專利名稱：井眼軌跡遠程實時跟蹤方法
技術領域：
本發(fā)明涉及石油鉆井井身軌跡實時跟蹤技術領域，特別是一種通過遠程方式對井 眼軌跡進行實時跟蹤的方法。
背景技術：
在石油勘探開發(fā)過程中，為了增加可采儲量，提高采收率，目前正大量使用水平井 鉆井技術，通過該技術的鉆探較好的滿足了這一需求，但水平井鉆井技術是一個復雜的生 產(chǎn)過程，由于地下地質構造復雜，地層傾角不清，目標靶體儲層較簿等因素，造成難以按設 計入靶點中靶的現(xiàn)象，容易出靶偏離，從而影響水平井的勘探開發(fā)效果。而水平井的地質設 計，在構造精度上距水平井要求的地層構造精確度還存在一定的差距，只有在施工中做好 實時導向，根據(jù)實際情況，合理調(diào)整技術參數(shù)，才能達到準確入靶的目的，但現(xiàn)場由于受條 件的限制和工程技術人員的技術水平高低的影響，需要隨時得到后勤基地高級技術人員及 專家的技術支撐。為滿足上述需求，需要建立一套井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，將現(xiàn)場施工作業(yè)的 井斜實時測量數(shù)據(jù)傳送回基地，井斜實時測量數(shù)據(jù)匯集其它相關的巖性剖面數(shù)據(jù)、地層分 層數(shù)據(jù)等，根據(jù)建立的地質數(shù)學模型，繪制成井眼軌跡實時跟蹤圖，通過Web發(fā)布系統(tǒng)進行 同步發(fā)布，以實現(xiàn)對現(xiàn)場施工作業(yè)的實時技術支撐，確保勘探在目標靶區(qū)范圍內(nèi)鉆探，大幅 度降低水平井的勘探開發(fā)風險和開發(fā)成本，獲取最大的經(jīng)濟效益。現(xiàn)有技術中，中國公開號為1657739，
公開日為2005年8月24日的中國專利文件 公開了一種井底深度與井眼軌跡自動跟蹤方法及裝置，它包括一組用于測量鉆機大鉤載荷 及其位置高度的傳感器、一個向傳感器供電且具有信號隔離及低通濾波功能的預處理箱、 一臺帶有具有AD功能的數(shù)據(jù)采集卡的計算機和一套深度及井眼軌跡自動跟蹤軟件及一種 自動深度及井眼軌跡跟蹤方法。其根據(jù)大鉤載荷的變化確定帶有鉆頭的鉆柱是否被大鉤懸 起，根據(jù)大鉤的位置高度變化確定鉆柱及鉆頭的移動距離及移動方向，從而實現(xiàn)鉆頭深度 的自動跟蹤；另外結合其他隨鉆測量儀器實時測量的井眼方向參數(shù)來實現(xiàn)對井眼軌跡的自 動跟蹤，并通過與井眼的設計軌道進行比較，對所發(fā)生的超出設計軌道許可范圍的偏離給 出報警提示。但上述現(xiàn)有技術，沒有將井眼實時軌跡數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)等與遠程傳輸系統(tǒng)有 機的結合起來，不能將現(xiàn)場井下的動態(tài)信息，通過Internet網(wǎng)絡，針對授權用戶進行二、三 維圖像的平面及空間展示，直觀的將井眼軌跡進行實時展示和回放，也就不能排除地質構 造復雜，地層傾角不清，目標靶體儲層較薄等不利因素的影響，仍然不能按照設計入靶點中 靶，水平井的勘探開發(fā)效果仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術問題，本發(fā)明提出了一種能夠將現(xiàn)場井下的動態(tài)信息，通過 Internet網(wǎng)絡，針對授權用戶進行二、三維圖像的平面及空間展示，直觀的將井眼軌跡進行
3實時展示和回放的井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，本發(fā)明排除了地質構造復雜，地層傾角不 清，目標靶體儲層較薄等不利因素的影響，能夠非常準確地按照設計如靶點中靶，顯著提高 了水平井的勘探開發(fā)效果。本發(fā)明是通過采用下述技術方案實現(xiàn)的一種井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，其特征在于將現(xiàn)場實時測量的井身軌跡 (LWD/MWD)隨鉆實時測量數(shù)據(jù)、結合井口坐標數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù) 和地層傾角數(shù)據(jù)，通過遠程傳輸回基地服務器，從基地服務器數(shù)據(jù)庫中讀取上述數(shù)據(jù)，根據(jù) 建立的數(shù)學模型，生成實時井斜軌跡跟蹤圖，通過Web同步發(fā)布。