本发明涉及煤层气方向钻完井技术领域，特别涉及一种对小曲率半径定向井进行优化的方法和装置。
背景技术：
渭北煤层气田位于鄂尔多斯盆地东缘，主力煤层共有3层，即3、5、11#煤层，埋深500～900m，该气田前期开发主要采用直井和从式井进行规模开发。随着渭北煤层气规模开发的持续推进，部分高产井由于修井等作业导致产量突然下降，另外局部渗透性较差的煤层气产能得不到最大程度的释放，部分井单井产量徘徊在1000方/天以下，同时，该煤层气田传统定向井也面临着很严重的抽油杆偏磨问题。因此，目前亟需一种可以改善压裂效果的对小曲率半径定向井进行优化的设计方法。
技术实现要素：
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的方法和装置。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的方法，所述方法包括：
获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
可选地，所述根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角，包括：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
可选地，所述获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度之前，还包括：
获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
可选地，所述根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度，包括：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
可选地，所述根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率，包括：
根据下述公式(3)，计算所述定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示所述定向井的最小沉没度。
可选地，所述根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，包括：
根据下述公式(4)，计算所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示所述造斜率。
第二方面，提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的装置，所述装置包括：
确定模块，用于获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
所述确定模块，用于获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
所述确定模块，用于获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
获取模块，用于获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
所述确定模块，用于根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
可选地，所述确定模块，用于：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
可选地，所述确定模块，还用于：
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度之前，获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
可选地，所述确定模块，用于：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
可选地，所述确定模块，用于：
根据下述公式(3)，计算所述定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示所述定向井的最小沉没度。
可选地，所述确定模块，用于：
根据下述公式(4)，计算所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示所述造斜率。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
本发明实施例中，通过计算定向井的入靶井斜角、定向井的最小沉没度、定向井的造斜率、并选取所用的螺杆钻具，来确定煤气层对小曲率半径定向井进行优化的方法，使得造斜点放低，煤层蓄压面积增大，进而导致压裂效果更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的场景示意图；
图4是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的场景示意图；
图5是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的关系示意图；
图6是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的实物示意图；
图7是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的关系示意图；
图8是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的场景示意图；
图9是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的关系示意图；
图10是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的场景示意图；
图11是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的方法的关系示意图；
图12是本发明实施例提供的一种对小曲率半径定向井进行优化的装置的结构示意图；
