CN103993829A - 一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，靶前距<86m，自井口向下依次包括第一部分反向造斜轨道、第二部分增斜着陆轨道和第三部分水平段轨道；反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段、反向增斜圆弧段、反向造斜轨道稳斜直线段和降斜圆弧段；增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段、增斜着陆轨道稳斜直线段和第二增斜圆弧段，第一增斜圆弧段的上端起点为轨道中点；水平段轨道沿第一靶点与第二靶点之间的连线延伸，各圆弧段的半径取值范围均为191m~286.5m。该二维小靶前距水平井的中长半径轨道，通过反向造斜增大靶前位移可以解决解决复杂地面条件与中长半径轨道水平井井位优选之间的矛盾。

Description

一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道

技术领域

本发明涉及一种水平井的中长半径轨道，特别涉及一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，属于石油钻井技术领域。

背景技术

在石油钻井领域，水平井是近年来发展最快、推广应用最广的一项钻井技术，具有大幅度提高油气采收率、加快资金回收、降低成本等技术优势。水平井按井眼轨道曲率半径的大小分为五种类型。①长半径水平井，曲率半径R＞286.5m，造斜率K＜20°/100m；②中长半径水平井，曲率半径R＝286.5m～86m，造斜率K＝（20°～67°）/100m；③中短半径水平井，曲率半径R＝86m～28.65m，K＝（67°～200°）/100m；④短半径水平井，曲率半径R＝28.65m～5.73m，造斜率K＝（200°～1000°）/100m；⑤超短半径水平井，曲率半径R＝1m～4m。在水平井施工中，井眼轨道的确定是非常重要的一环，轨道优化有利于减轻施工难度，提高施工速度；反之，则增加施工难度。

目前常规Φ216井眼在中长半径水平井技术方面，已经积累了丰富的经验，各个油田的中长半径水平井技术都已经成熟，特别是曲率半径为286.5～191米（造斜率20～30度/100米）的中长半径水平井技术采用最多，相关工具及技术最成熟。相较之下，中短半径水平井存在以下弊端：（1）若采用中短半径剖面施工，由于造斜率比常规的中长半径水平井要高，造斜工具的结构弯角必然较大，存在造斜钻具在井内能否顺利下入的问题，同样还存在钻具管柱能否顺利下入的问题，一定程度上还影响了钻柱的寿命。（2）由于造斜段的半径小，井眼弯曲剧烈，完井方式的确定要根据套管在弯曲段的受力情况而定，这对套管的下入、套管螺纹的密封性、套管的寿命都增加了难度。由于套管柱在高井眼曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,较大的弯曲应力会加快套管的失效，直至管体破坏;较大的径向变形会产生很大的弹性变形,或是屈曲,甚至被压扁；经过校核甚至不能采用常规的套管完井方式。（3）中短半径水平井施工由于造斜率高，需连续造斜，无稳斜调节段，着陆的难度和风险大，轨迹控制难度大。测斜零长，对井底轨迹数据的预测提出了挑战，若预测不正确，往往会造成填井事故的发生，尤其是对一些复杂小断块油田，填井事故更高。（4）造斜率高、连续造斜段长易形成键槽，卡钻风险大。 

在二维水平井设计中，从井口到靶点的井身轨迹为通过水平段的铅垂平面内的曲线或曲、直线段组合。依靠曲线段造斜，可实现井眼从井口位置向一定距离外的靶点延伸，井口与第一靶点在水平方向的距离即为靶前距。对于水平井，曲线段井斜一般从零度增加至九十度左右，该曲线段所属圆弧的半径即造斜所需最小位移。当靶前距大于造斜所需最小位移时，可以通过在曲线段中间增加斜直线段或者使用更大半径的曲线段来完成造斜。当靶前距小于造斜所需最小位移时，一般则需要使用更小半径的曲线段来完成造斜。常规Φ216井眼水平井若使用中长半径轨道，则要求靶前距大于86m，否则即为小靶前距。 

