一种水平井钻井井眼轨迹优化方法技术

本发明专利技术公开了一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，属于油气开发技术领域。该优化方法包括以下步骤：确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的n个技术经济指标，技术经济指标包括至少一个工程技术指标和至少一个经济指标；建立m种水平井钻井井眼轨迹；分别获取每种水平井钻井井眼轨迹对应的每个技术经济指标的取值；对每种水平井钻井井眼轨迹对应的每个技术经济指标的取值进行归一化；确定每个技术经济指标的权重值；分别计算每种水平井钻井井眼轨迹的综合效用值，综合效用值为每种水平井钻井井眼轨迹中，每个技术经济指标的取值经过归一化后的数值与对应的权重值的乘积之和；根据每种水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹。

A Method for Optimizing Well Trajectory in Horizontal Well Drilling

The invention discloses a method for optimizing the well trajectory of horizontal well drilling, which belongs to the technical field of oil and gas development. The optimization method includes the following steps: determining n technical and economic indicators related to the optimization of drilling trajectory of horizontal wells, including at least one engineering technical index and at least one economic index; establishing m kinds of drilling trajectories of horizontal wells; obtaining the values of each technical and economic index corresponding to each kind of drilling trajectory of horizontal wells; and drilling for each kind of horizontal well. The values of each technical and economic index corresponding to the well trajectory are normalized; the weights of each technical and economic index are determined; the comprehensive utility values of each horizontal well trajectory are calculated separately. The comprehensive utility values are the sum of the product of the normalized values of each technical and economic index and the corresponding weights in each horizontal well trajectory. The comprehensive utility value of each horizontal well drilling trajectory determines the optimal horizontal well drilling trajectory.

【技术实现步骤摘要】
一种水平井钻井井眼轨迹优化方法
本专利技术涉及油气开发
，特别涉及一种水平井钻井井眼轨迹优化方法。
技术介绍
随着我国页岩气产业的蓬勃发展，页岩气平台钻井受到了越来越多的关注。页岩气平台钻井是指在一个井场同时钻多口井，具有井场占地面积小，人力和作业成本低，设备利用率高，作业效率高，钻井液可重复利用，多口井可同步压裂、有利于提高页岩气产能和采收率等优点。由于页岩气井多为水平井，因此，对于页岩气平台钻井来说，如何优化设计每口井的钻井井眼轨迹是实现页岩气平台钻井高效经济的关键。现有技术中对于水平井钻井井眼轨迹的优化设计方法主要是从工程技术角度考虑，通过对水平井钻井井眼轨迹设计中的某个或者某几个工程技术指标进行优化来完成水平井钻井井眼轨迹的优化。例如，李绪阁于2010年发表在《中国石油大学(北京)》上的“定向井井眼轨道优化设计及软件开发”一文中指出：定向井井眼轨道优化设计所遵循的两个标准是井眼轨道最短和钻柱的摩阻扭矩最小。在本文中，将最短路径和最小摩阻扭矩进行综合考虑，保证设计的井眼轨道相对较短以降低施工成本，同时也保证其摩阻扭矩相对较小，减少事故和复杂情况的出现。殷晟于2014年发表在《西南石油大学》上的“川南地区页岩气水平井井眼轨迹优化设计研究”一文中指出：页岩气水平井在钻井过程中水平段的井壁稳定性和后期压裂增产作业是页岩气开发的关键。本文中，以岩石力学、钻井工程、地球物理测井和数学优化方法等多学科理论及技术为指导，并结合工区实际地质资料，分析得出井眼轨迹优化需要考虑的因素主要有水平段方位、水平段长度和水平段间的井距等。杨火海等于2014年发表在《油气田地面工程》上的“长宁地区页岩气水平井井眼轨迹优化设计”一文中指出：以宁201-X井为例，根据相关数据及测井资料选择优质页岩储层段，合理设计井斜角、井身剖面、曲率半径、造斜点、着陆点、井眼方位等数据，利用井眼轨迹设计软件设计出二维及三维的水平井井眼轨迹。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：现有技术的水平井钻井井眼轨迹优化方法仅考虑了工程技术因素，不能很好地满足页岩气平台钻井对高效经济方面的要求。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术实施例提供一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，将根据本专利技术实施例提供的优化方法优化得到的井眼轨迹应用到页岩气平台钻井中，实现页岩气平台钻井的高效与经济。具体而言，包括以下的技术方案：本专利技术实施例提供了一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，包括以下步骤：确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的n个技术经济指标，n为大于或者等于2的整数，所述技术经济指标包括至少一个工程技术指标和至少一个经济指标；建立m种水平井钻井井眼轨迹，m为大于或者等于2的整数；分别获取每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值；对每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值进行归一化；确定每个所述技术经济指标的权重值；分别计算每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值，所述综合效用值为每种所述水平井钻井井眼轨迹中，每个所述技术经济指标的取值经过归一化后的数值与对应的权重值的乘积之和；根据每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹。可选地，所述工程技术指标包括摩阻、扭矩、狗腿度、造斜率、水平段长度、地层研磨性、地层可钻性级值、储层钻遇率以及事故复杂率。可选地，所述经济指标包括：钻井周期、钻井成本以及环境评价综合指数。可选地，所述对每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值进行归一化，包括：采用公式(1)、公式(2)或者公式(3)对每个所述技术经济指标的取值进行归一化；其中，aij表示第i种水平井钻井井眼轨迹中第j个技术经济指标的取值，max[aij]为各水平钻井井眼轨迹中第j个技术经济指标的取值中的最大值，min[aij]为各水平钻井井眼轨迹中第j个技术经济指标的取值中的最小值，r*为介于第j个技术经济指标的取值中的最大值和最小值之间的预设中值，bij为第i种水平井钻井井眼轨迹中第j个技术经济指标的取值经过归一化后的数值；1≤i≤m且i为整数，1≤j≤n且j为整数。可选地，所述确定每个所述技术经济指标的权重值，包括：确定每个所述技术经济指标对于水平井井眼轨迹优化的重要性，并对各个所述技术经济指标对于所述水平井井眼轨迹优化的重要性进行两两比较，对每两个所述技术经济指标对于水平井井眼轨迹优化的重要性之间的差距进行赋值，所赋的值为v或v为1～9之间的整数，两个所述技术经济指标之间的差距越小，v的取值越小；差距越大，v的取值越大；利用以下公式计算每个所述技术经济指标的权重值：Ckl＝lgPkl(4)，其中，Pkl表示对第k个技术经济指标和第l个技术经济指标对于水平井井眼轨迹优化的重要性之间的差距所赋的值，N表示比较赋值总数，1≤N≤n(n-1)，Wk表示第k个技术经济指标的权重值；1≤k≤n且k为整数，1≤l≤n且l为整数，1≤u≤N且u为整数。可选地，所述根据每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹，包括：对m种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值进行排序，其中综合效用值最大的水平井钻井井眼轨迹即为所述最优的水平井钻井井眼轨迹。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果：本专利技术实施例提供的水平井钻井井眼轨迹优化方法中综合考虑了工程技术因素和经济因素对水平井钻井井眼轨迹优化的影响，将本专利技术实施例提供的优化方法应用到页岩气平台钻井的井眼轨迹优化中，有利于实现页岩气平台钻井的高效与经济。本专利技术实施例提供的优化方法不仅仅适用于页岩气井，对其他油井、气井均适用。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。除非另有定义，本专利技术实施例所用的所有技术术语均具有与本领域技术人员通常理解的相同的含义。本专利技术实施例提供了一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，该优化方法包括以下步骤：步骤S1，确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的n个技术经济指标，n为大于或者等于2的整数，技术经济指标包括至少一个工程技术指标和至少一个经济指标。步骤S2，建立m种水平井钻井井眼轨迹，m为大于或者等于2的整数。步骤S3，分别获取每种水平井钻井井眼轨迹对应的每个技术经济指标的取值。步骤S4，对每种水平井钻井井眼轨迹对应的每个技术经济指标的取值进行归一化。步骤S5，确定每个技术经济指标的权重值。步骤S6，分别计算每种水平井钻井井眼轨迹的综合效用值，综合效用值为每种水平井钻井井眼轨迹中，每个技术经济指标的取值经过归一化后的数值与对应的权重值的乘积之和。步骤S7，根据每种水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹。本专利技术实施例提供的水平井钻井井眼轨迹优化方法是一种基于模糊数学决策理论的优化方法，该优化方法中，综合考虑了工程技术因素和经济因素对水平井钻井井眼轨迹优化的影响，将本专利技术实施例提供的优化方法应用到页岩气平台钻井的井眼轨迹优化中，有利于实现页岩气平台钻井的高效与经济。在步骤S1中，可以结合实际钻井情况来确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的技术经济指标。其中，工程技术指标包括但不限于摩阻、扭矩、狗腿度、造斜率、水平段长度、地层研磨性、地层可钻性级值、储层钻遇本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，其特征在于，包括以下步骤：确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的n个技术经济指标，n为大于或者等于2的整数，所述技术经济指标包括至少一个工程技术指标和至少一个经济指标；建立m种水平井钻井井眼轨迹，m为大于或者等于2的整数；分别获取每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值；对每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值进行归一化；确定每个所述技术经济指标的权重值；分别计算每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值，所述综合效用值为每种所述水平井钻井井眼轨迹中，每个所述技术经济指标的取值经过归一化后的数值与对应的权重值的乘积之和；根据每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹。