图13是本发明实施例提供的一种计算机设备结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明实施例提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的方法，如图1所示，该方法的处理流程可以包括如下的步骤：
在步骤101中，获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定定向井的入靶井斜角。
其中，煤层有效进尺为井眼轴线在煤层中的长度，煤层倾角为煤层层面与水平面的夹角，入靶井斜角为井眼轴线上某点的切线与铅垂线的夹角。
一个可能的实施例中，在制定对小曲率半径定向井进行优化的设计方法时，需要先采集定向井对应的各项参数，根据各项参数计算相应的优化参数。
采集定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，然后，根据煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角计算定向井的入靶井斜角，入靶井斜角的确定可以决定小曲率半径定向井的确定，是确定小曲率半径定向井的优化方案的关键。
可选地，根据下述公式(1)，计算定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
在步骤102中，获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据预设下泵深度、动液面深度、套管压力以及井筒流体密度，确定定向井的最小沉没度。
其中，动液面深度是抽油井在正常生产时，油管和套管环形空间形成的液面的深度。
可选地，根据下述公式(2)，计算定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
可选地，由于套管有不同的尺寸，因此，在下入工况前可以先确定待分析的套管是否符合要求，相应的处理步骤可以如下：获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；根据套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；获取造斜率的轨迹曲率半径，如果造斜率的轨迹曲率半径不小于最小允许曲率半径，则将待分析套管确定为待使用套管。
一个可能的实施例中，为了确定待分析的套管的尺寸是否满足下入工况，需要现在及待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数，然后根据以下公式，计算套管最小允许曲率半径：
其中，r为套管最小允许曲率半径，单位为m；e为套管弹性模量，单位为kpa；yp为套管屈服极限，单位为kpa；d为套管外径，单位为cm；μ为安全系数。
然后，获取造斜率的轨迹曲率半径，并将造斜率的轨迹曲率半径与套管最小允许曲率半径进行比较，如果造斜率的轨迹曲率半径不小于最小允许曲率半径，说明该套管可以满足下入工况，则将待分析套管确定为待使用套管。如果造斜率的轨迹曲率半径小于最小允许曲率半径，说明该套管不满足下入工况，则不能使用待分析的套管下入工况，即不能将待分析套管确定为待使用套管。
在步骤103中，获取定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据泵吸水口与煤层的距离、最小沉没度、入靶井斜角、套管压力与井筒流体密度，确定定向井的造斜率。
其中，沉没度是泵下入动液面以下的深度，即泵深与动液面的差值。
一个可能的实施例中，在获取定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据泵吸水口与煤层的距离、最小沉没度、入靶井斜角、套管压力与井筒流体密度，确定定向井的造斜率。
可选地，根据泵吸水口与煤层的距离、最小沉没度、入靶井斜角、套管压力与井筒流体密度，确定定向井的造斜率，包括：
根据下述公式(3)，计算定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示定向井的最小沉没度。
在步骤104中，获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及造斜率。
其中，扶正器是一种固井工具，种类繁多，上扶正器和下扶正器都是扶正器的其中一个种类。单弯螺杆是一种通过壳体弯曲实现造斜的工具，可以与相应尺寸的扶正器配合组成滑动式导向工具，用于执行导向作业。
在步骤105中，根据下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及造斜率，确定单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
可选地，根据下述公式(4)，计算单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示造斜率。
本发明实施例中，通过计算定向井的入靶井斜角、定向井的最小沉没度、定向井的造斜率、并选取所用的螺杆钻具，来确定煤气层对小曲率半径定向井进行优化的方法，使得造斜点放低，煤层蓄压面积增大，进而导致压裂效果更好。
本实施例提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的方法，如图2所示，以渭北煤层气田为例，对上述步骤进行举例说明。渭北盆地煤层气区块目前主要以300m×300m的丛式井网进行部署和开发，如图3所示。该区各主力煤层的镜质组反射率为1.5％～2.0％，主要是中高级变质烟煤，煤种以瘦煤为主，浅部有零星焦煤分布区，深部由瘦煤逐渐过渡到贫煤和无烟煤。综合该地区煤层地质情况及原井网部署特点，小曲率半径定向井井网优化设计包括：(1)一个平台至少部署2口以上小曲率半径定向井，轨迹沿着最小主应力方向钻进；(2)煤层入靶井斜角小于89°，且煤层进尺为60-200m；(3)靶前距小于150m；(4)每口井3#、5#煤层根据情况可选择压裂一段，11#煤层压裂3～5段；(5)按照与邻井距离具体情况设计压裂缝长，并实时控制压裂排量和泵压。
在步骤201中，确定小曲率半径定向井轨迹剖面的选择方式。