在各油田的勘探开发过程中，特别是在人口稠密、村镇密布、水网纵横的地面条件复杂的油田，复杂地面条件与水平井井位优选的矛盾大量存在。部分水平井因复杂地面条件的限制，适合常规Φ216井眼水平井施工的井口处可能存在地面建筑或鱼塘、河流等障碍物，若根据地面条件选择井口位置，可能存在靶前距过小的问题。对小靶前距水平井，若不得已增加靶前距绕过障碍物来选择井口位置，则导致靶前距过长，增加了钻井进尺、施工难度和钻井成本。一些井甚至因靶前距太大而放弃了施工，地下油气藏得不到有效开采。要很好地解决地面条件和水平井井位优选的矛盾，只有从优化、创新常规Φ216井眼小靶前距水平井井眼轨道设计入手，才能够解决目前存在的技术难题，满足勘探开发对工程技术的需求。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，可以解决复杂地面条件与水平井井位优选之间的矛盾。

为解决以上技术问题，本发明的一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，包括第一靶点、第二靶点和井口，第一靶点与井口在水平方向的距离小于86m，自井口向下依次包括第一部分反向造斜轨道、第二部分增斜着陆轨道和第三部分水平段轨道；所述第一部分反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段、反向增斜圆弧段、反向造斜轨道稳斜直线段和降斜圆弧段；所述直井段自井口竖直向下延伸，所述直井段的终点为造斜点，所述造斜点为所述反向增斜圆弧段的上端起点，所述反向增斜圆弧段的下端终点为所述反向造斜轨道稳斜直线段的上端起点，所述反向造斜轨道稳斜直线段的下端终点为所述降斜圆弧段的上端起点，所述降斜圆弧段的下端终点为所述轨道中点，所述轨道中点的井斜角为零度，所述反向造斜轨道中造斜点以下部分越往下越向远离第一靶点的方向偏离，所述反向增斜圆弧段和降斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；所述第二部分增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段、增斜着陆轨道稳斜直线段和第二增斜圆弧段，所述第一增斜圆弧段的上端起点为所述轨道中点；所述第一增斜圆弧段的下端终点为增斜着陆轨道稳斜直线段的起点，所述增斜着陆轨道稳斜直线段的下端终点为第二增斜圆弧段的上端起点，第二增斜圆弧段的下端终点为第一靶点，所述第二增斜圆弧段与所述水平段轨道于第一靶点处相切；所述增斜着陆轨道越往下越向第一靶点靠近，所述第一增斜圆弧段和第二增斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；所述第三部分水平段轨道沿第一靶点与第二靶点之间的连线延伸。

相对于现有技术，本发明取得了以下有益效果：⑴本发明的轨道由第一部分反向造斜轨道、第二部分增斜着陆轨道和第三部分水平段轨道依次光滑连接；⑵通过增设依次相切的反向增斜圆弧段、反向造斜轨道稳斜直线段和降斜圆弧段到达轨道中点处实现井斜角为零度，增加了反位移，使靶前位移达到适合中长半径轨道的合适位移，然后再通过依次相切的第一增斜圆弧段、增斜着陆轨道稳斜直线段和第二增斜圆弧段与水平段轨道连接；⑶将原来不能设计成中长半径轨道的小靶前距水平井井眼轨道确定成中长半径轨道，克服了常规Φ216井眼小靶前距水平井不能应用中短半径钻井技术施工所带来的问题；⑷避免了因靶前距小而不得已移动井口位置变成长靶前位移水平井，同常规靶前位移水平井相比，增加了钻井进尺，增加了施工难度和钻井成本；⑸避免了一些井因现场条件移动井口位置太大而放弃施工，有效解决了复杂地面条件下水平井井口位置确定的难题，为复杂小断块油田油藏的开发提供了新的手段；⑹圆弧段的半径均在191m～286.5m之间，对于Φ216井眼造斜率低弯曲平缓，利于钻具顺利下入，钻柱寿命长；⑺套管柱在中长半径的弯曲井段弯曲应力和径向变形小,可以采用常规的套管完井方式；⑻与中短半径水平井相比，不需要连续造斜，有稳斜直线段，着陆的难度和风险小，轨迹控制难度小，卡钻风险小。

