一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法技术

本发明专利技术公开了一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法。所述方法包括：根据钻井井眼轨迹数据建立井眼轨迹坐标数据矩阵；根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率以及方位角变化率；根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成。本发明专利技术公开的钻井导向工具偏置力力学行为分析方法，能够对钻井过程中的钻井导向工具进行力学行为分析，并可视化地展示井眼轨迹在钻进过程中钻井导向工具在各个井眼轨迹坐标节点的偏置力大小与方向。方向。方向。

【技术实现步骤摘要】
一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法


[0001]本专利技术涉及石油钻井工程技术与装备领域，特别涉及一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法。

技术介绍

[0002]在石油天然气领域，随着钻井技术的进步，定向井、水平井以及分支井的钻井数量在逐步增加，井眼轨道的设计逐步复杂，在钻井过程中对井眼轨迹控制精度的要求也逐渐提高。目前，钻井时的井眼轨迹控制主要依靠地面工作人员的经验手段进行控制、导向。钻井完成后，缺乏智能化的针对钻成井眼轨迹力学控制方案的分析总结方法，无法对钻井导向工具钻进过程中的力学行为以时间刻度进行分析总结，限制了智能钻井技术的进一步发展。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法，对井眼轨迹控制过程中智能钻井导向工具所产生的偏置力进行可视化与数据化处理，为同区块地层钻井导向偏置力设计提供数据支撑，为智能钻井井眼轨迹控制技术提供钻井案例分析方法。
[0004]鉴于上述问题，提出了本专利技术以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法，包括：
[0006]根据钻井井眼轨迹数据建立井眼轨迹坐标数据矩阵；
[0007]根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率以及方位角变化率；
[0008]根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成。
[0009]在一个实施例中，根据钻井井眼轨迹数据建立井眼轨迹坐标数据矩阵，包括：
[0010]根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法、三维数据差值法建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵。
[0011]在一个实施例中，根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法、三维数据差值法建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵，包括：
[0012]根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法计算获得各井眼轨迹坐标节点对应的预处理坐标数据；
[0013]根据所述各井眼轨迹坐标节点对应的预处理坐标数据，应用三维数据差值法计算
获得各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据；
[0014]根据所述计算获得的各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据，建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵。
[0015]在一个实施例中，根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率，包括：
[0016]根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，利用井斜角计算公式计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的第二井斜角；
[0017]根据各井眼轨迹坐标节点的第二井斜角，利用井斜角变化率计算公式计算各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率。
[0018]在一个实施例中，井斜角计算公式为：
[0019][0020]上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序，x、z表示各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据的x轴坐标、z轴坐标；
[0021]井斜角变化率计算公式为：
[0022][0023]上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序。
[0024]在一个实施例中，根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的方位角变化率，包括：
[0025]根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，利用方位角计算公式计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的第二方位角；
[0026]根据各井眼轨迹坐标节点的第二方位角，利用方位角变化率计算公式计算各井眼轨迹坐标节点的方位角变化率。
[0027]在一个实施例中，方位角计算公式为：
[0028][0029]上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序，x、y表示各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据的x轴坐标、y轴坐标；
[0030]方位角变化率计算公式为：
[0031][0032]上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序。
[0033]在一个实施例中，根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成，包括：
[0034]根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，利用造斜偏置力计算公式计算出各井眼轨迹坐标节点对应的造斜偏置力；
[0035]根据所述各井眼轨迹坐标节点的方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，利用造方位偏置力计算公式计算出各井眼轨迹坐标节点对应的造方位偏置力；
[0036]根据所述各井眼轨迹坐标节点对应的造斜偏置力和造方位偏置力，利用偏置力合力大小计算公式对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小进行合成；
[0037]根据所述各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据利用偏置力合力方向计算公式，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的方向进行合成。
[0038]在一个实施例中，造斜偏置力计算公式为：
[0039][0040]上式中，dA
devi
为井斜角变化率，dA
max
为钻井导向工具造斜角度最大值，F
max
为钻井导向工具液压力最大值；
[0041]造方位偏置力计算公式为：
[0042][0043]上式中，dA
ori
为方位角变化率，dA
max
为钻井导向工具造斜角度最大值，F
max
为钻井导向工具液压力最大值；
[0044]偏置力合力大小计算公式为：
[0045][0046]上式中，F
devi
为造斜偏置力，F
ori
为造方位偏置力；
[0047]偏置力合力方向计算公式为：
[0048][0049][0050]上式中，表示钻进方向向量，表示钻井导向工具偏置力方向向量，x、y、z表示各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据的x轴坐标、y轴坐标、z轴坐标。
[0051]在一个实施例中，根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成之后，还包括：
[0052]根据各井眼轨迹坐标节点，在预设的三维展示图数据中，将矢量合成的各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钻井导向工具偏置力力学行为分析方法，其特征在于，包括：根据钻井井眼轨迹数据建立井眼轨迹坐标数据矩阵；根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率以及方位角变化率；根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据钻井井眼轨迹数据建立井眼轨迹坐标数据矩阵，包括：根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法、三维数据差值法建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法、三维数据差值法建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵，包括：根据钻井井眼轨迹数据中各井眼轨迹坐标节点对应的第一井斜角、第一方位角、井深数据，应用圆柱螺旋线法计算获得各井眼轨迹坐标节点对应的预处理坐标数据；根据所述各井眼轨迹坐标节点对应的预处理坐标数据，应用三维数据差值法计算获得各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据；根据所述计算获得的各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据，建立笛卡尔坐标系下的井眼轨迹坐标数据矩阵。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率，包括：根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，利用井斜角计算公式计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的第二井斜角；根据各井眼轨迹坐标节点的第二井斜角，利用井斜角变化率计算公式计算各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述井斜角计算公式为：上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序，x、z表示各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据的x轴坐标、z轴坐标；所述井斜角变化率计算公式为：上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的方位角变化率，包括：根据所述井眼轨迹坐标数据矩阵中的井眼轨迹坐标数据，利用方位角计算公式计算井眼轨迹坐标数据对应的各井眼轨迹坐标节点的第二方位角；
根据各井眼轨迹坐标节点的第二方位角，利用方位角变化率计算公式计算各井眼轨迹坐标节点的方位角变化率。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方位角计算公式为：上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序，x、y表示各井眼轨迹坐标节点对应的井眼轨迹坐标数据的x轴坐标、y轴坐标；所述方位角变化率计算公式为：上式中，i表示各井眼轨迹坐标节点的顺序。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角变化率、方位角变化率以及钻井导向工具液压力最大值，对所述各井眼轨迹坐标节点所需的钻井导向工具偏置力的大小与方向进行矢量合成，包括：根据所述各井眼轨迹坐标节点的井斜角...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵庆，孙挺，刘伟，付加胜，李牧，房超，许朝辉，郝围围，林子力，吕乾，王树森，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：