(19)中华 人民共和国 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 202111575643.5 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 西安石油大 学 地址 710065 陕西省西安市电子二路东段 18号 (72)发明人 王六鹏　刘志坤　李轲　李瑷昕　 张亦晨　罗荣涛　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 代理人 弋才富 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 111/10(2020.01) (54)发明名称 一种丛式井井口靶批量分配及三维轨迹优 化设计方法 (57)摘要 一种丛式井井口靶批量分配及三维轨迹优 化设计方法， 以蚁群搜索算法为基础， 求解迭代 中所有蚂蚁的最短路径； 判断迭代次数是否达到 最大迭代次数； 建立井眼轨迹优化目标； 轨迹优 化蚁群算法参数初始化； 计算评价函数值和空间 转移概率； 求解蚂蚁在一次转移中走过的距离； 判断蚂蚁搜索是否终止； 判断蚂蚁序号数是否等 于蚂蚁个数； 判断迭代次数是否达到最大迭代次 数； 求解最优路径； 判断是否完成批量设计； 最后 批量设计结果展示； 本发明基于蚁群搜索算法实 现井口靶分配批量分配以及井眼轨迹的优化设 计， 将丛式井井口靶分配和轨迹优化设计相结 合， 大大提高了 井口靶分配和轨 迹设计的效率。 权利要求书4页 说明书9页 附图6页 CN 114239415 A 2022.03.25 CN 114239415 A 1.一种丛式井 井口靶批量分配及三维轨 迹优化设计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤一、 数据 载入， 载入待设计区块的井口坐标和靶点坐标， 其中井口个数为m， 靶点个 数为n； 步骤二、 井口靶分配蚁群算法参数初始化， 初始迭代次数NC； 人工蚂蚁数sumant； 初始 蚂蚁序号ant； 信息素重要程度参数pip； 启发式因子重要程度参数edp； 信息素蒸发系数 pec； 最大迭代次数NC_max； 信息素增 加强度pai， 开始为1； 惩罚因子pf； 步骤三、 计算每 个井口到靶点的距离； 步骤四、 将蚂蚁随机放在任意井口位置； 步骤五、 计算剩余靶点的空间转移概率， 剩余靶点指未被该只蚂 蚁访问的靶点， 计算蚂 蚁从第i井口去向第j靶点的空间转移概 率空间； 步骤六、 计算剩余井口空间转移概 率； 步骤七、 更新各井口至靶点、 各靶点至井口的信息素矩阵， 在信息素矩阵Tau中， 第(i, j)位置处元素表 示蚂蚁从第i井口去向第 j靶点的信息素， 在步骤五 中蚂蚁沿着P(i,j)最大 的方向转移， 则信息素矩阵Tau中的(i,j)位置的信息素值增加1； 在信息素矩阵tau中， 第 (j,i)位置处元素表示蚂蚁从第j靶点去向第i井口的信息素， 在步骤六中蚂蚁沿着p(j,i) 最大的方向转移， 则 信息素矩阵tau中(j,i)位置的信息素值增 加1； 步骤八、 判断是否存在 路径交叉， 抽取井口靶点坐标中X,Y坐标， 绘制井口、 靶点分配二 维平面图形， 判断是否存在交叉， 如果存在交叉， 则步骤七中信息素矩阵Tau中(i,j)位置的 信息素值重新赋值； 步骤九、 判断蚂蚁是否还有未走过的井口或靶点， 如果有则重复返回步骤五， 如果没 有， 求解该只蚂蚁的路径和L， 求 解公式如下： 步骤十、 判断蚂蚁序号数是否等于蚂蚁个数， 如果不等于， 则蚂蚁序号数ant增加 1， 返 回步骤四， 如果蚂蚁序号数等于蚂蚁个数， 则进入步骤十一； 步骤十一、 求 解该次迭代中所有蚂蚁的最短路径， 求 解公式如下： Ln(NC)＝mi