所述的數(shù)學模型是井眼軌跡實時跟蹤方法里的常用模型，其具體采用切面與地傾 角度的關系算法、曲率半徑法、雙比例_地傾角算法、可見區(qū)域和雙比例的關系和地層擬合 算法建立數(shù)學模型，對井身軌跡進行二維實時繪制、實時井深軌跡回放、起鉆和起鉆。所述的數(shù)學模型采用下述步驟實現(xiàn)a、提供井資源信息步驟；b、加載井口坐標數(shù)據(jù)，井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)和地層傾角數(shù)據(jù)；C、通過基本的井深方位角、井斜角算出閉合距、閉合角、東坐標、北坐標和水平位 移參數(shù)，加載外部信息圖片；d、可視區(qū)域及坐標的自動判定；e、地層信息的擬合，對地層信息的拾取、對地層修改(添加、刪除、拖動)、對地層 的錯位填充等；f、地層擬合算法；g、實現(xiàn)實時井身軌跡回放、起鉆、下鉆的二維圖形展示。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果表現(xiàn)在1、本發(fā)明采用“將現(xiàn)場實時測量的井身軌跡(LWD/MWD)隨鉆實時測量數(shù)據(jù)、結合 井口坐標數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)和地層傾角數(shù)據(jù)，通過遠程傳輸回 基地服務器，從基地服務器數(shù)據(jù)庫中讀取上述數(shù)據(jù)，根據(jù)建立的數(shù)學模型，生成實時井斜軌 跡跟蹤圖，通過Web同步發(fā)布”這樣的技術方案，能夠應用井身軌跡(LWD/MWD)隨鉆實時測 量數(shù)據(jù)及巖性剖面數(shù)據(jù)對井身軌跡進行二、三維實時繪制、實現(xiàn)井身軌跡回放、起鉆和下鉆 動態(tài)顯示等。2、本發(fā)明中，實時傳輸回基地服務器的數(shù)據(jù)，客戶端可任意選擇井號進行實時瀏 覽，動態(tài)展示其井下變化情況。3、本發(fā)明借助網(wǎng)絡傳輸技術，及時、安全、穩(wěn)定將傳輸回基地服務器的井斜數(shù)據(jù) 等，通過已建立的數(shù)學模型，將井下的動態(tài)信息及時展示出來，達到遠程指導現(xiàn)場作業(yè)及監(jiān) 控的目的。4、采用本方法，作為地質導向的輔助工具，達到真正意義上的實時跟蹤，對指導水 平井鉆井，及時修正地質模型，調(diào)整井身軌跡，按設計入靶，提高儲層鉆遇率及確保水平井 開發(fā)成功均有重要意義，將會取得一定的經(jīng)濟效益。


下面將結合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明，其中
圖1為本發(fā)明處理流程2為地層擬合算法中折線示意3為地層擬合算法中折線分成若干份的示意4為擬合后的曲線示意圖
具體實施例方式實施例1本發(fā)明公開了 一種井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，將現(xiàn)場實時測量的井身軌跡 (LWD/MWD)隨鉆實時測量數(shù)據(jù)、結合井口坐標數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù) 和地層傾角數(shù)據(jù)，通過遠程傳輸回基地服務器，從基地服務器數(shù)據(jù)庫中讀取上述數(shù)據(jù)，根據(jù) 建立的數(shù)學模型，生成實時井斜軌跡跟蹤圖，通過Web同步發(fā)布。所述的數(shù)學模型是井眼軌跡實時跟蹤方法里的常用模型，其具體采用切面與地傾 角度的關系算法、曲率半徑法、雙比例_地傾角算法、可見區(qū)域和雙比例的關系和地層擬合 算法建立數(shù)學模型，對井身軌跡進行二維實時繪制、實時井深軌跡回放、起鉆和起鉆。(一 )、切面與地傾角度的關系算法A是指地傾角度B是指的地傾方向，C是指切面方向K是指新的地傾角度。已知地傾角地傾方向tgA = h/x與地傾方向的夾角χ1 = x/cos (C-B)新的地傾角tgK = taA氺cos (C-B)；現(xiàn)在采用的第2種算法。