作为本发明的优选方案，所述水平段轨道的长度                                                ；所述水平段轨道的井斜角；所述水平段轨道的位移；所述水平段轨道的垂深增量；其中SC、HC为第一靶点位移及垂深，SD、HD为第二靶点位移及垂深，所述第一靶点位移为第一靶点与井口在水平方向的距离，所述第一靶点垂深HC为第一靶点与井口在高度方向的距离，以此类推。

作为本发明的优选方案，所述增斜着陆轨道的位移SN为轨道中点与第一靶点之间的水平距离，；所述增斜着陆轨道的垂深增量△HZ1为轨道中点与第一靶点之间的垂直距离， ；其中R1为第一增斜圆弧段的半径，R2为第二增斜圆弧段的半径；αW1为增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角，取值范围为40°～60°；LW1为增斜着陆轨道稳斜直线段的长度，LW1的取值范围为50～150米。使用目前最成熟的中长半径水平井技术，限定第一增斜圆弧段的半径R1和第二增斜圆弧段的半径R2在191m～286.5m范围内，通过预留增斜着陆轨道稳斜直线段，为着陆时靶点变动时轨道调整留下余地，降低施工的难度和风险。

作为本发明的优选方案，中点位移SB为所述轨道中点与井口在水平方向的距离， ；中点垂深HB为轨道中点与井口在高度方向的距离，。确定了中点位移和中点垂深，即确定了增斜着陆轨道和反向造斜轨道的交点，轨道中点以下为增斜着陆轨道，轨道中点以上为反向造斜轨道。

作为本发明的优选方案，所述造斜点与井口之间的高度差为造斜点垂深HA，所述造斜点与所述轨道中点之间的高度差为反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2，，所述反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2，，且LW2>0；其中RO1为反向增斜圆弧段半径，RO2为降斜圆弧段半径。使用目前最成熟的中长半径水平井技术，限定反向增斜圆弧段半径RO1、降斜圆弧段半径RO2在191m～286.5m范围内，通过判断有无算数解，确定造斜点垂深HA选择是否合适、轨道能否成功设计。

作为本发明的优选方案，所述反向造斜轨道稳斜直线段的井斜角为αW2，，且αW2 <55°。使用目前最成熟的中长半径水平井技术，限定反向增斜圆弧段半径RO1、降斜圆弧段半径RO2在191m～286.5m范围内，选择较大的造斜点垂深HA可以减少斜井段工作量，但可能造成αW2大于55°，增加反向造斜和降斜的难度。适当上移造斜点，通过反复迭代，确保反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2小于55°。

作为本发明的优选方案，以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，所述反向增斜圆弧段的垂深增量；所述反向增斜圆弧段的位移增量；所述反向增斜圆弧段的长度；所述反向造斜轨道稳斜直线段的垂深增量；所述反向造斜轨道稳斜直线段的位移增量；所述降斜圆弧井段的长度。在反向造斜轨道确定的情况下，可以得到各段具体的长度和垂深增量参数。

作为本发明的优选方案，所述第一增斜圆弧井段的垂深增量；所述第一增斜圆弧井段的位移增量；所述第一增斜圆弧井段的长度；所述增斜着陆轨道稳斜直线段的垂深增量；所述增斜着陆轨道稳斜直线段的位移增量；所述第二增斜圆弧井段的长度。在增斜着陆轨道确定的情况下，可以得到各段具体的长度和垂深增量参数。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明，附图仅提供参考与说明用，非用以限制本发明。

