CN109139091A - 一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质 - Google Patents

一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，涉及煤层气钻井技术领域。所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。所述三维绕障钻井设计方法通过误差叠加建立障碍区间模型，使最小碰撞距离更加精确，从而有效缩短绕障井段，提高了绕障钻井的安全系数。

Description

一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质
技术领域
本发明涉及煤层气钻井技术领域，具体而言，涉及一种三维绕障钻井设计方法、装置及其计算机存储介质。
背景技术
定向钻井技术已经成为石油天然气勘探开发的重要技术手段，选用井眼轴线在某个铅锤面内变化的二维井眼轨道在勘探开发初期能够满足需求，但随着勘探开发的不断深入，因地面条件、障碍物、防碰距离、工农关系等复杂因素影响，二维井眼轨道无法保障安全地进行防碰绕障钻井施工。三维绕障钻井技术，对于实现地质目的、预防井眼碰撞事故、缩短钻井施工周期、节约投资等具有重要意义。
煤层气主要通过地面钻井开采，井深一般在500米-1000米之间，相对于常规石油天然气钻井，井深小，定向钻进过程中可用于绕障调整的井段短，绕障难度大。但是目前的三维绕障钻井方法主要采用柱面法，柱面法对于煤层气井三维绕障钻井则存在明显的问题，柱面法进行三维绕障钻井时绕障井段较长，不适合煤层气井的三维绕障钻井。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，以解决上述问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种三维绕障钻井设计方法，所述三维绕障钻井设计方法包括：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
综合第一方面，所述根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，包括：基于邻井的实钻轨迹，通过三维防碰扫描计算确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分。
综合第一方面，所述绕障轨道包括用于绕行避开所述障碍区间的绕障井段和避开所述绕障区间后用于调整钻井方向以中靶的调整井段，所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，包括：基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
综合第一方面，所述采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计，包括：在所述待钻井的井口和靶点以及所述障碍区间确定的情况下，调整圆柱螺旋线法中的初始方位角和方为扭转角，以使所述绕障轨道的绕障井段与所述邻井的距离不小于所述最小防碰距离。
综合第一方面，所述采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计，包括：根据所述绕障井段的第一造斜点的井深、井斜角、方位角以及靶点坐标，采用斜平面法确定所述绕障轨道的调整井段的空间斜平面。
综合第一方面，在所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计之后，所述三维绕障钻井设计方法还包括：针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
第二方面，本发明实施例提供了一种三维绕障钻井设计装置，所述三维绕障钻井设计装置包括：模型建立模块，用于根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；轨道设计模块，用于通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
综合第二方面，所述轨道设计模块包括：绕障井段设计单元，用于基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；调整井段设计单元，用于采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
综合第二方面，所述三维绕障钻井设计装置还包括：优化模块，用于针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
第三方面，本发明实施例还提供了一种可读取存储介质，所述可读取存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行上述任一方面所述方法中的步骤。
本发明提供的有益效果是：
本发明提供了一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，所述三维绕障钻井设计方法通过建立障碍井段的障碍区间模型，在该障碍区间模型的基础上进行绕障轨道设计，提高了绕障轨道设计的精确度、有效缩短了绕障井段的长度，并且避免绕障轨道和障碍井段的距离过小，从而提高了绕障钻井的安全系数；该障碍区间模型除了障碍井段的自身尺寸参数，还考虑到了障碍井段的复测误差、单点测斜仪误差，以及待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差，并将上述误差进行叠加进行障碍区间模型的建立，将各种不确定误差转换为障碍区间模型的参数表示，进一步地提高了绕障轨道设计的精确度和安全系数。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明第一实施例提供的一种三维绕障钻井设计方法的流程示意图；
图2为本发明第一实施例提供的一种障碍区间模型的结构示意图；
图3为本发明第一实施例提供的一种基于圆柱螺线法的绕障井段设计步骤的示意图；