(二)、曲率半徑法1.方位角度差=鉆頭在當前井深位置時的方位角度-鉆頭在上一個井深位置時 的方位角度。2.如果方位差的絕對值大于180度，方位差派生量1 = (360-ABS(方位角度 差))*3· 14159/180否則，方位差派生量1 =方位角度差*3· 14159/180。3.井斜弧度=(井斜 *3. 14159)/180。4.垂直半徑如果鉆頭在當前井深值時的井斜，與鉆頭在上一個井深值時的井斜之 差等于0，那么垂直半徑=0否則，垂直半徑=鉆頭的當前井深值與鉆頭的上一個井深值之 差，比上鉆頭在當前井深值時的井斜弧度與鉆頭在上一個井深值時的井斜弧度之差。5.當前水平位移如果垂直半徑等于0，那么，當前水平位移=上一個水平位移 + (當前井深值_上一個井深值)*上一個井斜弧度的正弦否則，當前水平位移=上一個水平 位移+垂直半徑*(上一個井斜弧度的余弦_當前井斜弧度的余弦)。6.修正方位角度如果鉆頭的當前方位值大于180度，那么，修正方位(度)=鉆頭 的當前方位值(度)_360(度)否則，修正方位(度)=鉆頭的當前方位值(度)。7.方位弧度=修正方位(度)*3· 14159/180。
8.東增量如果方位差派生量1等于0，那么，東增量等于當前水平位移與上一個水 平位移之差，乘以上一個方位弧度值的正弦否則，東增量等于上一個方位弧度的余弦與當 前方位弧度的余弦之差，乘以當前水平半徑。9.東坐標當前東坐標等于上一個東坐標與當前東增量之和。10.方位差派生量2如果方位差大于180度，那么，方位差派生量2等于方位差派 生量1的負值否則，方位差派生量2等于方位差派生量1。11.水平半徑H如果方位差派生量1等于0，那么，水平半徑等于0否則，水平半 徑等于當前水平位移與上一個水平位移之差，比上方位差派生量2。12.北增量如果方位派生量1等于0，那么，北增量等于當前水平位移與上一個水 平位移之差，乘以上一個方位弧度值的余弦否則，北增量等于當前方位弧度值的正弦與上 一個方位弧度值的正弦之差，乘以當前水平半徑。13.當前北坐標等于上一個北坐標與當前北增量之和。14.當前閉合距等于東坐標的平方與北坐標的平方之和的二次平方根15.閉合角度如果當前閉合角弧度值大于0(度)，那么，那么當前閉合角(度)等 于當前閉合角的弧度值否則，當前閉合角(度)等于當前閉合角的弧度值與360之和。16.垂深如果當前井斜角_上一點井斜角等于0當前垂身=上一點垂身+(當前 井深_上點井深)*當前井斜角否則垂深=上一點垂深+垂直半徑*(當前井斜弧度的正 弦-上一井斜弧度的的正弦)。17. A、B點水平距等于B點水平位移減去A點水平位移的的絕對值。18.狗腿度(全角變化率)=(當前井斜弧度的余弦值*上一點的井斜余弦值) 的乘積的反余弦+當前井斜弧度的正弦*上一點井斜弧度的正弦*方位派生量1的余弦 *180000除以圓周率除以(當前井深減去上一井深)。(三)、雙比例_地傾角算法A是指在第一比例時候的地傾角B是指在第二比例時候的地傾角a是指橫坐標比例的比例尺b是指在第一比例的縱坐標比例尺c指在第二比例的縱坐標比例尺χ y是參數(shù)tg A = y/x = y氺b/x氺ay/x = tgA*a/b ；tg B = y/x = (y氺c/x氺a) *tgA*a/b = tgA*c/b(四)、可見區(qū)域和雙比例的關系由于頁面一定的時侯雙比例與可見區(qū)域存在一個必然關系。bl*scalel+b2*scle2 = b。(五)、地層擬合算法1.需要數(shù)據(jù)已知折線上幾個點(舉例3個點？1汴2、？3)，如圖2。2.按照橫坐標縱坐標根據(jù)參數(shù)(參數(shù)長度m)來把折線分成若干份。把P1、P2、P3 分成了 Pl、al、a2、a3、P2、a4、a5、P3，如圖 3