图1为本发明二维小靶前距水平井的中长半径轨道的垂深图。

图2为本发明二维小靶前距水平井的中长半径轨道的位移图。

图中：

具体实施方式

如图1及图2所示，本发明的一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，包括第一靶点、第二靶点和井口，第一靶点与井口在水平方向的距离小于86m，自井口向下依次包括第一部分反向造斜轨道、第二部分增斜着陆轨道和第三部分水平段轨道；第一部分反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段、反向增斜圆弧段、反向造斜轨道稳斜直线段和降斜圆弧段；直井段自井口竖直向下延伸，直井段的终点为造斜点，造斜点为反向增斜圆弧段的上端起点，反向增斜圆弧段的下端终点为反向造斜轨道稳斜直线段的上端起点，反向造斜轨道稳斜直线段的下端终点为降斜圆弧段的上端起点，降斜圆弧段的下端终点为轨道中点，轨道中点的井斜角为零度，反向造斜轨道中造斜点以下部分越往下越向远离第一靶点的方向偏离，反向增斜圆弧段和降斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；第二部分增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段、增斜着陆轨道稳斜直线段和第二增斜圆弧段，第一增斜圆弧段的上端起点为轨道中点；第一增斜圆弧段的下端终点为增斜着陆轨道稳斜直线段的起点，增斜着陆轨道稳斜直线段的下端终点为第二增斜圆弧段的上端起点，第二增斜圆弧段的下端终点为第一靶点，第二增斜圆弧段与水平段轨道于第一靶点处相切；增斜着陆轨道越往下越向第一靶点靠近，第一增斜圆弧段和第二增斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；第三部分水平段轨道沿第一靶点与第二靶点之间的连线延伸。

水平段轨道的长度；水平段轨道的井斜角；水平段轨道的位移；水平段轨道的垂深增量；其中SC、HC为第一靶点位移及垂深，SD、HD为第二靶点位移及垂深，第一靶点位移为第一靶点与井口在水平方向的距离，第一靶点垂深HC为第一靶点与井口在高度方向的距离，以此类推。

增斜着陆轨道的位移SN为轨道中点与第一靶点之间的水平距离，；增斜着陆轨道的垂深增量△HZ1为轨道中点与第一靶点之间的垂直距离， ；其中R1为第一增斜圆弧段的半径，R2为第二增斜圆弧段的半径；αW1为增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角，取值范围为40°～60°；LW1为增斜着陆轨道稳斜直线段的长度，LW1的取值范围为50～150米。

中点位移SB为轨道中点与井口在水平方向的距离， ；中点垂深HB为轨道中点与井口在高度方向的距离，。

造斜点与井口之间的高度差为造斜点垂深HA，造斜点与轨道中点之间的高度差为反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2，，反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2，，且LW2>0；其中RO1为反向增斜圆弧段半径，RO2为降斜圆弧段半径。

反向造斜轨道稳斜直线段的井斜角为αW2，，且αW2 <55°。

以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，反向增斜圆弧段的垂深增量；反向增斜圆弧段的位移增量；反向增斜圆弧段的长度；反向造斜轨道稳斜直线段的垂深增量；反向造斜轨道稳斜直线段的位移增量；降斜圆弧井段的长度。

第一增斜圆弧井段的垂深增量；第一增斜圆弧井段的位移增量；第一增斜圆弧井段的长度；增斜着陆轨道稳斜直线段的垂深增量；增斜着陆轨道稳斜直线段的位移增量；第二增斜圆弧井段的长度。

确定二维小靶前距水平井的中长半径轨道的方法，依次包括如下步骤：

步骤⑴：确定第一靶点C、第二靶点D和井口位置O；

步骤⑵：求得第一靶点位移SC、第一靶点垂深HC、第二靶点位移SD和第二靶点垂深HD，第一靶点位移SC为第一靶点与井口在水平方向的距离，第一靶点垂深HC为第一靶点与井口在高度方向的距离，以此类推；

步骤⑶：确认第一靶点位移SC小于86m；

步骤⑷：确定第三部分水平段轨道，水平段轨道沿第一靶点C与第二靶点D之间的连线延伸。

步骤⑷中，确定水平段轨道的长度Ls、水平段轨道井斜角αH、水平段轨道的位移Ss和水平段轨道的垂深增量ΔHS；其中水平段轨道的长度；水平段轨道的井斜角；水平段轨道的位移；水平段轨道的垂深增量；其中SC、HC为第一靶点位移及垂深，SD、HD为第二靶点位移及垂深。

