一种实钻井眼轨迹与设计轨道符合率的评价方法

摘要

本发明涉及一种实钻井眼轨迹与设计轨道符合率的评价方法，属于石油天然气钻井技术领域。本发明通过测量实钻井轨迹的井口坐标和海拔，将实钻井眼轨迹与设计井眼轨道统一到一个坐标系下；然后测量实钻井眼轨迹井深、井斜和方位，计算出实钻井的垂深、东西坐标和南北坐标，并标准化为模糊向量，再计算与对应的设计井眼轨道垂深、东西坐标和南北坐标模糊向量的贴近度，最后求出各贴近度的平均值，以该平均贴近度作为评价实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的符合率。本发明实现了定量化的判断，克服了人为的主观因素，客观反映了实钻轨迹与设计轨道的符合程度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种实钻井眼轨迹与设计轨道符合率的评价方法，属于石油天然气钻 井技术领域。

背景技术

在石油天然气领域，随着钻井技术的进步，定向井、水平井以及分支井的钻井数量 在逐步增加，井眼轨道的设计逐步复杂，中国专利文献ZL201110303599.2《一种多靶点水 平井井眼轨道的确定方法》提供了一种多靶点水平井井眼轨道确定方法，给出了根据地震 数据、地质录井数据以及地球物理测井数据确定多靶点水平井井眼轨道的方法，实现了多 靶点井眼轨道的设计，可以预见，将来井眼轨道设计逐步向复杂化，精细化发展。

但目前，评价定向施工单位对井眼轨迹控制的标准还限于是否中靶、直井段井斜 是否超标等，缺乏对实钻轨迹“整体性”评价考核。而实钻井眼轨迹与设计轨道符合率能反 映这种“整体性”，可作为考核标准之一，实钻井眼轨迹与设计轨道符合率就是表示一口井 的实钻井眼轨迹与钻井设计轨道的符合程度，也是表征定向施工单位精准轨迹控制的能力 和指标。目前，实钻井眼轨迹与钻井井眼轨道设计符合率的相关研究不多见，主要还处于一 个“定性”阶段，“定量”研究还非常少，通过考核人员“定性”判断，某口井实钻轨迹与设计轨 道符合率高、符合率比较高，符合率低等等，主观因素很大，缺乏客观性。

发明内容

本发明的目的是提供一种实钻井眼轨迹与设计轨道符合率的评价方法，以解决现 有评价方法主观因素大，缺乏客观性的问题。

本发明为解决上述技术问题提供了一种实钻井眼轨迹与设计轨道符合率的评价 方法，该评价方法包括以下步骤：

1)根据钻井地质设计的提供的井口海拔、井口坐标和靶点坐标设计井眼轨道；

2)测量实钻井的井口坐标、井口海拔和井眼轨迹计算实钻井井眼轨迹的垂深、东 西坐标和南北坐标；

3)以步骤2)中得到的垂深数据为基准，计算所设计的井眼轨道中相应的东西坐标 和南北坐标；

4)分别对步骤2)和步骤3)中得到的东西坐标和南北坐标进行标准化处理，并根据 标准化处理结果建立相应的东西坐标和南北坐标的模糊向量；

5)计算垂深模糊向量和设计轨道垂深模糊向量的贴近度、计算实钻东西坐标模糊 向量与设计轨道东西坐标模糊向量的贴近度，以及实钻南北坐标模糊向量与设计轨道南北 坐标模糊向量的贴近度；

6)取上述三个贴近度的平均值，以该平均值作为实钻井眼轨迹与设计轨道的符合 率。

所述步骤2)中的坐标系为笛卡尔坐标系，东西方向为X轴，南北方向为Y轴，重力线 方向为Z轴。

所述步骤2)中实钻井测量时用到的测量工具包括单点测斜仪、多点测斜仪、MWD和 测井测斜仪器。

所述步骤4)中的采用的标准化处理为标准差标准化、极差正规化、极差标准化和 最大值规格化中的任意一种。

所述步骤5)中的贴近度为格贴近度、海明贴近度、欧几里得贴近度、测度贴近度、 最小最大贴近度和最小平均贴近度中的任意一种。

所述步骤5)中三个贴近度的计算公式为：

$\sigma (H_0,H_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|H_0\left(u_i\right)-H_1\left(u_i\right)|$

$\sigma (E_0,E_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|E_0\left(u_i\right)-E_1\left(u_i\right)|$

$\sigma (N_0,N_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|N_0\left(u_i\right)-N_1\left(u_i\right)|$

其中H₀为实钻垂深模糊向量，H₁为设计井眼轨道的垂深模糊向量，E₀为实钻东西坐 标模糊向量，E₁为设计井眼轨道的东西坐标模糊向量，N₀为实钻南北坐标模糊向量，N₁为设 计井眼轨道的南北坐标模糊向量，n为各模糊向量的相量长度。

本发明的有益效果是:本发明通过测量实钻井轨迹的井口坐标和海拔，将实钻井 眼轨迹与设计井眼轨道统一到一个坐标系下；然后测量实钻井眼轨迹井深、井斜和方位，计 算出实钻井的垂深、东西坐标和南北坐标，并标准化为模糊向量，再计算与对应的设计井眼 轨道垂深、东西坐标和南北坐标模糊向量的贴近度，最后求出各贴近度的平均值，以该平均 贴近度作为评价实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的符合率。本发明实现了定量化的判断，克 服了人为的主观因素，客观反映了实钻轨迹与设计轨道的符合程度。

附图说明

图1是本发明实施例中实钻井眼轨迹与设计轨道符合率评价方法的流程图；

图2是本发明实施例中实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的对比示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

