段1的井眼曲率。

5.根据权利要求4所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，限定目标点的井斜角α₂或方位角φ₂，任选L₁、L₂、K₁中一个为已知参数，求解另外两个参数。

6.根据权利要求1所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，所述步骤4中，对双恒工具面角轨道设计模型，在5个设计参数L₁、L₂、L₃、K₁、K₂中，任选4个为已知参数，求解另一参数；式中，直线段L₁、直线段L₂、直线段L₃、K₁为曲线段1的井眼曲率，K₂为曲线段2的井眼曲率。

7.根据权利要求1所述的一种恒工具面角曲线井眼轨道设计方法，其特征在于，所述步骤4中，对双恒工具面角轨道设计模型给定设计参数L₁、L₂、L₃，并令K₁＝K₂，求解K₁、K₂；式中，K₁为曲线段1的井眼曲率，K₂为曲线段2的井眼曲率。