[发明专利]双二维组合三维水平井轨道设计方法

权利要求书

1.一种双二维组合三维水平井轨道设计方法，其特征在于，包括：

以井口为中心点O确定相互垂直的第一轴D，第二轴N和第三轴E；

按二维轨道设计方法确定水平井的上部轨道；

按二维轨道设计方法确定所述水平井的下部轨道；

其中，所述上部轨道的终点为所述下部轨道的起点，所述上部轨道位于经过所述井口的第一个铅垂面上，所述下部轨道位于经过水平段(90)的第二个铅垂面上；

所述按二维轨道设计方法确定水平井的上部轨道包括：

由所述中心点O向所述第一轴D的方向延伸距离D_a到达第一造斜点a，所述中心点O到所述第一造斜点a的轨迹为第一直井段(10)；

预先设定上部轨道方位角φ_b，所述上部轨道位于经过所述中心点O和所述上部轨道方位角φ_b的第一个铅垂面上，在所述第一个铅垂面上，以所述第一造斜点a为起点、与所述第一轴D的距离R₁₁为半径、点M为第一圆心做弧线确定第一稳斜点b，所述第一稳斜点b对应井斜角α_b，所述第一造斜点a到所述第一稳斜点b的轨迹为第一增斜段(20)；

以所述第一稳斜点b为起点，沿所述井斜角α_b的方向延伸距离L_W1到达降斜点c，所述第一稳斜点b到所述降斜点c的轨迹为第一稳斜段(30)；

以所述降斜点c为起点、与所述第一稳斜段(30)的距离R₁₂为半径、点P为第二圆心做弧线确定直井点d，所述直井点d对应的井斜角等于0°，所述点P和所述降斜点c之间的连线与所述点M和所述第一稳斜点b的连线平行，均与所述第一稳斜段(30)垂直，所述直井点d和所述点P的连线与所述第一轴D垂直，所述降斜点c到所述直井点d的轨迹为降斜段(40)，所述点M和所述点P位于所述降斜段(40)的两侧；

由所述直井点d向所述第一轴D的方向延伸到第二造斜点e，所述第二造斜点e对应垂深为D_e，所述直井点d到所述第二造斜点e的轨迹为第二直井段(50)；

其中，所述第一直井段(10)、所述第一增斜段(20)、所述第一稳斜段(30)、所述降斜段(40)和所述第二直井段(50)形成所述上部轨道；

所述按二维轨道设计方法确定所述水平井的下部轨道包括：

根据预先给定的目标点t1和目标点t2的坐标计算出所述水平段(90)对应的方位角φ_t，即下部轨道方位角φ_t，所述下部轨道位于经过所述水平段(90)的第二个铅垂面上；

在所述第二个铅垂面上，以所述第二造斜点e为起点、与所述第二直井段(50)的距离R₂₁为半径、点Q为第三圆心做弧线形成第三个弧线，以所述目标点t1为起点、与所述水平段(90)的距离R₂₂为半径、点R为第四圆心做弧线形成第四个弧线；

对所述第三个弧线和所述第四个弧线做外公切线，所述外公切线与所述第三个弧线的切点就是第二稳斜点f，所述第二稳斜点f对应井斜角α_f，所述第二造斜点e到所述第二稳斜点f的轨迹为第二增斜段(60)，所述外公切线与所述第四个弧线的切点就是第三增斜点g，所述第三增斜点g到所述目标点t1的轨迹为第三增斜段(80)，所述第二稳斜点f到所述第三增斜点g的轨迹为第二稳斜段(70)；

以所述目标点t1为起点，沿井斜角α_t的方向延伸至目标点t2，所述目标点t1到所述目标点t2的轨迹为所述水平段(90)，所述水平段(90)的长度为ΔL_t；

所述上部轨道满足公式(1)：

所述下部轨道满足公式(2)：

所述上部轨道所在的第一个铅垂面与所述第二轴N方向的夹角为上部轨道方位角φ_b，所述下部轨道所在的第二个铅垂面与所述第二轴N方向的夹角为下部轨道方位角φ_t，所述上部轨道方位角φ_b与所述下部轨道方位角φ_t存在关联，且满足公式(3)

其中，D_a为第一造斜点a的垂深，单位：m；R₁₁为第一造斜半径，单位：m；R₁₂降斜半径，单位：m；α_b为第一稳斜段井斜角，单位：°；L_W1为第一稳斜段的段长，单位：m；D_d为直井点d的垂深，单位：m；C_d为直井点d对应的闭合距，单位：m；D_e为第二斜点e的垂深，单位：m；R₂₁为第二造斜半径，单位：m；α_f为第二稳斜段井斜角，单位：°；L_W2为第二稳斜段的段长，单位：m；R₂₂为第三增斜半径，单位：m；α_t为水平段井斜角，单位：°；D_t为目标点t1的垂深，单位：m；C_et为第二造斜点e到目标点t1的水平距离，单位：m；C_e为第二造斜点e对应的闭合距，单位：m，C_d＝C_e；N_t为目标点t1的N坐标，单位：m，E_t为目标点t1的E坐标，单位：m。