步骤⑸：以第一靶点为终点，向上确定第二部分增斜着陆轨道；增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段BB2、增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1和第二增斜圆弧段C1C，第一增斜圆弧段BB2的上端起点为轨道中点B，轨道中点B的井斜角为零度；第一增斜圆弧段BB2的下端终点为增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1的起点B2，增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1的下端终点为第二增斜圆弧段C1C的上端起点C1，第二增斜圆弧段C1C的下端终点为第一靶点C，第二增斜圆弧段C1C与水平段轨道于第一靶点处相切；增斜着陆轨道越往下越向第一靶点靠近，第一增斜圆弧段BB2和第二增斜圆弧段C1C的半径取值范围均为191m～286.5m；

步骤⑸中，确定增斜着陆轨道位移SN和增斜着陆轨道垂深增量△HZ1；增斜着陆轨道位移 ，增斜着陆轨道位移SN为轨道中点B与第一靶点C之间的水平距离；增斜着陆轨道垂深增量，增斜着陆轨道垂深增量△HZ1为轨道中点B与第一靶点C之间的垂直距离；其中R1为第一增斜圆弧段的半径，R2为第二增斜圆弧段的半径；αW1为增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角，取值范围为40°～60°；LW1为增斜着陆轨道稳斜直线段的长度，LW1的取值范围为50～150米。

步骤⑸中，接着确定中点位移SB和中点垂深HB，中点位移，中点垂深；中点位移SB为轨道中点B与井口O在水平方向的距离，中点垂深HB为轨道中点B与井口O在高度方向的距离。

步骤⑹：以井口O为起点，以轨道中点B为终点确定第一部分反向造斜轨道；反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段OA、反向增斜圆弧段AA1、反向造斜轨道稳斜直线段A1B1和降斜圆弧段B1B；直井段OA自井口竖直向下延伸，直井段的终点为造斜点A，造斜点A为反向增斜圆弧段的上端起点，反向增斜圆弧段的下端终点A1为反向造斜轨道稳斜直线段的上端起点，反向造斜轨道稳斜直线段的下端终点B1为降斜圆弧段的上端起点，降斜圆弧段的下端终点为轨道中点B，反向造斜轨道中造斜点A以下部分越往下越向远离第一靶点的方向偏离，反向增斜圆弧段AA1和降斜圆弧段B1B的半径取值范围均为191m～286.5m。

步骤⑹中，初选造斜点垂深HA并确定反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2，，接着确定反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2，;若无解，说明选择的造斜点垂深HA选择过大，重新选择更小的造斜点垂深HA确定LW2；；其中RO1为反向增斜圆弧段半径，RO2为降斜圆弧段半径。

步骤⑹中，接着确定反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2，，若αW2大于55°，则选择更小的造斜点垂深HA或在191m～286.5m范围内减小反向增斜圆弧段半径RO1和降斜圆弧段半径RO2，直至反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2小于55°，反向增斜圆弧段AA1和降斜圆弧段B1B的圆心角与反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2相等。

步骤⑺：以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，确定第一部分反向造斜轨道各段的长度和垂深增量，其中反向增斜圆弧段垂深增量；反向增斜圆弧段位移增量；反向增斜圆弧段长度；反向造斜轨道稳斜直线段垂深增量；反向造斜轨道稳斜直线段位移增量；降斜圆弧井段长度。

步骤⑻：确定第二部分增斜着陆轨道各段的长度和垂深增量，其中第一增斜圆弧井段垂深增量；第一增斜圆弧井段位移增量；第一增斜圆弧井段长度；增斜着陆轨道稳斜直线段垂深增量；增斜着陆轨道稳斜直线段位移增量；第二增斜圆弧井段长度。