图4为本发明第一实施例提供的一种基于斜平面法的调整井段设计步骤的示意图；
图5为本发明第二实施例提供的一种三维绕障钻井设计装置的模块示意图；
图6为本发明第三实施例提供的一种可应用于本申请实施例中的电子设备的结构框图。
图标：100-三维绕障钻井设计装置；110-模型建立模块；120-轨道设计模块；130-优化模块；200-电子设备；201-存储器；202-存储控制器；203- 处理器；204-外设接口；205-输入输出单元；206-音频单元；207-显示单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
第一实施例
经本申请人研究发现，煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，是煤的伴生矿产资源，属非常规天然气，是近一二十年在国际上崛起的洁净和优质的新能源。煤层气主要通过地面钻井开采，井深一般在500米-1000米之间，相对于常规石油天然气钻井，井深小，定向钻进过程中可用于绕障调整的井段短，绕障难度大。在进行煤层气井的三维绕障钻井时，现有的针对常规石油天然气钻井的方式并不适用，在使用常用的柱面法进行三维绕障钻井时，只能先假设一个数值以进行水平投影的设计，求出总平长，再进行垂直剖面图的设计，设计完成后再将设计井眼曲率与造斜工具的最大造斜率进行比较校核，这种三维绕障钻井方法的绕障井段比较长，不适合煤层气井三维绕障钻井；煤层气井三维绕障钻井过程中，因井深小、绕障难度大，钻井过程中需要频繁调整设计参数以达到中靶的目的，而斜面法只能整体设计三维绕障井眼轨道，装置方位角是个常数，无法简单快速地调整设计参数，不适用于煤层气井三维绕障钻井。为了解决上述问题，本发明第一实施例提供了一种三维绕障钻井设计方法，该三维绕障钻井设计方法的执行主体可以为计算机、智能手机、云服务器或其他具备运算能力的处理设备。
请参考图1，图1为本发明第一实施例提供的一种三维绕障钻井设计方法的流程示意图，所述三维绕障钻井设计方法的具体步骤可以如下：
步骤S10：根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型。
可选地，所述“根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分”的步骤可以具体为：通过三维防碰扫描计算获取邻井的实钻轨迹，基于所述实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分。对于密集的钻井工作，由于设计轨道与设计轨道、设计轨道与实钻轨道、实钻轨迹与实钻轨迹之间的距离很近，因此在设计和实钻时都应当考虑防碰问题。本实施例中，所述三维防碰扫描计算可以是基于最小曲率半径算单井轨迹参数，结合不同的扫描原理而发展起来的水平面扫描法、法面扫描法以及最小距离扫描法等扫描计算方法。进一步地，本实施例中的三维防碰扫描还可以是结合水平面扫描法、法面扫描法和最小距离扫描法中任意两种或三种的综合扫描方法，以提高三维防碰扫描计算的准确率。
应当理解的是，所述邻井应当是通过三维碰撞扫描后确定的对所述待钻井构成障碍的障碍井，同时，还应当根据三维碰撞扫描计算结果确定障碍井的哪一部分为障碍井段，基于所述障碍井段进行三维建模。
在对障碍井段进行三维建模时，现有技术往往只根据该障碍井段的障碍井的自身尺寸参数进行模型建立，但是在实际施工过程中，该障碍井必定存在不确定误差，例如复测误差、单点测斜仪误差、控制误差等。因此，本实施例在基于所述障碍井段进行三维建模时还要将所述障碍井段的复测误差、单点测斜仪误差、控制误差叠加到所述障碍井段的三维模型中。进一步地，所述待钻井本身在进行测量设计和实际施工中也必定会存在测量误差、实钻井眼轨迹控制误差、控制误差等误差，因此，本实施例还将所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差、控制误差叠加到所述障碍井段的三维模型中。叠加了所述障碍井段的复测误差、单点测斜仪误差、控制误差，以及所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差、控制误差后的三维模型即为障碍区间模型，请参考图2，图2为本发明第一实施例提供的一种障碍区间模型的结构示意图。所述障碍区间模型与传统三维障碍物模型的区别在于，传统三维障碍物模型仅仅将障碍井段的尺寸参数体现在模型中，而所述障碍区间模型除了障碍井段的尺寸参数外还将障碍井段和待钻井的可能误差叠加到所述障碍区间模型中，避免在障碍井段和待钻井存在测量或实钻误差时只考虑障碍井段的尺寸参数建立的传统三维障碍物模型比待钻井需要绕开的实际障碍区域尺寸小，从而提高了待钻井设计的避障效果。
作为一种可选的实施方式，本实施例中的障碍区间模型在建立时还可以根据除障碍井段外的障碍物进行参数调整，例如无法钻井的坚硬地层为障碍物时，应当对该坚硬地层区域进行三维防碰扫描计算确定其空间位置，并将其作为障碍区间模型的一部分进行三维建模。进一步地，该障碍区间模型的尺寸参数还可以根据靶点深度、地层硬度等进行具体调整，例如，在地层硬度较小时，增加障碍区间模型的尺寸参数。
步骤S20：通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
在本实施例中，可以将所述障碍区间模型的尺寸参数直接作为最小防碰距离，在进行绕障井段的设计所述绕障井段与障碍井段的距离必须大于所述最小防碰距离。常用的绕障设计方法有两种，圆柱螺线法和斜面圆弧法，圆柱螺旋线法对造斜工具要求高，现场施工难度大，而斜面圆弧法不适用于靶点垂深小、水平位移大的煤层气定向井。因此，针对煤层气定向井现场施工的实际情况，基于圆柱螺线法和斜面圆弧法，提出优化设计方法，该优化设计方法的具体步骤可以为：基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