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3.按照參數(shù)個數(shù)來擬合如果參數(shù)個數(shù)選擇的是η那么形成新點的坐標:P1 = (P1+P1后面N/2個點+Pl前面N/2個點)/N依次類推。4.形成新的坐標點然后繪圖就形成了擬合后的曲線。如圖4根據(jù)以上的算法，主要對井身軌跡進行二維實時繪制、實時井深軌跡回放、起鉆和 起鉆等。三、系統(tǒng)的主要功能模塊1.選擇井號用于加載初始化數(shù)據(jù)，顯示當前軌跡情況。2.多切面狀態(tài)顯示用于輸入一個切面方向值(與正北方向的夾角)，展示設置新切面后地層軌跡圖 形。3.設置儲層及坐標刻度用于圖形初始化參數(shù)的設置。4.地層擬合用于對拖動設置的地層線進行擬合，填充地層。5.實時軌跡用于回放井身軌跡回放起鉆下鉆的二維圖形展示。6.各種輔助工具用于提供各種圖形輔助設置，“顯示十字交叉線”、“顯示分界線”、“顯示坐標小刻 度”、“設計儲層”、“實際儲層”和“設計軌跡的隱藏和顯示等功能。7.本系統(tǒng)的連接方式實時LWD/MWD數(shù)據(jù)采集后，將解析其數(shù)據(jù)格式，按照實時數(shù)據(jù)庫模型進行數(shù)據(jù)格 式標準化，通過消息中間件發(fā)送到基地，轉換成標準格式，同步到專業(yè)數(shù)據(jù)庫中。所述的數(shù)學模型采用下述步驟實現(xiàn)a、提供井資源信息步驟；b、加載井口坐標數(shù)據(jù)，井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)和地層傾角數(shù)據(jù)；C、通過基本的井深方位角、井斜角算出閉合距、閉合角、東坐標、北坐標和水平位 移參數(shù)，加載外部信息圖片；d、可視區(qū)域及坐標的自動判定；e、地層信息的擬合，對地層信息的拾取、對地層修改(添加、刪除、拖動)、對地層 的錯位填充等；f、地層擬合算法；g、實現(xiàn)實時井身軌跡回放、起鉆、下鉆的二維圖形展示。實施例2如圖1所示，是一種井眼軌跡遠程實時跟蹤系統(tǒng)的加載流程，用戶登錄后進行初始 化，加載井口坐標數(shù)據(jù)，井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)、地層傾角等數(shù)據(jù)。通過基本的 井深方位角、井斜角算出其它井斜表參數(shù)(閉合距、閉合角、東坐標、北坐標、水平位移等)，加載 外部信息圖片；同時可視區(qū)域及坐標自動判定；多切面狀態(tài)顯示，展示設置新切面后地層軌跡 圖形；設置儲層及坐標刻度及地層擬合，實現(xiàn)實時井身軌跡回放、起鉆、下鉆的二維圖形展示。
權利要求
一種井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，其特征在于將現(xiàn)場實時測量的井身軌跡隨鉆實時測量數(shù)據(jù)、結合井口坐標數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)和地層傾角數(shù)據(jù)，通過遠程傳輸回基地服務器，從基地服務器數(shù)據(jù)庫中讀取上述數(shù)據(jù)，根據(jù)建立的數(shù)學模型，生成實時井斜軌跡跟蹤圖，通過Web同步發(fā)布。
2.根據(jù)權利要求1所述的井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，其特征在于所述的數(shù)學模型 是井眼軌跡實時跟蹤方法里的常用模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種井眼軌跡遠程實時跟蹤方法，涉及石油鉆井井身軌跡實時跟蹤技術領域，將現(xiàn)場實時測量的井身軌跡(LWD/MWD)隨鉆實時測量數(shù)據(jù)、結合井口坐標數(shù)據(jù)、井斜數(shù)據(jù)、地層分層數(shù)據(jù)、巖性剖面數(shù)據(jù)和地層傾角數(shù)據(jù)，通過遠程傳輸回基地服務器，從基地服務器數(shù)據(jù)庫中讀取上述數(shù)據(jù)，根據(jù)建立的數(shù)學模型，生成實時井斜軌跡跟蹤圖，通過Web同步發(fā)布。本發(fā)明排除了地質構造復雜，地層傾角不清，目標靶體儲層較薄等不利因素的影響，能夠非常準確地按照設計如靶點中靶，顯著提高了水平井的勘探開發(fā)效果。
文檔編號E21B47/02GK101949286SQ20101026455
公開日2011年1月19日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權日2010年8月26日
發(fā)明者何葵, 劉德倫, 唐家瓊, 龐江平, 張輝, 羅利, 羅謀兵, 邢會民, 韓永剛 申請人:中國石油集團川慶鉆探工程有限公司