实施例一

确定某二维小靶前距水平井的中长半径轨道，步骤⑴：确定第一靶点C、第二靶点D和井口位置O；

步骤⑵：求得第一靶点位移SC、第一靶点垂深HC、第二靶点位移SD和第二靶点垂深HD，第一靶点位移SC为第一靶点与井口在水平方向的距离，第一靶点垂深HC为第一靶点与井口在高度方向的距离，以此类推；

步骤⑶：确认第一靶点位移SC小于86m；

步骤⑷：确定第三部分水平段轨道，水平段轨道沿第一靶点C与第二靶点D之间的连线延伸。

步骤⑷中，确定水平段轨道的长度Ls、水平段轨道井斜角αH、水平段轨道的位移Ss和水平段轨道的垂深增量ΔHS；其中水平段轨道的长度；水平段轨道的井斜角；水平段轨道的位移；水平段轨道的垂深增量；其中SC、HC为第一靶点位移及垂深，SD、HD为第二靶点位移及垂深。

步骤⑸：以第一靶点为终点，向上确定第二部分增斜着陆轨道；增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段BB2、增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1和第二增斜圆弧段C1C，第一增斜圆弧段BB2的上端起点为轨道中点B，轨道中点B的井斜角为零度；第一增斜圆弧段BB2的下端终点为增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1的起点B2，增斜着陆轨道稳斜直线段B2C1的下端终点为第二增斜圆弧段C1C的上端起点C1，第二增斜圆弧段C1C的下端终点为第一靶点C，第二增斜圆弧段C1C与水平段轨道于第一靶点处相切；增斜着陆轨道越往下越向第一靶点靠近，第一增斜圆弧段BB2和第二增斜圆弧段C1C的半径取值范围均为191m～286.5m；

步骤⑸中，确定增斜着陆轨道位移SN和增斜着陆轨道垂深增量△HZ1；增斜着陆轨道位移 ，增斜着陆轨道位移SN为轨道中点B与第一靶点C之间的水平距离；增斜着陆轨道垂深增量，增斜着陆轨道垂深增量△HZ1为轨道中点B与第一靶点C之间的垂直距离；其中R1为第一增斜圆弧段的半径，R2为第二增斜圆弧段的半径；αW1为增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角，取值范围为40°～60°；LW1为增斜着陆轨道稳斜直线段的长度，LW1的取值范围为50～150米。

步骤⑸中，接着确定中点位移SB和中点垂深HB，中点位移，中点垂深；中点位移SB为轨道中点B与井口O在水平方向的距离，中点垂深HB为轨道中点B与井口O在高度方向的距离。

步骤⑹：以井口O为起点，以轨道中点B为终点确定第一部分反向造斜轨道；反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段OA、反向增斜圆弧段AA1、反向造斜轨道稳斜直线段A1B1和降斜圆弧段B1B；直井段OA自井口竖直向下延伸，直井段的终点为造斜点A，造斜点A为反向增斜圆弧段的上端起点，反向增斜圆弧段的下端终点A1为反向造斜轨道稳斜直线段的上端起点，反向造斜轨道稳斜直线段的下端终点B1为降斜圆弧段的上端起点，降斜圆弧段的下端终点为轨道中点B，反向造斜轨道中造斜点A以下部分越往下越向远离第一靶点的方向偏离，反向增斜圆弧段AA1和降斜圆弧段B1B的半径取值范围均为191m～286.5m。

步骤⑹中，初选造斜点垂深HA并确定反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2，，接着确定反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2，;若无解，说明选择的造斜点垂深HA选择过大，重新选择更小的造斜点垂深HA确定LW2；；其中RO1为反向增斜圆弧段半径，RO2为降斜圆弧段半径。

步骤⑹中，接着确定反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2，，若αW2大于55°，则选择更小的造斜点垂深HA或在191m～286.5m范围内减小反向增斜圆弧段半径RO1和降斜圆弧段半径RO2，直至反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2小于55°，反向增斜圆弧段AA1和降斜圆弧段B1B的圆心角与反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2相等。