【技术特征摘要】
1.一种水平井钻井井眼轨迹优化方法，其特征在于，包括以下步骤：确定与水平井钻井井眼轨迹优化相关的n个技术经济指标，n为大于或者等于2的整数，所述技术经济指标包括至少一个工程技术指标和至少一个经济指标；建立m种水平井钻井井眼轨迹，m为大于或者等于2的整数；分别获取每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值；对每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值进行归一化；确定每个所述技术经济指标的权重值；分别计算每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值，所述综合效用值为每种所述水平井钻井井眼轨迹中，每个所述技术经济指标的取值经过归一化后的数值与对应的权重值的乘积之和；根据每种所述水平井钻井井眼轨迹的综合效用值确定最优的水平井钻井井眼轨迹。2.根据权利要求1所述的水平井钻井井眼轨迹优化方法，其特征在于，所述工程技术指标包括：摩阻、扭矩、狗腿度、造斜率、水平段长度、地层研磨性、地层可钻性级值、储层钻遇率以及事故复杂率。3.根据权利要求1所述的水平井钻井井眼轨迹优化方法，其特征在于，所述经济指标包括：钻井周期、钻井成本以及环境综合指数。4.根据权利要求1～3任一项所述的水平井钻井井眼轨迹优化方法，其特征在于，所述对每种所述水平井钻井井眼轨迹对应的每个所述技术经济指标的取值进行归一化，包括：采用公式(1)、公式(2)或者公式(3)对每个所述技术经济指标的取值进行归一化；其中，aij表示第i种水平井钻井井眼轨迹中第j个技术经济指标的取值，max[aij]为各水平钻井井眼轨迹中第j个技术经...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐庚，周柏年，付志，胡锡辉，阳强，
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