请参考图3，图3为本发明第一实施例提供的一种基于圆柱螺线法的绕障井段设计步骤的示意图。具体的，圆柱螺旋线法的公式为：其中，ΔLi＝Li-Li-1，Δαi＝αi-αi-1＝φ0，Ri为原点到g点的距离，Li为第i井段的长度，Δαi即φ0为初始方位角，Δφ为方位扭转角，ri为以g为圆心的圆的半径。初始方位角(φ0)和方位扭转角(Δφ)是最为关键的两个参数，在所述待钻井的井口和靶点以及所述障碍区间确定的情况下，调整圆柱螺旋线法中的初始方位角和方为扭转角，以使所述绕障轨道的绕障井段与所述邻井的障碍井段的距离不小于所述最小防碰距离。
请参考图4，图4为本发明第一实施例提供的一种基于斜平面法的调整井段设计步骤的示意图。
所述待钻井的绕障轨道通过上述绕障井段绕开障碍区间模型中的障碍井段后，还需要进行斜平面调整改变钻井方向，保证中靶。因此本发明实施例根据所述绕障井段的第一造斜点的井深、井斜角、方位角以及靶点坐标，采用斜平面法确定所述绕障轨道的调整井段的空间斜平面。
本实施例通过结合圆柱螺旋线法和斜平面法对绕障轨道的绕障井段和调整井段进行分开计算设计，在提高了绕障精度的同时还提高了中靶率。
本实施例通过上述步骤完成了三维绕障轨道的初步设计，确定了轨道可行区间，获得了多条可行的绕障轨道，应当理解的是，还应当在多条可行的绕障轨道中选取最优的绕障轨道，其步骤可以具体为：针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
绕障定向井在施工过程中易出现轨迹控制困难、钻柱摩擦阻力大的问题，本实施例通过建立有限元模型进行有限元分析来解决上述问题，其中，有限元法(FEA，FiniteElement Analysis)的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解，它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。例如对力学工程建立一组仅在节点处连接、仅靠节点传力、仅在节点处受约束的单元组合体即有限元模型，单元组合体在已知外载荷作用下处于平衡状态时，列出一系列以节点、位移为未知量的线性方程组，利用计算机解出节点位移后，再用弹性力学的有关公式，计算出各单元的应力、应变，当各单元小到一定程度，那么它就代表连续体各处的真实情况。
因此本实施例通过有限元模型对绕障轨道的钻柱进行应力分析，以判断在不同工况下钻柱强度是否满足要求，同时还通过有限元模型对钻具在绕障轨道施工中的摩阻扭矩进行分析计算，较小的摩阻扭矩能够有效预防卡钻、钻具断落等复杂井下事故的发生。进一步地，本实施例还可以基于该有限元模型的钻柱应力和摩阻扭矩参数对轨道剖面进行优化，然后选取优化后的最佳绕障轨道。
第二实施例
为了配合本发明第一实施例提供的三维绕障钻井设计方法，本发明第二实施例还提供了一种三维绕障钻井设计装置100。
请参考图5，图5为本发明第二实施例提供的一种三维绕障钻井设计装置的模块示意图。
三维绕障钻井设计装置100包括模型建立模块110、轨道设计模块120。
模型建立模块110，用于根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；
轨道设计模块120，用于通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
作为一种实施方式，轨道设计模块120可以包括：绕障井段设计单元，用于基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；调整井段设计单元，用于采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
进一步地，三维绕障钻井设计装置100还可以包括优化模块130，用于针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
第三实施例
请参照图6，图6为本发明第三实施例提供的一种可应用于本申请实施例中的电子设备的结构框图。本实施例提供的电子设备200可以包括三维绕障钻井设计装置100、存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207。
所述存储器201、存储控制器202、处理器203、外设接口204、输入输出单元205、音频单元206、显示单元207各元件相互之间直接或间接地电性连接，以实现数据的传输或交互。例如，这些元件相互之间可通过一条或多条通讯总线或信号线实现电性连接。所述三维绕障钻井设计装置100 包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于所述存储器201中或固化在三维绕障钻井设计装置100的操作系统(operating system，OS) 中的软件功能模块。所述处理器203用于执行存储器201中存储的可执行模块，例如三维绕障钻井设计装置100包括的软件功能模块或计算机程序。
其中，存储器201可以是，但不限于，随机存取存储器 (Random Access Memory，RAM)，只读存储器(Read Only Memory，ROM)，可编程只读存储器(Programmable Read-OnlyMemory，PROM)，可擦除只读存储器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，电可擦除只读存储器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存储器201用于存储程序，所述处理器203在接收到执行指令后，执行所述程序，前述本发明实施例任一实施例揭示的流过程定义的服务器所执行的方法可以应用于处理器203中，或者由处理器203实现。
处理器203可以是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。上述的处理器203可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，简称CPU)、网络处理器(Network Processor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现成可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器203也可以是任何常规的处理器等。
