[发明专利]一种三维水平井井眼轨道初始井斜方位角的确定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维水平井井眼轨道初始井斜方位角的确定方法，属于石油天然气钻井技术领域。

背景技术

在石油天然气钻井技术领域，为了节约土地资源、保护环境、降低钻完井成本，往往利于丛式水平井进行开发，以期达到最佳开发效果，见非专利文献《“井工厂”模式在大牛地气田的应用》(闫吉曾，邓红琳等，《中石化油气开采技术论坛论文集(2013)》)。为了提高整体油气产量，要求从式水平井水平段之间呈平行状，这就需要进行三维井眼轨道设计。在地形复杂地区，为了更好的部署水平井、选择井场，也需要进行三维井眼轨道设计。

因涉及井斜角和井斜方位角同时变化，三维井眼轨道设计非常复杂，现场施工更为复杂，难度非常大。为了降低施工难度，减少钻井、定向工作量，初始井斜方位角的确定就显得非常关键。目前，三维井眼轨道设计更多是在待钻井眼中及定向井中，初始井斜方位角是已知的。在三维水平井井眼轨道设计中，初始井斜方位角是未知数，在设计及施工过程中一般是根据经验进行，主要是涉及因素太多，解决不了参数匹配的问题。主要涉及因素为：工具造斜率、地层自然造斜率、最小井眼曲率、井斜变化率、方位变化率、A靶点东西坐标、A靶点南北坐标、A靶点井斜角、A靶点方位角、A靶点垂深预计误差、初始井斜角、扭完方位井斜角等因素，加之钻机装备不同，如果根据技术人员经验选择初始方位角，在现场施工过程中定向作业非常盲目，极易导致钻井工作量增加，人为造成后期施工难度增大，严重的会导致脱靶，钻井失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种三维水平井井眼轨道初始井斜方位角的确定方法，以解决现有初始井斜方位角的影响因素多所导致的难以确定的问题。

本发明为解决上述技术问题而提供一种三维水平井井眼轨道初始井斜方位角的确定方法，该方法包括以下步骤：

1)根据被设计水平井A靶点和B靶点的坐标及垂深确定水平井A靶点的井斜角α_A和井斜方位角φ₂；

2)根据被设计井口坐标和A靶点的坐标确定A靶点的东西坐标和南北坐标；

3)根据被设计水平井拟采用的钻具组合的造斜能力，确定造斜工具的造斜率，根据拟采用的套管类型，确定拟下入套管所需要的井眼曲率；

4)根据被设计水平井邻井的实钻资料和砂体展布确定地层自然造斜率和A靶点的垂深误差，以该垂深误差确定二维稳斜段的最小段长；

5)确定被设计水平井自造斜点第一个二维增斜段最大井斜角和第一个三维增斜扭方位结束点最大井斜角；

6)利用步骤1)至步骤5)得到的影响初始井斜方位角的因素确定初始井斜方位角。

其特征在于，所述步骤1)中水平井A靶点的井斜角α_A和井斜方位角φ₂的计算公式为：

αA=arccosDB-DA(XB-XA)2+(YB-YA)2]]>