管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法及装置，属于油气管道领域。所述方法包括：确定成孔轨迹的n个测量点中每相邻两个测量点之间测量段的理论全角变化率，得到n‑1个测量段的理论全角变化率；从所述n‑1个测量段中确定m个计算段；确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数；将所述n‑1个测量段中每个测量段的理论全角变化率分别与该测量段所处的计算段对应的修正系数相乘，得到管道回拖时在所述n‑1个测量段的实际全角变化率。本发明专利技术通过对成孔轨迹全角变化率进行修正，得到管道回拖时更为精确地实际全角变化率，以评估管道定向钻穿越时全角变化率的严重程度，避免因成孔轨迹确定偏大的回拖力使操作人员产生误判。

Method and Device for Determining Full Angle Change Rate of Pipeline Directional Drilling Passing Trajectory

The invention discloses a method and device for determining the full angle change rate of pipeline directional drilling trajectory, which belongs to the field of oil and gas pipelines. The method includes: determining the theoretical full-angle change rate of the measuring section between each two adjacent measuring points in n measuring points of the hole-forming trajectory, obtaining the theoretical full-angle change rate of n_1 measuring section; determining m calculation sections from the n_1 measuring section; determining the correction coefficient of each calculation section in the M calculation section; and changing the theoretical full-angle of each measurement section in the n_1 measuring section. The rate of variation is multiplied by the correction coefficients corresponding to the calculation section of the measurement section, and the actual rate of variation of the full angle in the n_1 measurement section is obtained when the pipeline is towed back. By modifying the full-angle change rate of the drilling trajectory, the actual full-angle change rate is obtained more accurately when the pipeline is towed back, so as to evaluate the severity of the full-angle change rate when the pipeline directional drilling passes through, and to avoid the operator misjudgment caused by the excessive pullback force determined by the drilling trajectory.

【技术实现步骤摘要】
管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法及装置
本专利技术涉及油气管道领域，特别涉及一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法及装置。
技术介绍
随着技术的不断发展，定向钻技术已成为油气管道穿越施工广泛采用的一种穿越技术，管道在定向钻施工过程中，可以通过定向系统使管道穿越河流、沟渠或高速公路等，进而避免季节、地面构筑物或河流等的影响。然而，由于地质条件的影响，导致钻头在定向钻过程中避硬切软，从而使管道定向钻的成孔轨迹形成S形曲线，造成局部曲率骤变，进而出现成孔轨迹的全角变化率突变现象，这种现象俗称为狗腿度现象。相关技术中，在管道定向钻过程中，通过管道定向钻的成孔轨迹的全角变化率确定管道回拖时所需要的回拖力，进而判断成孔轨迹的全角变化率的严重程度，避免造成管道回拖时卡管事故的发生。然而，由于管道的直径小于成孔轨迹的直径，且因为刚性原因，管道的曲率会小于成孔轨迹的曲率，且管道与成孔轨迹的孔壁之间具有一定空间，使管道的实际回拖力小于基于成孔轨迹的全角变化率确定的回拖力。也即是，按照成孔轨迹的全角变化率计算的回拖力偏大，很容易让施工人员造成误判。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法及装置。所述技术方案如下：第一方面，提供了一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法，所述方法包括：确定成孔轨迹的n个测量点中每相邻两个测量点之间的测量段的理论全角变化率，得到n-1个测量段的理论全角变化率，所述n个测量点是在进行管道定向钻过程中对成孔轨迹进行测量的位置点；从所述n-1个测量段中确定m个计算段，所述m小于所述n；确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数；将所述n-1个测量段中每个测量段的理论全角变化率分别与所述测量段所处的计算段对应的修正系数相乘，得到所述管道回拖时在所述n-1个测量段的实际全角变化率。可选地，所述从所述n-1个测量段中确定m个计算段，包括：令i＝1，j＝1，根据所述n个测量点中第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间所述管道沿成孔轨迹产生的挠度值，所述i+j小于或等于所述n；如果所述挠度值大于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤；如果所述挠度值小于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则令所述j＝j+1，返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，直至计算得到的挠度值大于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值时，将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+j，j＝1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤。可选地，所述根据所述n个测量点中第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，包括：根据所述第i个测量点的测量数据和所述第i+j个测量点的测量数据确定所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值和所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的直线距离；根据所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值和所述第i个测量点与所述第i+1个测量点之间的直线距离，按照如下公式计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值；其中，ω是指所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，Δα是指所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值，ΔL是指所述第i个测量点和所述第i+j个测量点之间的直线距离。可选地，所述确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数，包括：对于所述m个计算段中的每个计算段，根据所述计算段的两端点的测量数据，确定所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值和所述计算段的两端点之间的直线距离；根据所述管道的直径、所述成孔轨迹的直径与所述管道的直径之间的比值、所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值以及所述计算段的两个端点之间的直线距离，按照如下联合公式计算所述计算段的修正系数；其中，F是指所述计算段的修正系数，ω是指所述计算段的两个端点之间的挠度值，Δα是指所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值，Δα‘是指在所述管道回拖时所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值，ΔL是指所述计算段的两个端点之间的直线距离，D是指所述管道的直径，k是指所述成孔轨迹的直径与所述管道的直径之间的比值。第二方面，提供了一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定装置，所述装置包括：第一确定模块，用于确定成孔轨迹的n个测量点中每相邻两个测量点之间的测量段的理论全角变化率，得到n-1个测量段的理论全角变化率，所述n个测量点是在进行管道定向钻过程中对成孔轨迹进行测量的位置点；第二确定模块，用于从所述n-1个测量段中确定m个计算段，所述m小于所述n；第三确定模块，用于确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数；运算模块，用于将所述n-1个测量段中每个测量段的理论全角变化率分别与所述测量段所处的计算段对应的修正系数相乘，得到所述管道回拖时在所述n-1个测量段的实际全角变化率。可选地，所述第二确定模块包括：第一计算子模块，用于令i＝1，j＝1，根据所述n个测量点中第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间所述管道沿所述成孔轨迹产生的挠度值，所述i+j小于或等于所述n；第一确定子模块，用于如果所述挠度值大于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤；第二确定子模块，用于如果所述挠度值小于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则令所述j＝j+1，返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，直至计算得到的挠度值大于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值时，将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+j，j＝1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤。可选地，所述第一计算子模块具体用于：根据所述第i个测量点的测量数据和所述第i+j个测量点的测量数据确定所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值和所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的直线距离；根据所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法，其特征在于，所述方法包括：确定成孔轨迹的n个测量点中每相邻两个测量点之间的测量段的理论全角变化率，得到n‑1个测量段的理论全角变化率，所述n个测量点是在进行管道定向钻过程中对成孔轨迹进行测量的位置点；从所述n‑1个测量段中确定m个计算段，所述m小于所述n；确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数；将所述n‑1个测量段中每个测量段的理论全角变化率分别与所述测量段所处的计算段对应的修正系数相乘，得到所述管道回拖时在所述n‑1个测量段的实际全角变化率。