一个可能的实施例中，在确定小曲率半径定向井轨迹剖面设计需要满足以下要求
(1)考虑钻机能力、钻井费用、井场区域地貌、防碰绕障等因素，要求每个井场布井数2～5口，井口间距一般为5m，邻井造斜点间距大于30m。
(2)考虑有杆泵的顺利下入以及安全工作，要求轨迹狗腿度小于5°，最大井斜角小于35°。
这样，基于上述要求，可以将定向井轨迹剖面主要采用三段式设计模型，若需要在同一井场为5#煤层进行多点压裂作业，则需要选择1～2口井采用双增式剖面设计，以使井眼轨迹在5#煤层达到理想的靶前距。
在步骤202中，确定小曲率半径定向井的入靶井斜角：获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定定向井的入靶井斜角。
一个可能的实施例中，如图4所示，入靶井斜角的确定是煤层气小曲率半径定向井的关键，煤层有效进尺与煤层倾角、入靶井斜角的关系可以如下述公式(1)：
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，l1为煤层有效进尺，单位为m；h为煤层厚度，单位为m；θ1为入靶井斜角，单位为度；θ2为煤层倾角，单位为度，且当煤层为上倾时θ1为正值，当煤层为下倾是θ1为负值。
根据目前渭北区块煤层的地质特点，11#煤层平均厚度为7m，假设煤层水平展布，可以得出煤层有效进尺和入靶井斜角的关系图，如图5所示。由图可以看出，对于煤层厚度为7m的区域，如果煤层进尺控制在60～200m的范围内，则入靶井斜角需要在84°～88°之间。
在步骤203中，选取小曲率半径定向井的钻井工具：获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及造斜率，根据下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及造斜率，确定单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
煤层气小曲率半径定向井一般采用二开井身结构，造斜段井眼尺寸为215.9mm，传统定向钻具组合为单弯螺杆 随钻测量工具mwd(measurewhiledrilling，随钻测量)，如图6所示。单弯螺杆导向钻具修正的几何造斜率的计算方法可以如下述公式(2)：
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示造斜率。
参考国内单弯螺杆的常用设计参数，l1＝1.10m，l2＝1.15m，l3＝4.2m，经过计算得到了不同螺杆弯角条件下的井下钻具组合的造斜率，如图7所示，从图7中可以看出，小曲率半径定向井设计造斜率为11.5°/30m，需要配置1.75°及以上结构弯角的螺杆钻具。
在步骤204中，基于入靶井斜角确定小曲率半径定向井排采计划：获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据预设下泵深度、动液面深度、套管压力以及井筒流体密度，确定定向井的最小沉没度。获取定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据泵吸水口与煤层的距离、最小沉没度、入靶井斜角、套管压力与井筒流体密度，确定定向井的造斜率。
一个可能的实施例中，由于小曲率半径定向井设计造斜率较大，排采泵仅能下至造斜点，但泵的吸水口(气锚位置)可下至造斜点垂深以下100m～200m。根据煤层气井排采工艺的要求，煤层气井的沉没度通常只有数十米，低的沉没度对提高煤层气产量是极为有利的。根据朗缪尔方程，为了提高煤层气的采收率，需要不断排除煤层中的水，以降低煤层压力，下泵位置示意图可以如图8所示，煤层气井存在套压的情况下，有效沉没度可以根据下述计算公式(3)所示：
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(3)
其中，m为套压存在条件下的有效沉没度，单位为m；hb为下泵深度，单位为m；hd为动液面深度，单位为m；p为套压，单位为mpa；ρ为井筒流体密度，单位为g/cm3。
渭北煤层气田煤层解吸压力通常为3mpa，排采过程套压一般可稳定至1～2mpa，平均为1.5mpa。由于小曲率半径定向井有杆泵只能下至造斜点，为了将环空动液面有效控制在煤层位置，杆式泵的有效沉没度只能依靠井口套压进行补偿，假设入靶井斜角为85°，泵下入至造斜点，最小沉没度mmin为10m。不同造斜率条件下，泵吸水口与煤层距离可用下述公式(4)进行计算：
其中，hm为泵吸水口与煤层距离，单位为m；θ1为入靶井斜角，单位为°；p为套压，单位为mpa；ρ为井筒流体密度，单位为g/cm3。
基于上述公式可以绘制泵吸水口与11#煤层的距离关系图，如图9所示。从图9中可以看出，为了最大程度提高煤层气采收率，排除煤层中的含水，理想造斜率为11.5°/30m。在该造斜率和1.5mpa套压条件下，泵吸水口可下入至煤层，若套压继续升高，泵吸水口下深可继续增加。若煤层气补给能力差或者进入排采后期，套压不能稳定在1～1.5mpa，这小曲率半径定向井排水困难，需采用无杆泵等进行排水采气。
在步骤205中，确定小曲率半径定向井下套管的尺寸。
煤层气小曲率半径定向井二开井段需要在215.9mm井眼下入139.7mm套管，其钢级为n80，壁厚一般为7.72mm。定向井套管允许的弯曲半径计算公式可以如下述公式(5)：
其中，r为套管最小允许曲率半径，单位为m；e为套管弹性模量，单位为kpa；yp为套管屈服极限，单位为kpa；d为套管外径，单位为cm；μ为安全系数，一般取值为2。
经过计算，139.7mm套管最小允许曲率半径为52.13m，造斜率11.5°/30m的轨迹曲率半径为149.47m，因此该尺寸套管满足下入工况。
小曲率半径定向井是煤层气老井区低沉本高效改造的一项新工艺，结合分段压裂改造技术，在纵向上可动用3、5、11#三层煤，在横向上可以一次改造9口以上的低效生产井，改造比例为1:4.5，具有较大的投入产出比。而且，小曲率半径定向井的钻探只需要传统定向井钻井的相关设备，在煤层段不需要进行地质导向，钻井费用原图普通定向井相比基本不增加，因此具有良好的经济效益和推广前景。小曲率半径定向井单井控制面积与常规定向井相比提高37.76％，并且在煤层能够形成有效的压裂缝网，压裂裂缝之间和井间干扰明显，有助于增加解析面，并提高煤层气单井产量。