n{L(1),L(2),L(3), …,L(sumant)}      (11) 步骤十二、 判断迭代次数是否达到最大迭代次数， 如果未达到， 则迭代次数NC加1， 返回 步骤二， 如果达 到最大迭代次数， 则求 解最优路径， 计算公式如下： Lbest＝mi n{Ln(1),Ln(2),Ln(3),…,Ln(NC_max)}     (12) 该最优路径Lbest中的各井口与靶点的匹配关系， 即为最终要求井口与靶点的分配方 法； 步骤十三、 地层离 散化切分， 将研究区块 地层切分为指定边长为a的正方体； 步骤十四、 可钻正方体提取， 根据步骤十三的离散化切分结果， 将已钻井轨迹或已设计 井轨迹所穿过地层离散化切分方块标记， 提取未标记的地层方块进行井眼轨迹设计， 将其 层数按照深度排序进行编号， 编号 最大值为max； 步骤十五、 建立井眼轨 迹优化目标：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114239415 A 2其中： 式中， x1为造斜点深度， m； x2为造斜能力， °/30m； x3为稳斜段长度， m； Dmax为工程条件允 许的造斜垂深最大值， m； Dmin为工程条件允许的造斜垂深最小值， m； Lbcmax为工程条件允许的 稳斜段长度的最大值， m； Lbcmin为工程条件允许的稳斜段长度的最小值， m； R1max为造斜工具 造斜能力的最大值， °/30m； R1min为造斜工具造斜能力的最小值， °/30m； α1为造斜结束井斜 角，°； φ1为造斜结束方位角， °； Dc为靶点C的深度坐标， m； Nc为靶点C的北坐标， m； Ec为靶点C 的东坐标， m； 步骤十六、 轨迹优化蚁群算法参数初始化， 迭代次数NC_tra， 初始迭代次数为1， 即NC_ tra＝1； 人工蚂蚁数sumant _tra； 初始蚂蚁序号ant_tra； 信息素重要程度参数pip_tra)； 启 发式因子重要程度参数edp_tra； 信息素蒸发系数pec_tra； 最大迭代次数NC_max_tra； 信息 素增加强度pai_t ra， 初始为1； 步骤十七、 计算评价函数值和空间转移概率， 评价函数Δ Jot的值为第o个节点目标函数 Jo与第t个节点目标函数值Jt的比值； 步骤十八， 求解蚂蚁在一次转移中走过的距离， 蚂蚁按照步骤十七求解的空间转移概 率， 从第o个节点 转移至第t个节点， 则蚂蚁走 过的距离为： 步骤十九、 判断蚂蚁搜索是否终止， 蚂蚁在当前节点所有相邻节点的评价函数值均小 于1时， 则搜索终止， 按照步骤十四的地层离散化排序顺序， 求解该只蚂蚁所经过的路径和； 并进入步骤二十； 反 之进入步骤十七继续进行的地层离 散化排序下一层段搜索； 步骤二十、 判断蚂 蚁序号数是否等于蚂 蚁个数， 如果不等于， 则蚂 蚁序号数增加1， 返回 步骤十四， 如果蚂蚁序号数等于蚂蚁个数， 则进入步骤二十一； 步骤二十一、 判断迭代次数是否达到最大迭代次数， 如果否， 则求解该次迭代中蚂 蚁的 最小路径和： Lmin(NC_tra)＝min{L(1),L(2),L(3), …,L(sumant_t ra)}    (20) 式中， Lmin(i)表示在第NC_tra次迭代中， 所有蚂蚁走过的最小路径； 计算该 次迭代次数 加1， 返回步骤十四， 如果是， 则进入步骤二十二； 步骤二十二、 求 解最优路径， 计算公式如下： Lbest＝mi n{Lmin(1),Lmin(2),Lmin(3),…,Lmin(NC_max_t ra)}    (21) 保存最短路径即为该井口至靶点的轨 迹设计结果； 步骤二十三、 判断是否完成批量设计， 如果步骤二十二轨迹设计结果的井口序号等于权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114239415 A 3