(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210877300.2 (22)申请日 2022.07.25 (71)申请人 中国石油天然气集团有限公司 地址 100007 北京市东城区东 直门北大街9 号 申请人 中国石油集团川庆钻探 工程有限公 司 (72)发明人 万夫磊　王培钢　乔李华　许期聪　 范生林　戴强　乔雨　徐斌　 余来洪　李兰鹏　邹波　王楠　 (74)专利代理 机构 成都中玺知识产权代理有限 公司 5123 3 专利代理师 谭昌驰 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01)G06F 30/20(2020.01) E21B 7/04(2006.01) E21B 7/06(2006.01) (54)发明名称 丛式井组井眼防碰设计方法、 系统和设备 (57)摘要 本发明提供了一种丛式井组井眼防碰设计 方法、 系统和设备， 属于油气开发钻井技术领域。 所述井眼防碰设计方法包括划分单元格， 建立存 储空间节点的列表； 确定造斜点深度， 并将井口 和造斜点节 点存放至已确认列表； 搜索判断当前 节点周围的所有相邻节点是否存放在待搜索列 表中， 并计算该相邻节点的代价值F， 通过循环对 比F值的大小直到得到初步设计轨迹的节点； 对 输出的节 点轨迹进行优化， 将节 点轨迹优化为平 滑的曲线并输出。 本发明能够为大平台丛式井组 提供一种新的轨迹设计思路， 简化了绕障设计过 程， 从设计层面减少丛式井组轨迹交碰的风险。 实现了智能化寻找最优轨迹， 提高了设计输出效 率， 降低人员劳动强度。 权利要求书2页 说明书11页 附图8页 CN 115310178 A 2022.11.08 CN 115310178 A 1.一种丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述井眼防碰设计方法包括以下步 骤： S1、 以目标井井口为中心， 将防碰区域网格化， 并确定所有节点中心位置坐标(xi， yi， zi)； S2、 完成障碍构建， 并将障碍区标定节点存放至已确认列表， 将其余的网格节点存放至 待搜索列表； S3、 确定井斜、 狗腿和入 靶方位的取值范围； S4、 确定造斜点深度， 将井口存放至已确认列表， 将造斜点所在节点设定为新的轨迹节 点； S5、 从造斜点开始， 搜索判断当前节点周围的所有相邻节点是否存放在待搜索列表中， 若否， 则跳过 该相邻节点， 若判断为是， 则计算该相邻节点的代价 值F； S6、 选取步骤S5中F值最小的相邻节点作为新的轨迹节点， 并把该节点放入轨迹节点列 表， 其余的相邻节点存放至已确认列表； S7、 判断新的轨迹节点是否为靶点， 若判断为否， 则继续判定待搜索列表中是否含有可 用的连续节点， 若为是， 则重复步骤S6， 若为否， 则提示无解， 并修改造斜点深度， 若判断为 是， 则完成搜索， 输出 所有轨迹节点， 得到初步设计轨 迹的节点； S8、 从井口节点开始， 依次检查轨迹节点列表中相邻的3个轨迹节点是否共线， 若是， 则 删除中间轨 迹节点， 直至所有轨 迹节点不共线； S9、 以狗腿度、 井斜、 方位和稳斜段最小段长为限制条件， 将轨迹节点列表中的节点轨 迹优化为平滑的曲线， 输出优化后的曲线轨 迹。 2.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S1中的单 元网格的长度设定为0.5m～1m。 3.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 包 括将防碰安全距离累加到邻井对应深度位置， 以完成障碍构建。 4.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S4中的确 定造斜点深度， 包括从最小造斜点深度开始计算， 若无解， 则造斜点深度增加5～20m； 后续 设计井的造斜点深度与已设计井造斜点深度相差20m以上； 造斜点深 需大于前一层套管预 设深度的3 0～50m。 5.