一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，涉及煤层气钻井技术领域。所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。所述三维绕障钻井设计方法通过误差叠加建立障碍区间模型，使最小碰撞距离更加精确，从而有效缩短绕障井段，提高了绕障钻井的安全系数。

A Design Method, Device and Computer Storage Medium for Three-Dimensional Barrier-Free Drilling

The invention provides a design method, device and storage medium for three-dimensional obstacle-free drilling, which relates to the technical field of coalbed methane drilling. The three-dimensional obstacle-avoiding drilling design method includes: determining the part of the barrier section of the adjacent well for the drilling section according to the actual drilling trajectory of the adjacent well, superimposing the size parameters of the barrier section, the re-measurement error, the error of the single point inclinometer, the measurement error of the drilling section to be drilled and the control error of the actual drilling hole trajectory, thereby establishing the barrier section model of the barrier section. The minimum anti-collision distance obtained by the barrier interval model is used to design the obstacle-avoidance trajectory based on the minimum anti-collision distance, so that the obstacle interval corresponding to the barrier interval model can be safely bypassed by the drilling. The three-dimensional barrier-bypassing drilling design method establishes the barrier interval model through error superposition to make the minimum collision distance more accurate, thus effectively shortening the barrier-bypassing interval and improving the safety factor of barrier-bypassing drilling.

【技术实现步骤摘要】
一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质
本专利技术涉及煤层气钻井
，具体而言，涉及一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质。
技术介绍
定向钻井技术已经成为石油天然气勘探开发的重要技术手段，选用井眼轴线在某个铅锤面内变化的二维井眼轨道在勘探开发初期能够满足需求，但随着勘探开发的不断深入，因地面条件、障碍物、防碰距离、工农关系等复杂因素影响，二维井眼轨道无法保障安全地进行防碰绕障钻井施工。三维绕障钻井技术，对于实现地质目的、预防井眼碰撞事故、缩短钻井施工周期、节约投资等具有重要意义。煤层气主要通过地面钻井开采，井深一般在500米-1000米之间，相对于常规石油天然气钻井，井深小，定向钻进过程中可用于绕障调整的井段短，绕障难度大。但是目前的三维绕障钻井方法主要采用柱面法，柱面法对于煤层气井三维绕障钻井则存在明显的问题，柱面法进行三维绕障钻井时绕障井段较长，不适合煤层气井的三维绕障钻井。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，以解决上述问题。第一方面，本专利技术实施例提供了一种三维绕障钻井设计方法，所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。综合第一方面，所述根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，包括：基于邻井的实钻轨迹，通过三维防碰扫描计算确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分。综合第一方面，所述绕障轨道包括用于绕行避开所述障碍区间的绕障井段和避开所述绕障区间后用于调整钻井方向以中靶的调整井段，所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，包括：基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。综合第一方面，所述采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计，包括：在所述待钻井的井口和靶点以及所述障碍区间确定的情况下，调整圆柱螺旋线法中的初始方位角和方为扭转角，以使所述绕障轨道的绕障井段与所述邻井的距离不小于所述最小防碰距离。综合第一方面，所述采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计，包括：根据所述绕障井段的第一造斜点的井深、井斜角、方位角以及靶点坐标，采用斜平面法确定所述绕障轨道的调整井段的空间斜平面。综合第一方面，在所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计之后，所述三维绕障钻井设计方法还包括：针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。第二方面，本专利技术实施例提供了一种三维绕障钻井设计装置，所述三维绕障钻井设计装置包括：模型建立模块，用于根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；轨道设计模块，用于通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。综合第二方面，所述轨道设计模块包括：绕障井段设计单元，用于基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；调整井段设计单元，用于采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。综合第二方面，所述三维绕障钻井设计装置还包括：优化模块，用于针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一方面所述方法中的步骤。本专利技术提供的有益效果是：本专利技术提供了一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，所述三维绕障钻井设计方法通过建立障碍井段的障碍区间模型，在该障碍区间模型的基础上进行绕障轨道设计，提高了绕障轨道设计的精确度、有效缩短了绕障井段的长度，并且避免绕障轨道和障碍井段的距离过小，从而提高了绕障钻井的安全系数；该障碍区间模型除了障碍井段的自身尺寸参数，还考虑到了障碍井段的复测误差、单点测斜仪误差，以及待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差，并将上述误差进行叠加进行障碍区间模型的建立，将各种不确定误差转换为障碍区间模型的参数表示，进一步地提高了绕障轨道设计的精确度和安全系数。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术实施例了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的一种三维绕障钻井设计方法的流程示意图；图2为本专利技术第一实施例提供的一种障碍区间模型的结构示意图；图3为本专利技术第一实施例提供的一种基于圆柱螺线法的绕障井段设计步骤的示意图；图4为本专利技术第一实施例提供的一种基于斜平面法的调整井段设计步骤的示意图；图5为本专利技术第二实施例提供的一种三维绕障钻井设计装置的模块示意图；图6为本专利技术第三实施例提供的一种可应用于本申请实施例中的电子设备的结构框图。图标：100-三维绕障钻井设计装置；110-模型建立模块；120-轨道设计模块；130-优化模块；200-电子设备；201-存储器；202-存储控制器；203-处理器；204-外设接口；205-输入输出单元；206-音频单元；207-显示单元。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本专利技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。第一实施例经本申请人研究发现，煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。

【技术特征摘要】
1.一种三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。2.根据权利要求1所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，包括：通过三维防碰扫描计算获取邻井的实钻轨迹，基于所述实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分。3.根据权利要求1所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述绕障轨道包括用于绕行避开所述障碍区间的绕障井段和避开所述绕障区间后用于调整钻井方向以中靶的调整井段，所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，包括：基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。4.根据权利要求3所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计，包括：在所述待钻井的井口和靶点以及所述障碍区间确定的情况下，调整圆柱螺旋线法中的初始方位角和方为扭转角，以使所述绕障轨道的绕障井段与所述邻井的距离不小于所述最小防碰距离。5.根据权利要求3所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计，包括：根据所述绕障井段的第一造斜点的井深、井斜角、方位角以及靶点...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鹏飞，霍轩，马信缘，白楠，孙聪，杨福苗，
申请(专利权)人：李鹏飞，
类型：发明
国别省市：山西,14