[发明专利]基于垂直钻井系统的井斜方位测定方法

说明书

本发明属于油气井工程技术领域，公开了一种基于垂直钻井系统的井斜方位测定方法，包括以下步骤：设置临界角γ、重力加速度g和地磁倾角β；根据垂直钻井工具上的传感器测量信号，估算井斜角，判断垂直钻井工具的工作模式；将井斜角与临界角γ进行比较，当井斜角小于临界角γ时为小角度井斜，当井斜角大于临界角γ时为大角度井斜；根据井斜的角度大小以及工作模式的不同，分别计算工具面角ω、井斜角α和方位角Φ。该井斜方位测定方法能最大限度提高垂直钻井系统在不同工作状态下求解井斜角以及方位角的准确度，从而大大提高工具的可靠性，提升工作效率。

技术领域

本发明属于油气井工程技术领域，具体涉及一种基于垂直钻井系统的井斜方位测定方法。

背景技术

随着石油勘探开采难度增大，深层油气开发中易斜地层出现防斜打快问题、海上油气开发中出现直井段防斜与高密度丛式井防碰打直问题，这些都是制约深层油气勘探开发的重要因素。常规防斜手段无法真正满足复杂地层及井身条件钻直井的需要，特别是在我国西部新区及川东北地区，高陡构造、大倾角地层及大尺寸井眼的防斜打快当前仍是一项技术难题。垂直钻井系统作为钻井工程中的井下工具，能实现自动防斜纠斜，同时凭借其精准的井斜控制能力有效释放钻压，大幅提高机械钻速。

垂直钻井系统中最为核心的组成部分是测控平台，负责将井筒内传感器收集的信号通过一定算法进行处理，并根据所计算出的逻辑结果下达指令。因此，测控平台自带的逻辑算法先进程度将决定垂直钻井系统的有效工作性。现有技术方案中，经典算法求解方位角会受到井斜角的影响，井斜角越小误差反而越大；且当测控中心处于旋转状态时，会进一步放大误差。

因此，为提高垂直钻井系统的工作稳定性，实现高效率防斜打直的目的，迫切需要基于垂直钻井系统特点，优化建立一种可靠的井斜方位测定新方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题。为此，本发明目的在于提供一种基于垂直钻井系统的井斜方位测定方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种基于垂直钻井系统的井斜方位测定方法，包括以下步骤：

S1、设置临界角γ、重力加速度g和地磁倾角β；

S2、根据垂直钻井工具上的传感器测量信号，估算井斜角，判断垂直钻井工具的工作模式；

S3、将井斜角与临界角γ进行比较，当井斜角小于临界角γ时为小角度井斜，当井斜角大于临界角γ时为大角度井斜；

S4、根据井斜的角度大小以及工作模式的不同，分别计算工具面角ω、井斜角α和方位角Φ。

优选地，所述垂直钻井系统包括垂直钻井工具，垂直钻井工具上远离其旋转轴线的部位安装有用于判断垂直钻井工具的工作模式的加速度传感器。垂直钻井工具的工作模式包括静止工作模式和旋转工作模式。

优选地，在步骤S1中，根据设备精度设置临界角γ，根据地理环境因素设置重力加速度g和地磁倾角β。

本发明的有益效果为：

本发明所提供的井斜方位测定方法，以井斜方位角经典理论算法为基础，综合考虑了磁倾角，大角度井斜或小角度井斜条件，以及测控平台静止或旋转情况下，井斜方位角的可能的误差情况。分类分情况推导出了在不同情况下最接近实际结果的算法，并通过泰勒公式对计算结果进行优化。其次，找到一种简单有效的方法对工具的状态进行判定。最后基于上述分类和方法，完成对不同的工作模式和算法的整合，以实现于垂直钻井系统中的测控程序。