所述外设接口204将各种输入/输出装置耦合至处理器203以及存储器201。在一些实施例中，外设接口204，处理器203以及存储控制器202可以在单个芯片中实现。在其他一些实例中，他们可以分别由独立的芯片实现。
输入输出单元205用于提供给用户输入数据实现用户与所述服务器(或本地终端)的交互。所述输入输出单元205可以是，但不限于，鼠标和键盘等设备。
音频单元206向用户提供音频接口，其可包括一个或多个麦克风、一个或者多个扬声器以及音频电路。
显示单元207在所述电子设备200与用户之间提供一个交互界面(例如用户操作界面)或用于显示图像数据给用户参考。在本实施例中，所述显示单元207可以是液晶显示器或触控显示器。若为触控显示器，其可为支持单点和多点触控操作的电容式触控屏或电阻式触控屏等。支持单点和多点触控操作是指触控显示器能感应到来自该触控显示器上一个或多个位置处同时产生的触控操作，并将该感应到的触控操作交由处理器203进行计算和处理。
可以理解，图6所示的结构仅为示意，所述电子设备200还可包括比图6中所示更多或者更少的组件，或者具有与图6所示不同的配置。图6 中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的对应过程，在此不再过多赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种三维绕障钻井设计方法、装置及其存储介质，所述三维绕障钻井设计方法通过建立障碍井段的障碍区间模型，在该障碍区间模型的基础上进行绕障轨道设计，提高了绕障轨道设计的精确度、有效缩短了绕障井段的长度，并且避免绕障轨道和障碍井段的距离过小，从而提高了绕障钻井的安全系数；该障碍区间模型除了障碍井段的自身尺寸参数，还考虑到了障碍井段的复测误差、单点测斜仪误差，以及待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差，并将上述误差进行叠加进行障碍区间模型的建立，将各种不确定误差转换为障碍区间模型的参数表示，进一步地提高了绕障轨道设计的精确度和安全系数。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述三维绕障钻井设计方法包括：
根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；
通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
2.根据权利要求1所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，包括：
通过三维防碰扫描计算获取邻井的实钻轨迹，基于所述实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分。
3.根据权利要求1所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述绕障轨道包括用于绕行避开所述障碍区间的绕障井段和避开所述绕障区间后用于调整钻井方向以中靶的调整井段，所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，包括：
基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；
采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
4.根据权利要求3所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计，包括：
在所述待钻井的井口和靶点以及所述障碍区间确定的情况下，调整圆柱螺旋线法中的初始方位角和方为扭转角，以使所述绕障轨道的绕障井段与所述邻井的距离不小于所述最小防碰距离。
5.根据权利要求3所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，所述采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计，包括：
根据所述绕障井段的第一造斜点的井深、井斜角、方位角以及靶点坐标，采用斜平面法确定所述绕障轨道的调整井段的空间斜平面。
6.根据权利要求1所述的三维绕障钻井设计方法，其特征在于，在所述基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计之后，所述三维绕障钻井设计方法还包括：
针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
7.一种三维绕障钻井设计装置，其特征在于，所述三维绕障钻井设计装置包括：
模型建立模块，用于根据邻井的实钻轨迹确定所述邻井对于待钻井构成障碍井段的部分，将所述障碍井段的自身尺寸参数、复测误差、单点测斜仪误差与所述待钻井的测量误差、实钻井眼轨迹控制误差进行叠加，从而建立所述障碍井段的障碍区间模型；
轨道设计模块，用于通过所述障碍区间模型获得的最小防碰距离，基于所述最小防碰距离进行绕障轨道设计，以使所述待钻井安全绕过所述障碍区间模型对应的障碍区间。
8.根据权利要求7所述的三维绕障钻井设计装置，其特征在于，所述轨道设计模块包括：
绕障井段设计单元，用于基于所述最小防碰距离，采用圆柱螺旋线法进行所述绕障轨道的绕障井段的设计；
调整井段设计单元，用于采用斜平面法进行所述绕障轨道的调整井段的设计。
9.根据权利要求7所述的三维绕障钻井设计装置，其特征在于，所述三维绕障钻井设计装置还包括：
优化模块，用于针对所述绕障轨道建立有限元模型，通过有限元分析对所述绕障轨道的钻柱应力、摩阻扭矩和轨道剖面进行优化，并在多条所述绕障轨道中优选绕障轨道。
10.一种可读取存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被一处理器读取并运行时，执行权利要求1-6任一项所述方法中的步骤。
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