一種鄰井距離掃描的解析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及石油鉆井工程領(lǐng)域，具體涉及鄰井防碰掃描的最近距離解析算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源安全保障對(duì)石油消費(fèi)和儲(chǔ)備的需求正在快速增長(zhǎng)。為了滿足 石油儲(chǔ)量和產(chǎn)量的需求，老油田在不斷地加密井距來挖潛剩余油，非常規(guī)油氣資源開發(fā)正 在發(fā)展分支井、魚骨井以及井工廠技術(shù)，海上鉆井的單平臺(tái)布井?dāng)?shù)量越來越多而形成高密 集叢式井。隨著鉆井密度的不斷增大，鄰井間的距離越來越小，因此鄰井防碰問題越來越突 出。
[0003] 用于表述兩井間相對(duì)位置關(guān)系的方法主要有三種：水平距離掃描、法面距離掃描 和最近距離掃描。由于水平距離和法面距離都不是兩井間的最近距離，所以它們具有一定 的局限性。通常，水平距離掃描法僅適用于參考井和比較井的井斜角都較小的井或井段，而 法面距離掃描法僅適用于參考井和比較井的井眼方向較接近的井或井段。因此，本發(fā)明主 要研究最近距離掃描法。
[0004] 目前，最近距離掃描的技術(shù)思路是：首先，在參考井上選取一個(gè)參考點(diǎn)，并尋找比 較井上的最近測(cè)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)；然后，在最近測(cè)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)相鄰測(cè)段或井段內(nèi)，采用插值和 迭代等計(jì)算方法，得到距離參考點(diǎn)最近的點(diǎn)（韓志勇.定向鉆井設(shè)計(jì)與計(jì)算（第二版）.中 國石油大學(xué)出版社，2007,97-101)。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)存在的主要問題是：①由于最后要得到的最近距離點(diǎn)，并非一定位于最 近測(cè)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)相鄰測(cè)段或井段內(nèi)，所以有可能遺漏發(fā)生井眼相碰的危險(xiǎn)點(diǎn)；②需要 進(jìn)行大量的插值和比較計(jì)算，且收斂性差；③防止井眼相碰不僅需要計(jì)算參考井與比較井 之間的距離，還要描述出二者之間的相對(duì)位置關(guān)系及變化趨勢(shì)，目前僅用最近距離和掃描 方位角這2個(gè)參數(shù)無法表征這種相對(duì)位置關(guān)系。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種鄰井距離掃描的解析方法，其包括以下 步驟：
[0007] S101、獲取參考井和比較井的軌跡數(shù)據(jù)，其中所述參考井為新設(shè)計(jì)井，所述比較井 為已鉆鄰井；
[0008] S102、統(tǒng)一所述參考井和所述比較井的指北方向及坐標(biāo)系，并歸算它們的軌跡數(shù) 據(jù)；
[0009] S103、根據(jù)實(shí)際需要確定所述參考井和所述比較井的計(jì)算范圍；
[0010] S104、按掃描間距計(jì)算所述參考井在所述計(jì)算范圍內(nèi)的參考點(diǎn)P的參數(shù)；
[0011] S105、計(jì)算所述參考點(diǎn)P到所述比較井的任一井段的若干極小距離；
[0012] S106、選取所計(jì)算的若干極小距離中的最小值作為所述參考點(diǎn)到所述比較井的最 近距離，同時(shí)在比較井上得到對(duì)應(yīng)于所述最近距離的比較點(diǎn)Q ;
[0013] S107、根據(jù)所述參考點(diǎn)P和所述比較點(diǎn)Q的軌跡數(shù)據(jù)來計(jì)算所述最近距離的表征 參數(shù)；
[0014] S108、按所述參考點(diǎn)P的井深順序輸出計(jì)算結(jié)果圖表，為鄰井防碰提供依據(jù)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟S105中，按照以下步驟來獲得所述任一井 段的若干極小距離：
[0016] S201、比較井由若干個(gè)比較井段組成，根據(jù)軌道設(shè)計(jì)或測(cè)斜計(jì)算結(jié)果獲取任一比 較井段AB兩端點(diǎn)的軌跡數(shù)據(jù)；
[0017] S202、基于所述兩端點(diǎn)的軌跡數(shù)據(jù)計(jì)算該比較井段的彎曲角
[0018] cos eAB = cosaAcosaB+sinaAsinaBcos (B- A)
[0019] 其中，a為井斜角；(J)為方位角；e A B為所述比較井段的彎曲角；
[0020] S203、計(jì)算所述比較井段AB的軌跡特征參數(shù)
[0021] 在空間圓弧軌跡模型中，若eAiB = 0,則所述比較井段為直線段；若eA，B古0,則 所述比較井段為圓弧段，此時(shí)所述軌跡特征參數(shù)為：
[0022]
[0023] 其中，L為井深；R為曲率半徑；w為初始工具面角；
[0024] S204、計(jì)算比較點(diǎn)的位置，
[0025] 在比較井段AB上，用比較點(diǎn)井深Lq或比較點(diǎn)與所述井段上端點(diǎn)的井深增量ALa，q 來標(biāo)識(shí)比較點(diǎn)Q的位置，
