[发明专利]基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法及装置

权利要求书

1.一种基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，所述的预钻井三维井眼建模方法包括：

获取已钻井的钻井轨迹及井眼井径数据，所述钻井轨迹包括：各测径点的井深、方位角和井斜角；

根据所述钻井轨迹及井眼井径数据计算井径测量点的三维空间坐标；

根据所述三维空间坐标生成所述井径测量点对应的周向井径数据；

建立至少包含所述井眼井径数据及周向井径数据的已钻井数据库；

根据所述已钻井数据库建立三维井眼模型；

将预钻井的轨迹设计参数及地质数据代入所述三维井眼模型，计算预钻井的井眼缩径率及井眼扩径率。

2.根据权利要求1所述的基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，所述的已钻井数据库还包括：通过地质参数测井获取的常规测井数据、结合地质参数测井及地层破裂实验得到的地层三压力数据、单轴抗拉强度、地层孔隙度、最大主应力的大小和方向以及最小主应力的大小和方向；

其中，所述常规测井数据用于描述地层岩性；所述地层三压力数据包括：坍塌压力数据、破裂压力数据及地层压力数据，用于描述地层硬度；所述单轴抗拉强度用于描述地层研磨性。

3.根据权利要求1或2所述的基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，根据所述钻井轨迹及井眼井径数据计算井径测量点的三维空间坐标，包括：

根据井口坐标及多个井径测量点坐标分别确定各所述井径测量点的三维坐标，并生成井眼轨迹；

确定所述井眼轨迹在各所述井径测量点的法平面；

根据各所述井径测量点的法平面及测井仪在各所述井径测量点获取的多个测臂坐标确定各所述井径测量点的所述三维空间坐标。

4.根据权利要求3所述的基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，根据各所述井径测量点的法平面及测井仪在各所述井径测量点获取的多个测臂坐标确定各所述井径测量点的所述三维空间坐标，具体包括：

采用旋转坐标系的方法，将所述井径测量点所处的井径所在椭圆旋转至所述井径测量点对应的法平面上，生成所述井径测量点的所述三维空间坐标。

5.根据权利要求4所述的基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，根据所述三维空间坐标生成所述井径测量点对应的周向井径数据，包括：

在所述椭圆上的各所述测臂坐标之间按照一预设角度进行插值，确定多个插值点；

根据各所述测臂坐标的三维空间坐标及方位角确定各所述插值点的三维空间坐标；

根据各所述测臂坐标的三维空间坐标及各所述插值点的三维空间坐标生成所述周向井径数据。

6.根据权利要求5所述的基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模方法，其特征在于，根据所述已钻井数据库建立三维井眼模型，包括：

将所述井眼井径数据作为自变量集合M，不同井深下的所述周向井径数据作为因变量集合N，分别对所述自变量集合M和因变量集合N进行主成分分析，分别生成所述自变量集合M和因变量集合N的主成分表达式；

根据所述自变量集合M和因变量集合N的主成分表达式确定所述自变量集合M和因变量集合N的函数关系；

采用偏最小二乘回归方法根据所述函数关系建立回归模型，作为所述的三维井眼模型。

7.一种基于钻井轨迹设计参数的预钻井三维井眼建模装置，其特征在于，所述的预钻井三维井眼建模装置包括：

数据获取单元，用于获取已钻井的钻井轨迹及井眼井径数据，所述钻井轨迹包括：各测径点的井深、方位角和井斜角；

三维空间坐标计算单元，用于根据所述钻井轨迹及井眼井径数据计算井径测量点的三维空间坐标；

周向井径数据生成单元，用于根据所述三维空间坐标生成所述井径测量点对应的周向井径数据；

已钻井数据库建立单元，用于建立至少包含所述井眼井径数据及周向井径数据的已钻井数据库；

三维井眼模型建立单元，用于根据所述已钻井数据库建立三维井眼模型；

缩扩径率计算单元，用于将预钻井的轨迹设计参数及地质数据代入所述三维井眼模型，计算预钻井的井眼缩径率及井眼扩径率。