[发明专利]一种筒状井眼轨迹模型的分簇射孔管串通过能力计算方法

权利要求书

1.一种筒状井眼轨迹模型的分簇射孔管串通过能力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)从筒状井眼断面圆周上取若干等分点Q，获取各等分点Q的局部坐标；

2)根据筒状井眼断面圆周上各等分点Q的局部坐标计算筒状井眼断面圆周上各等分点Q的全局坐标；

3)根据筒状井眼断面圆周上各等分点Q的全局坐标建立筒状井眼上相邻断面的侧面，并以此构建筒状井眼轨迹模型；

4)根据筒状井眼轨迹模型计算任意井深处能通过的最大分簇射孔管串长度；

步骤1)的具体操作为：设井筒半径为R，井筒任一断面为p₁，圆心的全局坐标为p₁(x₁，y₁，z₁)，并设与断面p₁相邻的断面为p₀，并设断面p₁的法向量为断面p₁的局部坐标y′轴与重合，断面p₁的局部坐标z′轴与全局坐标z轴呈锐角且都在平面YOZ内，根据右手螺旋定则确定局部坐标x′轴，然后以局部坐标x′轴为起点，沿逆时针方向将断面等分为n等分，则每等份的夹角θ＝2*π/n；

设断面p₁上某个等分点Q的局部坐标为Q′(x′，y′，z′)，则Q′的坐标值为：

x'＝R×cos(θ*j)

z'＝R×sin(θ*j)

y'＝0

其中，j∈(0,1,…,n-1)

步骤2)的具体操作为：以全局坐标系的原点O为圆心、以井筒半径R为半径，在XOZ平面内画圆O，然后以全局坐标x轴为起点，沿逆时针方向将该圆O同样等分为n份，得每等份的夹角为θ，并得等分点Q在圆O上对应的等分点Q₀，则Q₀的全局坐标与Q′(x′，y′，z′)相等，根据Q₀点坐标计算等分点Q的全局坐标；

Q₀点坐标计算等分点Q的全局坐标的具体过程为：

将圆O沿全局坐标轴平移，使圆心O和p₁点重合；

将圆O分别绕全局坐标x和z轴顺时针旋转预设角度α及β，使过O点的圆O的法向量和的正方向相同，Q₀点与Q点重合，由三维平移和旋转变换公式，得Q点全局坐标为：

其中，(x₁、y₁、z₁)为p₁点的全局坐标；

设与全局坐标系x、y、z轴的夹角余弦值分别为c₁、c₂及c₃，在平面ABHE和平面ADHG内，由空间几何体与线面位置，得平面ABHE与平面FEHG的夹角为α，平面ADHG与平面FEHG的夹角为β，则有

1)当c₁≠1且c₃≠1时：

2)当c₁＝±1时：

sinα＝0

sinβ＝c₁

cosα＝c₁

cosβ＝0

3)当c₃＝±1时：

sinα＝c₃

sinβ＝0

cosα＝0

cosβ＝c₃

则Q点全局坐标表示为：

当c₁≠1且c₃≠1时，则有：

当c₁＝±1时，则有：

当c₃＝±1时，则有：

步骤3)的具体操作为：

根据井眼轨迹上各测斜点的数据，以每个测斜点为圆心，半径为R，构建m个井筒断面，然后在每个井筒断面的圆周上取n等分，求出这m*n个等分点的坐标，相邻断面间的侧面利用TIN构成，m组断面间形成的m个TIN首尾相接，以拟合成井筒，设p_ij代表第i个断面上第j个等分点，i＝1，2，…，n；j＝1，2，…，m；

步骤4)的具体操作为：

不考虑柔性短节条件下，分簇射孔管串在泵送过程中能够作为一个刚性体来分析其下入能力，分簇射孔管串遇阻时，应当满足以下几何关系：

OA²＝AB²+OB²

OE²＝DE²+OD²

OA＝OE＝R+R₁

OB＝R-R₁+R₂+R₃

OD＝R-R₁+R₃

则分簇射孔管串的最大长度为：

考虑柔性短节条件下，分簇射孔管串在柔性短节处会存在一个弯曲角度，分簇射孔管串遇阻时，应当满足以下几何关系：

OA＝R+R₁

OB＝R-R₁+2R₂

α+β+OAB+OFH＝360°

则分簇射孔管串的最大长度为：