[发明专利]一种基于向量相似度的井眼轨迹钻前模拟方法

说明书

本发明公开了一种基于相似度的井眼轨迹钻前模拟方法，该方法的步骤如下：计算已钻井井眼轨迹控制偏差；建立已钻井井眼轨迹控制特征样本数据库；计算模拟井眼轨迹模拟点状态向量与数据库向本相似度；筛选备选样本与确定模拟井眼轨迹模拟点控制参数；计算模拟井眼轨迹模拟点参数与控制偏差；重复进行下一模拟点的模拟，直至完成设计井眼轨道的模拟。本发明的有益效果是：在钻前对待钻井可能会钻出的井眼轨迹进行模拟，有效提高了深井、大斜度井及大位移井钻前摩阻扭矩预测的精度，为钻井施工难度合理评估和钻井主设备准确选型提供了帮助。

技术领域

本发明涉及钻井工程领域，具体是一种基于向量相似度的井眼轨迹钻前模拟方法。

背景技术

对深井、大斜度井及大位移井进行摩阻扭矩预测是油气田开发方案规划与编制阶段的重要工作内容之一，是钻井主设备和钻井工具选型及施工工艺措施制订的主要依据，同时也是钻井、采油平台位置和建设规模及区块勘探开发生产方式等关乎油田发展重要决策确定的依据之一。但是，由于钻前摩阻扭矩预测是基于设计井眼轨道的，而由理想的直线和曲线组成的设计井眼轨道与由曲率半径不均匀变化的已钻井井眼轨迹之间有较大的差异，导致摩阻扭矩预测结果有较大的随机性，尤其是旋转钻进扭矩有较大的偏差，相同预测条件下，同一口井应用设计井眼轨道预测的扭矩一般低于实钻扭矩15％～20％以上，预测结果不能合理反映出待施工井钻井难度，不仅不能很好指导钻井方案的编制，而且还会对后续的钻井施工埋下潜在的安全风险。因此，在钻前钻井方案编制阶段，将设计井眼轨道进行模拟处理成接近实钻的井眼轨迹，提高摩阻扭矩的预测精度，对提高油气田开发方案的科学性和合理性具有重要的意义。

到目前为止，文献报道的井眼轨迹钻前模拟方法主要有两种：一种是基于随机数的模拟方法，该方法是在设定井斜角和方位角的最大波动范围的基础上，通过计算加权的随机数与当前深度点井斜角和方位角的代数和，来实现井眼轨迹的钻前模拟；另一种是基于Matlab/Simulink工具箱的井眼轨迹模糊控制仿真模拟方法，该方法针对井下复杂环境和井眼轨迹控制影响因素的不确定性问题，基于模糊控制理论，设计了井眼轨迹模糊控制器，设定了三个井眼轨迹控制准则，即模拟点与控制点的距离偏差、最大井斜变化率和最大方位变化率，实现井眼轨迹控制钻前模拟。

基于随机数的模拟方法直接以井眼轨迹控制结果为操作对象，考虑了方位角波动与井斜角大小之间的关系，符合井斜角越大，方位角波动量越小的井眼轨迹控制规律。目前，商用摩阻扭矩预测软件中一般都以此方法来对设计井眼轨道进行模拟实钻粗糙化处理，来提高深井、大斜度井和大位移井钻前摩阻扭矩预测的精度，但该方法以随机数为基础模拟井眼轨迹控制，与实钻井眼轨迹控制规律有较大差异，导致摩阻扭矩预测结果也具有较大的随机性。

基于Matlab/Simulink工具箱的模糊控制控制方法在模拟定向井工程师井眼轨迹控制习惯，尤其是定向井工程师在基于井眼轨迹延伸趋势、导向钻具对井斜的控制能力与地层特征匹配度等因素做出的井眼轨迹控制参数调整方面，有明显的欠缺，且该方法未见实际应用方面的文献报道。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于向量相似度的井眼轨迹钻前模拟方法，以大量已钻井井眼轨迹数据为参考样本，模拟定向井工程师井眼轨迹控制行为，实现井眼轨迹的钻前模拟，进而提高深井、大斜度井及大位移井钻前摩阻扭矩预测的精度。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于向量相似度的井眼轨迹钻前模拟方法，利用向量相似度算法从多个已钻井中筛选实钻控制参数作为设计井的模拟控制参数，以此对设计井的模拟井眼轨迹逐点模拟。

进一步地，为了更好的实现本发明，本发明通过以下步骤完成：

1)计算已钻井井眼轨迹相对设计井眼轨道的控制偏差：根据已知已钻井的井眼轨迹井斜数据和对应的设计井眼轨道，计算每口已钻井井眼轨迹各深度点相对于其设计井眼轨道的控制偏差；