[0026] 若 eA,B= 〇,則
[0027] ALa， q - - (T31ANpa+T32AEpa+T33AHPA)
[0028] 其中
[0035]
[0036] 式中，eA Q為比較點(diǎn)Q與比較井段的始點(diǎn)A點(diǎn)之間的彎曲角；
[0037] S205、計(jì)算比較點(diǎn)Q的軌跡參數(shù)
[0038] 若ALAiQ彡0或ALAiQ彡ALAiB，則說明：比較點(diǎn)Q不在比較井段范圍內(nèi)，而是位于 其延長(zhǎng)的趨勢(shì)線上，此時(shí)，應(yīng)分別取比較井段的始點(diǎn)A和末點(diǎn)B的軌跡參數(shù)作為比較點(diǎn)Q的 軌跡參數(shù)；
[0039] 若0〈AL&q〈ALA,B，則按以下方法來計(jì)算Q點(diǎn)的軌跡參數(shù)：
[0040] ①右ea, b= 〇，則
[0052] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在所述步驟S107中，按照以下方式計(jì)算最近距離的表 征參數(shù)：
[0053] ①如果用水平面作為參考面，則用掃描井斜角aPQ和掃描方位角（j)PQ來表示所 述參考點(diǎn)和比較點(diǎn)的角度參數(shù)，掃描井斜角（!^是指]^)直線與鉛垂方向的夾角，掃描方 位角是將聲泛直線垂直投影到水平面上后與正北方向的夾角：
[0054]
[0055]
[0056] 式中，N、E和H分別為北坐標(biāo)、東坐標(biāo)和垂深。
[0057] 掃描井斜角ap,Q和掃描方位角cj)p,Q的值域分別為[0°，180° ]和[0°，360° ];
[0058] ②如果用法平面作為參考面，則以參考點(diǎn)P為原點(diǎn)，建立P - xyz坐標(biāo)系。其中，x 軸指向井眼高邊，y軸水平指向右側(cè)，z軸指向井眼切線方向，則用高邊轉(zhuǎn)角0PiQ和切向張 角〇PiQ來表示所述參考點(diǎn)和比較點(diǎn)的角度參數(shù)，其中高邊轉(zhuǎn)角0 PiQ是指從井眼高邊開始 繞z軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)至$直線所在平面的角度，其定義類似于工具面角，而切向張角〇 PiQ是 指_直線與參考點(diǎn)P處的井眼切線的夾角：
[0063] 式中，xQ、yQ、zQ分別為Q點(diǎn)在P - xyz坐標(biāo)系下的坐標(biāo)，切向張角〇 PiQ和高邊轉(zhuǎn)角 9^的值域也分別為[0°，180° ]和[0°，360° ]。
[0064] 本發(fā)明提出的鄰井距離的解析方法解決了可能遺漏井眼相碰危險(xiǎn)點(diǎn)、計(jì)算收斂性 差等問題，還提出了鄰井距離及其相互關(guān)系的科學(xué)描述方法和圖表輸出內(nèi)容及格式。而且， 本發(fā)明不需要對(duì)比較井進(jìn)行插值計(jì)算，僅需要比較井的設(shè)計(jì)軌道節(jié)點(diǎn)或?qū)嶃@軌跡測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù) 就能得到準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，因此大大地減少了計(jì)算量。綜上可知，本發(fā)明具有計(jì)算方法科 學(xué)、計(jì)算過程高效、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確、圖表美觀實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)。
[0065] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得 顯而易見，或者通過實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要 求書以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
【附圖說明】
[0066] 附圖用來對(duì)本發(fā)明提供更詳細(xì)的說明，而不作為限制。在附圖中：
[0067]圖1顯示了本發(fā)明的技術(shù)方法流程圖；
[0068] 圖2顯示了本發(fā)明的技術(shù)原理示意圖；
[0069]圖3為本發(fā)明的求取極小距離方法流程圖；
[0070] 圖4為本發(fā)明鄰井距離關(guān)系的水平參考面表示法；
[0071] 圖5為本發(fā)明鄰井距離關(guān)系的法向參考面表示法；
[0072] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例的鄰井距離與參考井井深關(guān)系圖；
[0073] 圖7為本發(fā)明實(shí)施例的鄰井距離與掃描方位角關(guān)系圖；
[0074] 圖8為本發(fā)明實(shí)施例的鄰井距離與掃描井斜角關(guān)系圖；
[0075] 圖9為本發(fā)明實(shí)施例的鄰井距離與高邊轉(zhuǎn)角關(guān)系圖；以及
[0076] 圖10為本發(fā)明實(shí)施例的鄰井距離與切向張角關(guān)系圖。
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