本发明实施例中，通过计算定向井的入靶井斜角、定向井的最小沉没度、定向井的造斜率、并选取所用的螺杆钻具，来确定煤气层对小曲率半径定向井进行优化的方法，使得造斜点放低，煤层蓄压面积增大，进而导致压裂效果更好。
本实施例提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的方法，下面以鄂东煤层气为例进行说明。
鄂东煤层气hc区块h4-2井区排采过程偏磨现象严重，部分高产井由于检泵作业导致单井产量急剧下降，且重新排采后产量一直徘徊在1000方/天以内，急需进行老井改造作业，提升单井产量，针对h4-2优质煤层气储量井区单井产量低的问题，优化设计了4口小曲率半径定向井，进行压裂改造作业，具体部署情况如图10所示。
h4-2井区5#煤层含气量较高，有开采价值，因此选择3口井在5#煤层进行压裂；若4口井轨迹造斜点全部下移，则5#煤层靶点聚集在一起，不满足5#煤层靶点间距大于100m的要求。通过优化计算，向2、向4、向5井采用双增剖面轨迹实现了5#煤层靶点设计间距；即先将井斜增加至10度，然后稳斜至设计垂深，最后采用11.5度/30m的高造斜率进入11#煤层a点，并稳斜至b点。此轨迹优化组合既将5#煤层靶点进行了疏散，便于压裂，又可增加11#煤层泵下入深度，具体设计参数见表1和图11。
表1
h4-2井区部署的煤层气小曲率半径定向井平均单井控制面积0.135km2，传统定向井单井控制面积0.098km2，单井控制面积平均提高了37.76％，且在煤层能够形成有效的压裂缝网，压裂裂缝之间和井间干扰明显，有助于增加解吸面，并提高煤层气单井产量。从经济评价角度出发，煤层气小曲率半径定向井仍然沿用普通定向井钻机(zj20及以下)进行钻探，且不需进行地质导向，钻井费用与普通定向井相比基本不增加，因此具有良好的经济效益和推广前景。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种对小曲率半径定向井进行优化的装置，如图12所示，该装置包括：确定模块1210和获取模块1220。
该确定模块1210，被配置为获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
该确定模块1210，被配置为获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
该确定模块1210，被配置为获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
该获取模块1220，被配置为获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
该确定模块1210，被配置为根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
可选地，所述确定模块1210，被配置为：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
可选地，所述确定模块1210，还被配置为：
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度之前，获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
可选地，所述确定模块1210，被配置为：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
可选地，所述确定模块1210，被配置为：
根据下述公式(3)，计算所述定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示所述定向井的最小沉没度。
可选地，所述确定模块1210，被配置为：
根据下述公式(4)，计算所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示所述造斜率。
本发明实施例中，通过计算定向井的入靶井斜角、定向井的最小沉没度、定向井的造斜率、并选取所用的螺杆钻具，来确定煤气层对小曲率半径定向井进行优化的方法，使得造斜点放低，煤层蓄压面积增大，进而导致压裂效果更好。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
需要说明的是：上述实施例提供的对小曲率半径定向井进行优化的装置在对小曲率半径定向井进行优化时，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将设备的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。另外，上述实施例提供的对小曲率半径定向井进行优化的装置与对小曲率半径定向井进行优化的方法实施例属于同一构思，其具体实现过程详见方法实施例，这里不再赘述。
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，存储介质中存储有至少一条指令，至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述实施例中的识别动作类别的方法。例如，所述计算机可读存储介质可以是rom、随机存取存储器(ram)、cd-rom、磁带、软盘和光数据存储设备等。
图13是本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图，该计算机设备用于执行上述实施例中的对小曲率半径定向井进行优化的方法。该计算机设备1300可因配置或性能不同而产生比较大的差异，可以包括一个或一个以上处理器(centralprocessingunits，cpu)1301和一个或一个以上的存储器1302，其中，所述存储器1002中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述对小曲率半径定向井进行优化的方法步骤：
获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
可选的，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述方法步骤：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