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S5 中代价 值F的计算方式如下： F＝G+H， 其中， F为当前节点的总路径代价； G为起点开始移动到当前点所在位置已用的代价， 沿 坐标轴向移动时单位移动代价为D， 平面对角移动时单位移动代价为 空间对角移动时 单位移动代价为 H为当前点到靶点在不考虑障碍的情况下， 沿坐标轴向移动的理论最 小代价， 单位移动代价 为D。 6.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S8中， 通 过原节点与轨迹节 点的矢量积是否为0来判断相 邻的3个轨迹节点是否共线， 包括设三个连 续轨迹节点中心坐标(x0， y0， z0)， (x1， y1， z1)， (x2， y2， z2)， 形成两条矢量a(x1‑x0， y1‑y0， z1‑权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115310178 A 2z0)， b(x2‑x0， y2‑y0， z2‑z0)， 当满足c＝ab＝|a||b|sinθ＝0， 其中， a、 b为矢量； c为矢量积； θ 为向量a、 b的夹角， 则三个节点共线； 或存在 λ， 使得a＝ λb， 则三个节点共线。 7.根据权利要求1所述的丛式井组井眼防碰设计方法， 其特征在于， 所述步骤S9中， 采 用圆弧优化法将节点轨 迹优化为平滑的曲线。 8.一种丛式井组井眼防碰设计系统， 其特征在于， 所述系统包括网格构建模块、 已确 认 列表、 待搜索列表、 轨迹节点列表、 第一参数确定模块、 第二参数确定模块、 搜索模块、 选择 模块、 靶点判断模块、 共线判断模块和轨 迹优化模块， 其中， 网格构建模块， 用于以目标井井口为中心， 将防碰区域网格化， 并完成防碰障碍构建， 输出所有节点中心位置坐标(xi， yi， zi)； 已确认列表， 用于存储已确认为靶点节点、 障碍区标定节点以及被搜索过但未被选取 为轨迹节点的节点； 待搜索列表， 用于存储空间网格 中未被标记和搜索的节点， 在初始情况下， 待搜索列表 中包含空间网格中的所有节点； 轨迹节点列表， 用于存储井口节点以及搜索过程中被选取为新轨迹节点的节点， 当最 后一个靶点被加入到 轨迹节点列表时， 即完成搜索； 第一参数确定模块， 用于确定井斜、 狗腿和入 靶方位的取值范围； 第二参数确定模块， 用于确定 造斜点深度； 搜索模块与网格构建模块连接， 用于从造斜点开始， 搜索判断当前节点周围的所有相 邻节点是否存放在待搜索列表中， 若否， 则跳过该相邻节点， 若否， 则计算该相邻节点的代 价值F； 选择模块与搜索模块连接， 用于将F值最小的相邻节点作为新的轨迹节点， 其余的相邻 节点存放至已确认列表； 靶点判断模块与选择模块连接， 并包括第一判断子模块和第 二判断子模块， 其中， 第一 判断子模块被配置为判断新的轨迹节点是否为靶点， 若判断为否， 则进入第二判断子模块 完成进一步的判定， 若判断为是， 则完成搜索， 输出轨迹节点列表， 得到初步设计轨迹的节 点； 第二判断子模块被配置为判定待搜索列表中是否含有可用的连续节点， 若为是， 则返 回至选择模块再次选择新的轨迹节点， 若为否， 则提示无解， 并返回至第二参数确定模块修 改造斜点深度； 共线判断模块与第一判断子模块连接， 用于从井口节点开始， 依次检查轨迹节点列表 中相邻的3个轨 迹节点是否共线， 若是， 则 删除中间轨 迹节点， 直至所有轨 迹节点不共线； 轨迹优化模块分别与共线判断模块和第一参数确定模块连接， 用于以狗腿度、 井斜、 方 位和稳斜段最小段长为限制条件， 将节点轨 迹优化为平滑的曲线， 输出优化后的曲线轨 迹。 9.一种计算机设备， 其特 征在于， 所述设备包括： 处理器； 存储器， 存储有计算机程序， 当所述计算机程序被处理器执行时， 实现如权利要求1～7 中任一项所述的丛式井组井眼防碰设计方法。 10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质， 其特征在于， 当计算机程序在被处 理器执行时实现如权利要求1～7中任一项所述的丛式井组井眼防碰设计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115310178 A 3