【技术特征摘要】
1.一种管道定向钻穿越轨迹的全角变化率确定方法，其特征在于，所述方法包括：确定成孔轨迹的n个测量点中每相邻两个测量点之间的测量段的理论全角变化率，得到n-1个测量段的理论全角变化率，所述n个测量点是在进行管道定向钻过程中对成孔轨迹进行测量的位置点；从所述n-1个测量段中确定m个计算段，所述m小于所述n；确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数；将所述n-1个测量段中每个测量段的理论全角变化率分别与所述测量段所处的计算段对应的修正系数相乘，得到所述管道回拖时在所述n-1个测量段的实际全角变化率。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述n-1个测量段中确定m个计算段，包括：令i＝1，j＝1，根据所述n个测量点中第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间所述管道沿所述成孔轨迹产生的挠度值，所述i+j小于或等于所述n；如果所述挠度值大于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤；如果所述挠度值小于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值，则令所述j＝j+1，返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，直至计算得到的挠度值大于或等于所述成孔轨迹的半径与所述管道的半径之间的差值时，将所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的测量段确定为计算段，令i＝i+j，j＝1，并返回根据所述第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值的步骤。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述n个测量点中第i个测量点的测量数据和第i+j个测量点的测量数据，计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，包括：根据所述第i个测量点的测量数据和所述第i+j个测量点的测量数据确定所述所述成孔轨迹在第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值和所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的直线距离；根据所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值和所述第i个测量点与所述第i+1个测量点之间的直线距离，按照如下公式计算所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值；其中，ω是指所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间的挠度值，Δα是指所述成孔轨迹在所述第i个测量点与所述第i+j个测量点之间孔斜角的变化值，ΔL是指所述第i个测量点和所述第i+j个测量点之间的直线距离。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述m个计算段中每个计算段的修正系数，包括：对于所述m个计算段中的每个计算段，根据所述计算段的两端点的测量数据，确定所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值和所述计算段的两个端点之间的直线距离；根据所述管道的直径、所述成孔轨迹的直径与所述管道的直径之间的比值、所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值以及所述计算段的两个端点之间的直线距离，按照如下联合公式计算所述计算段的修正系数；其中，F是指所述计算段的修正系数，ω是指所述计算段的两个端点之间的挠度值，Δα是指所述成孔轨迹在所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值，Δα‘是指在所述管道回拖时所述计算段的两个端点之间孔斜角的变化值，ΔL是指所述计算段的两个端点之间的直线距离，D是指所述管道的直径，k是指所述成孔轨迹的直径与所述管道的直径之间的比值。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：周建，胡剑，刘颖，杨红，侯胜，孔波，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11