可选的，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述方法步骤：
获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
可选的，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述方法步骤：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
可选的，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述方法步骤：
根据下述公式(3)，计算所述定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示所述定向井的最小沉没度。
可选的，所述至少一条指令由所述处理器1301加载并执行以实现下述方法步骤：
根据下述公式(4)，计算所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示所述造斜率。
本发明实施例中，通过计算定向井的入靶井斜角、定向井的最小沉没度、定向井的造斜率、并选取所用的螺杆钻具，来确定煤气层对小曲率半径定向井进行优化的方法，使得造斜点放低，煤层蓄压面积增大，进而导致压裂效果更好。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。
1.一种对小曲率半径定向井进行优化的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角，包括：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度之前，还包括：
获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、待使用套管的套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度，包括：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率，包括：
根据下述公式(3)，计算所述定向井的造斜率，
其中，hm表示泵吸水口与煤层的距离，θ1表示入靶井斜角，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度，mmin表示所述定向井的最小沉没度。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，包括：
根据下述公式(4)，计算所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，
其中，l1表示下扶正器与钻头的距离，l2表示下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，l3表示上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离，θ表示所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，k表示所述造斜率。
7.一种对小曲率半径定向井进行优化的装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，用于获取定向井所在的煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，根据所述煤层厚度、煤层有效进尺以及煤层倾角，确定所述定向井的入靶井斜角；
所述确定模块，用于获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度，根据所述预设下泵深度、所述动液面深度、所述套管压力以及所述井筒流体密度，确定所述定向井的最小沉没度；
所述确定模块，用于获取所述定向井的泵吸水口与煤层的距离，根据所述泵吸水口与煤层的距离、所述最小沉没度、所述入靶井斜角、所述套管压力与所述井筒流体密度，确定所述定向井的造斜率；
获取模块，用于获取下扶正器与钻头的距离、下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率；
所述确定模块，用于根据所述下扶正器与钻头的距离、所述下扶正器与单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离、所述上扶正器与所述单弯螺杆的螺杆弯曲肘点的距离以及所述造斜率，确定所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，根据所述单弯螺杆的螺杆结构弯角，确定所用的螺杆钻具。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定模块，用于：
根据下述公式(1)，计算所述定向井的入靶井斜角，
l1＝h/sin(90°-θ1 θ2)……(1)
其中，θ1表示入靶井斜角，l1为煤层有效进尺，h为煤层厚度，θ2为煤层倾角。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定模块，还用于：
获取定向井的预设下泵深度、动液面深度、待使用套管的套管压力以及井筒流体密度之前，获取待分析套管的套管弹性模量、套管屈服极限、套管外径以及预设安全系数；
根据所述套管弹性模量、所述套管屈服极限、所述套管外径以及所述预设安全系数，确定套管的最小允许曲率半径；
获取所述造斜率的轨迹曲率半径，如果所述造斜率的轨迹曲率半径不小于所述最小允许曲率半径，则将所述待分析套管确定为待使用套管。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述确定模块，用于：
根据下述公式(2)，计算所述定向井的最小沉没度，
m＝hb-(hd-p*100/ρ)……(2)
其中，m表示所述定向井的有效沉没度，hb表示下泵深度，hd表示动液面深度，p表示套管压力，ρ表示井筒流体密度。
技术总结