本发明通过测量实钻井眼轨迹的井口坐标和海拔，将实钻井眼轨迹与设计井眼轨 道统一到一个坐标系下，通过测量实钻井眼轨迹井深、井斜和方位，计算出垂深、东西坐标 和南北坐标，并标准化为模糊向量，与对应的设计轨道垂深、东西坐标和南北坐标模糊向量 求贴近度，以此来评价实钻井眼轨迹与设计井眼轨道的符合率。

上述评价方法的整个流程如图1所示，下面以某油田的HH74P11井为例对该方法的 具体实施过程进行详细说明。

1.根据钻井地质设计提供的井口海拔、井口坐标、靶点坐设计井眼轨道。井眼轨道 的设计可参考背景技术中提到的专利文件，本实施例中HH74P11钻井地质设计提供的井口 海拔、井口坐标及靶点坐标，见表1。

表1HH74P11井地质设计提供的坐标和海拔

项目 井口 A靶点 B靶点 X坐标 3930552.23 3930842 3931614.74 Y坐标 36423102.29 36423024.65 36422817.59 海拔/m 1402.71 -964.8 -967.2 垂深/m 0 2367.51 2369.91

根据表1中的数据进行井眼轨道设计，设计出的井眼轨道的参数如表2所示。

表2HH74P11井设计井眼轨道

2.利用测量仪器测量实钻井的井口坐标、海拔和井眼轨迹。本实施通过出手持GPS 测量仪器，测得HH74P11实钻井口坐标如下：X坐标是3930552.23，Y坐标是3642310.29，海拔 是1402.71m，本实施中采用的坐标系是笛卡尔坐标系，东西方向为X轴，南北方向为Y轴，重 力线方向为Z轴；测量工具包括单点测斜仪、多点测斜仪、MWD、测井测斜仪器。通过随钻MWD 测量井斜，得到的HH74P11实钻井眼轨迹的具体测量数据如表3所示。

表3HH74P11井WMD实钻井眼轨迹

3.根据步骤2中得到实钻井参数进行计算，利用平均角法以得到垂深、东西坐标和 南北坐标，具体的计算方法属于非常成熟的现有技术，这里不再详细说明其计算过程。

本实施例中HH74P11井的计算结果如表4所示。

表4HH74P11井实钻井眼轨迹的垂深、东西坐标和南北坐标

4.对实钻垂深、东西坐标和南北坐标进行标准化，并建立垂深、东西坐标和南北坐 标的模糊向量。这里的标准化处理可采用标准差标准化、极差正规化、极差标准化和最大值 规格化中的任意一种，本实施采用级差标准化，标准化处理后得到结果如表5所示。

表5HH74P11井实钻井眼轨迹的垂深、东西坐标和南北坐标标准化

5.以实钻垂深为基准，计算设计井眼轨道相应的东西坐标和南北坐标，并对其进 行标准化处理，建立相应的模糊向量，标准化处理手段参照步骤4。本实施中HH74P11井的设 计井眼轨道的东西坐标和南北坐标标准化后的结果如表6所示。采用具体的计算公式为：

表6HH74P11设计井眼轨道的垂深、东西坐标和南北坐标标准化

6.分别计算实钻垂深模糊向量与设计井眼轨道垂深模糊向量的贴近度、实钻东西 坐标模糊向量与设计井眼轨道东西坐标模糊向量的贴近度、实钻南北坐标模糊向量与设计 井眼轨道南北坐标模糊向量的贴近度。贴近度的计算可采用格贴近度、海明贴近度、欧几里 得贴近度、测度贴近度、最小最大贴近度和最小平均贴近度中的任意一种。本实施选用海明 贴近度进行计算，实钻垂深模糊向量记为H₀，设计井眼轨道的垂深模糊向量记为H₁；实钻东 西坐标模糊向量记为E₀，设计井眼轨道的东西坐标模糊向量记为E₁；实钻南北坐标模糊向量 记为N₀，设计井眼轨道的南北坐标模糊向量记为N₁。各对应向量之间的贴近度计算工程如 下，其中，n为相量长度，本实施例中选取的向量长度为206。

$\sigma (H_0,H_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|H_0\left(u_i\right)-H_1\left(u_i\right)|=1.0000$

$\sigma (E_0,E_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|E_0\left(u_i\right)-E_1\left(u_i\right)|=0.9981$

$\sigma (N_0,N_1)=1-\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\Sigma }}|N_0\left(x\right)-N_1\left(u_i\right)|=0.9802$

由于在计算设计井眼轨道中的东西坐标和南北坐标时是以实钻的垂深数据为基 准的，因此实钻垂深模糊向量与设计井眼轨道垂深模糊向量是相等的，其贴近度也是恒为1 的，所以这里可以不用在计算实钻垂深模糊向量与设计井眼轨道垂深模糊向量的贴近度。

7.对实钻垂深模糊向量与设计垂深模糊向量的贴近度、实钻东西坐标模糊向量与 设计东西坐标模糊向量的贴近度和实钻南北坐标模糊向量与设计南北坐标模糊向量的贴 近度取平均值，作为实钻井眼轨迹与设计轨道的符合率。计算结果是0.9928，也就是实钻井 眼轨迹与设计井眼轨道符合率是99.28％。从图2也可直观观察，实钻井眼轨迹与设计符合 率也非常高，几乎重合在一起。

利用上述方法对华北分公司所属油气田，红河油田、大牛地气田、渭北油田等300 多口水平井、定向井进行了符合率评价，均得到了甲方(华北分公司)、乙方(钻井施工单位) 的认可，认为符合率评价科学、合理，并且是一个口径，实现了标准化。对于规范现场施工、 认真执行钻井工程设计具有重要的意义。

最后所应说明的是：以上实施例仅用以说明而非限定本发明的技术方案，尽管参 照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本 发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均 应涵盖在本发明的权利要求范围当中。