步骤⑺：以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，确定第一部分反向造斜轨道各段的长度和垂深增量，其中反向增斜圆弧段垂深增量；反向增斜圆弧段位移增量；反向增斜圆弧段长度；反向造斜轨道稳斜直线段垂深增量；反向造斜轨道稳斜直线段位移增量；降斜圆弧井段长度。

步骤⑻：确定第二部分增斜着陆轨道各段的长度和垂深增量，其中第一增斜圆弧井段垂深增量；第一增斜圆弧井段位移增量；第一增斜圆弧井段长度；增斜着陆轨道稳斜直线段垂深增量；增斜着陆轨道稳斜直线段位移增量；第二增斜圆弧井段长度。

实施例一

确定某二维小靶前距水平井的中长半径轨道，步骤⑴：确定第一靶点C、第二靶点D和井口位置O。

步骤⑵：求得第一靶点位移=81.18米、第一靶点垂深=2258.16米、第二靶点位移=304.61米和第二靶点垂深=2263.23米。

步骤⑶：由于第一靶点位移=81.18米，小于86m，进入步骤⑷。

步骤⑷：确定第三部分水平段轨道，水平段轨道沿第一靶点C与第二靶点D之间的连线延伸。确定水平段轨道的长度LS：米；

确定水平段轨道的井斜角：度；

确定水平段轨道的位移：米；

确定水平段轨道的垂深增量：米。

步骤⑸：以第一靶点C为终点，向上确定第二部分增斜着陆轨道，使用中长半径圆弧，设定第一增斜圆弧段的半径R1=260.44米，第二增斜圆弧段的半径R2=R1=260.44米，造斜率为22°/100米，选取增斜着陆轨道稳斜直线段的长度LW1=62.02米，选取增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角°，确定增斜着陆轨道位移SN和增斜着陆轨道垂深增量△HZ1；

米；

米；

接着确定中点位移SB和中点垂深HB，

中点位移：米；

中点垂深米。

步骤⑹：以井口O为起点，以轨道中点B为终点确定第一部分反向造斜轨道；使用中长半径圆弧，选定反向增斜圆弧段半径米，造斜率23°/100米；选定降斜圆弧段半径米，降斜率22°/100米；初步选定造斜点垂深米，确定反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2、反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2和反向造斜轨道稳斜直线段井斜角αW2：

米；

无解，说明造斜点深度HA设定过深，重新选定造斜点深度米，则米；

米，值有解，证明轨道设计正确。

度。

步骤⑺：以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，确定第一部分反向造斜轨道各段的长度和垂深增量。其中

米；

米；

米；

米；

米；

米；

步骤⑻：确定第二部分增斜着陆轨道各段的长度和垂深增量，、取负值；

米；

米；

米；

米；

米；

米。

将以上数据汇总，得到该二维小靶前距水平井的中长半径轨道的参数表，如表1。

。

实施例一的水平井轨道圆弧半径分别为249.11米和260.44米，属于中长半径水平井轨道。

实施例二

在中长半径的范围内，使用更短半径的圆弧作为增斜或降斜圆弧，选取R1= R2=191米，RO1=212.21米，RO2=229.18米，按以上步骤得到水平井轨道的参数如表2：

。

对比实施例，使用常规方法确定小靶前距水平井轨道，使用最低造斜率即最大圆弧半径进行轨道设计，轨道分段设计如表3：

。

对比可见，小靶前距水平井如使用常规轨道，可使用最大轨道圆弧半径为83.06米，属于短半径轨道，明显比本发明的轨道确定方法使用的圆弧半径249.11及260.44米小。

以上所述仅为本发明之较佳可行实施例而已，非因此局限本发明的专利保护范围。除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述。

Claims (8)

