一种石油开采的井下作业控制系统的制作方法

本发明涉及石油开发，更具体地说，涉及一种石油开采的井下作业控制系统。

背景技术：

1、在油气田开发中，多分支井技术通过在单一主井眼中钻出多个分支井眼，能够有效增加储层接触面积，提高单井控制储量与采收率，广泛应用于复杂油藏、薄油层、低渗透油藏及老油田剩余油挖潜等领域。随着定向钻井、旋转导向及地质导向技术的进步，多分支井的施工成功率和作业效率不断提升，然而在分支井眼轨迹的设计与优化方面，仍存在若干技术不足：

2、首先，现有分支井眼轨迹的设计过程中，缺乏能够统一衡量不同空间位置钻探价值的综合效益指标。工程师通常仅分开独立考虑工程可行性、地质目标命中率以及安全风险等因素，但这些因素往往分开评估，没有形成一个综合可量化参考数值。当存在多个候选靶点或多种轨迹方案时，难以在同一尺度下客观比较各方案的综合优劣，决策较多依赖人工经验，影响了设计结果的科学性和一致性。

3、因此，如何以统一的量化指标批量表征靶点及分支井眼途径的综合优劣，提高多分支井设计的科学性和效率，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石油开采的井下作业控制系统，以解决上述提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种石油开采的井下作业控制系统，钻井设备搭载有该系统以进行多分支式钻井作业；系统以本次井下作业主井眼最深处中心为原点建立井下作业的xyz三维坐标系，z轴沿主井延伸方向，坐标系上任一体素（x,y,z）的钻进综合效益评价值v的计算公式如下：

4、；

5、r为该体素的综合风险评价值，d为该体素的岩石可钻性评价值，m为该体素的油气开发潜力评价值，α、β、γ均为调节用的权重系数且三者之和为1；

6、系统根据第一数据计算主井各体素的r、d和m值，根据主井各体素的r、d和m数值空间插值估算主井外任一体素的r、d和m数值，从而计算任一体素的钻进综合效益评价值v，第一数据包括主井数据、邻井数据和地震资料中的至少一种，主井数据包括主井钻前取样、勘探得到的井下数据；

7、系统根据预测得到的各体素的v值取n个优值体素为待钻进体素j，系统根据n个待钻进体素j到三维坐标系z轴的直线距离hj筛选得到q个待钻进体素，筛选过程奖励远距离侧钻；

8、为选中的q个待钻进体素j各自规划1条分支井眼轨迹，每条轨迹均配置一个主井侧钻点i，均为单曲率稳斜轨迹，系统根据vij筛选得到q个待钻进体素，得到f个待钻进体素，系统控制钻井设备进行主井眼和分支井眼钻进，沿选中的f个体素各自对应的分支井眼轨迹钻进，形成f条分支井眼，vij为从主井侧钻点i到靶点j的分支井眼轨迹的钻进综合效益评价值，且为该轨迹涉及所有体素的v值的均方根或平均值。

9、可选地，主井各体素的r值计算方式如下：

10、r=w1·r1+w2·r2+w3·r3；

11、w1、w2和w3为调节用权重系数，三者之和为1，r1为井涌风险，r2为井漏风险，r3为井钻风险。

12、可选地，主井各体素的d值基于声波时差计算得到的。

13、可选地，主井各体素的m值根据有效孔隙度φe、渗透率k、含油饱和度so计算得到。

14、可选地，主井各体素的m值根据有效孔隙度φe、渗透率k、含油饱和度so和原油粘度μo计算，公式如下：

15、m=φe·k·so/μo；

16、原油粘度μo基于经验估算、钻前测井得到的主井数据或邻井数据计算得到。

17、可选地，系统计算dj，公式如下：

18、dj=hj-r主井；

19、r主井主井眼的半径；

20、根据各体素的dj的比例关系，等比例区间映射到分支井眼钻进的执行单元的分支轨迹起止点z轴高度差可行区间内，得到各体素对应分支井眼轨迹的起止点z轴高度差，从而得到该轨迹的i体素坐标。

21、可选地，系统根据各体素的dj的比例关系，等比例区间映射到分支井眼钻进的执行单元的狗腿度可行区间内，得到各体素对应分支井眼轨迹的狗腿度。

22、可选地，系统计算待钻进体素的概率p(j)值，公式如下：

23、；

24、λ为探索强度系数且为正数，hj为体素j到三维坐标系z轴的直线距离，系统从n个待钻进体素j中按概率p(j)值随机选择q个待钻进体素。

25、可选地，λ为0.001-0.01。

26、可选地，计算选中的q个分支井眼轨迹的路径概率pij，计算公式如下：

27、；

28、ηij=1/dlij；

29、b、c为调节指数且均为正数，vij为从主井i到目的体素j的分支井眼轨迹的钻进综合效益评价值，且为该轨迹涉及所有体素的v值的均方根，dlij为该i→j轨迹对应的狗腿度；

30、系统从q个待钻进体素j中按概率pij值随机选择f个待钻进体素，系统控制钻井设备进行主井眼和分支井眼钻进，沿选中的f个体素各自对应的分支井眼轨迹钻进，形成f条分支井眼。

31、与现有技术相比，本发明建立了量化的钻进综合效益评价值，实现了分支靶点的统一量化与客观比较。本发明针对现有技术中分支井眼轨迹设计缺乏统一效益指标的不足，提出了钻进综合效益评价值v的计算模型，其中，r综合反映了体素位置的地质与工程风险，d表征了岩石的可钻性，m则通过有效孔隙度、渗透率、含油饱和度及原油粘度等参数定量评价了油气开发潜力。计算模型设置可调节的权重系数α,β,γ，使得系统能够根据不同区块、不同开发目标（如优先安全、优先效率或优先产量）灵活调整评价侧重点。该模型将传统上分散评估的风险、可钻性、油气潜力统一纳入一个可量化的数值框架，为后续靶点排序、路径选择提供了客观、可比的基础，克服了人工经验判断的主观性，显著提高了分支井规划的科学性。

32、此外，本发明充分利用主井高精度数据，通过空间插值实现三维效益场构建，提高了外推精度。本发明利用主井钻探过程中获取的取心分析、测井曲线、录井资料等第一数据，首先计算主井轨迹上各体素的r,d,m值，然后通过空间插值方法（如反距离加权或克里金）估算主井外任意体素的对应数值，从而构建整个工区的三维效益场。这充分挖掘了主井所提供的高精度约束（如岩石力学参数、储层物性沿井轨迹的连续变化），将其推广至未钻区域，使得分支靶点的优选的依据不再局限于低分辨率的地震属性或粗略的邻井类比，而是融合了多种数据源。与现有技术中主井实测数据仅用于评价钻遇层位、很少被系统性外推的做法相比，本发明大幅提高了三维效益模型的空间分辨率和可靠性，为后续分支轨迹规划提供了更精细的地质依据。

33、综上，本发明通过v这一统一的效益量化指标来批量筛查靶点j及分支井眼途径（i→j）的综合优劣，从而提高多分支井设计的科学性和效率。另外，本发明引入钻进综合效益评价值、空间插值三维效益场、概率随机筛选机制以及单曲率稳斜轨迹概率优选等方式，有效解决了现有技术中缺乏统一效益指标、多源数据利用不充分、人工设计效率低、工程参数与靶点空间位置匹配困难等问题，显著提高了多分支井轨迹规划的科学性、自动化水平和最终开发效益。