1.一种二维小靶前距水平井的中长半径轨道，包括第一靶点、第二靶点和井口，第一靶点与井口在水平方向的距离小于86m，其特征在于，自井口向下依次包括第一部分反向造斜轨道、第二部分增斜着陆轨道和第三部分水平段轨道；所述第一部分反向造斜轨道包括自上而下依次相切的直井段、反向增斜圆弧段、反向造斜轨道稳斜直线段和降斜圆弧段；所述直井段自井口竖直向下延伸，所述直井段的终点为造斜点，所述造斜点为所述反向增斜圆弧段的上端起点，所述反向增斜圆弧段的下端终点为所述反向造斜轨道稳斜直线段的上端起点，所述反向造斜轨道稳斜直线段的下端终点为所述降斜圆弧段的上端起点，所述降斜圆弧段的下端终点为所述轨道中点，所述轨道中点的井斜角为零度，所述反向造斜轨道中造斜点以下部分越往下越向远离第一靶点的方向偏离，所述反向增斜圆弧段和降斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；所述第二部分增斜着陆轨道包括自上而下依次相切且井斜角依次增大的第一增斜圆弧段、增斜着陆轨道稳斜直线段和第二增斜圆弧段，所述第一增斜圆弧段的上端起点为所述轨道中点；所述第一增斜圆弧段的下端终点为增斜着陆轨道稳斜直线段的起点，所述增斜着陆轨道稳斜直线段的下端终点为第二增斜圆弧段的上端起点，第二增斜圆弧段的下端终点为第一靶点，所述第二增斜圆弧段与所述水平段轨道于第一靶点处相切；所述增斜着陆轨道越往下越向第一靶点靠近，所述第一增斜圆弧段和第二增斜圆弧段的半径取值范围均为191m～286.5m；所述第三部分水平段轨道沿第一靶点与第二靶点之间的连线延伸。

2.根据权利要求1所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：所述水平段轨道的长度                                                ；所述水平段轨道的井斜角；所述水平段轨道的位移；所述水平段轨道的垂深增量；其中SC、HC为第一靶点位移及垂深，SD、HD为第二靶点位移及垂深，所述第一靶点位移为第一靶点与井口在水平方向的距离，所述第一靶点垂深HC为第一靶点与井口在高度方向的距离，以此类推。

3.根据权利要求1所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：所述增斜着陆轨道的位移SN为轨道中点与第一靶点之间的水平距离，；所述增斜着陆轨道的垂深增量△HZ1为轨道中点与第一靶点之间的垂直距离， ；其中R1为第一增斜圆弧段的半径，R2为第二增斜圆弧段的半径；αW1为增斜着陆轨道稳斜直线段井斜角，取值范围为40°～60°；LW1为增斜着陆轨道稳斜直线段的长度，LW1的取值范围为50～150米。

4.根据权利要求3所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：中点位移SB为所述轨道中点与井口在水平方向的距离， ；中点垂深HB为轨道中点与井口在高度方向的距离，。

5.根据权利要求4所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：所述造斜点与井口之间的高度差为造斜点垂深HA，所述造斜点与所述轨道中点之间的高度差为反向造斜轨道斜井段垂深增量△HZ2，，所述反向造斜轨道稳斜直线段的长度LW2，，且LW2>0；其中RO1为反向增斜圆弧段半径，RO2为降斜圆弧段半径。

6.根据权利要求5所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：所述反向造斜轨道稳斜直线段的井斜角为αW2，，且αW2 <55°。

7.根据权利要求6所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：以井口O为原点，靶点水平方向为正，深度向下方向为正，所述反向增斜圆弧段的垂深增量；所述反向增斜圆弧段的位移增量；所述反向增斜圆弧段的长度；所述反向造斜轨道稳斜直线段的垂深增量；所述反向造斜轨道稳斜直线段的位移增量；所述降斜圆弧井段的长度。

8.根据权利要求6所述的二维小靶前距水平井的中长半径轨道，其特征在于：所述第一增斜圆弧井段的垂深增量；所述第一增斜圆弧井段的位移增量；所述第一增斜圆弧井段的长度；所述增斜着陆轨道稳斜直线段的垂深增量；所述增斜着陆轨道稳斜直线段的位移增量；所述第二增斜圆弧井段的长度。