人工岛是实现海油陆采的一种高效开发模式,随着油田开发的深入,人工岛可利用空间已经接近饱和,地面可利用空间和井口十分有限,地下已完钻密集井段也成为后续加密井的障碍。为了满足生产需求必须在密集井网上进行加密井轨道设计,在进行密集井网加密井设计时不仅要满足井眼中靶,还需要避免非预期井眼交碰。本文从井眼轨道寻优模型建立、密集井网井眼轨道优化设计理论、轨道求解智能算法、密集井网加密井防碰风险评估模型和系统软件开发等方面展开研究。首先,调研几种常用井眼轨道设计方法的基本原理以及测斜计算方法,对比分析各种方法的应用范围,选取应用范围最广的斜面圆弧设计方法为建模理论基础,以井眼中靶为目标函数,以工程限制为约束条件,建立了常用的井眼轨道优化设计非线性约束模型,运用三维网格划分和蚁群算法,完成密集井网条件下的井眼轨道智能寻优设计。其次,改进了 Brooks的交碰概率计算模型,提出了密集丛式井网井眼交碰风险计算新方法。该方法以基准井井眼中心轴线为圆心、基准井与比较井间名义间距为半径作圆,通过基准井、比较井井径之和与此圆周长的比值计算偏移概率,采用井眼测点位置坐标的正态分布概率密度函数沿井深方向的定积分计算交碰概率,基准井与比较井的实际交碰概率为偏移概率与交碰概率的乘积,通过基准井与各比较井实际交碰概率求和确定综合交碰风险,并将综合交碰风险按照企业标准划分为3个风险等级,得到了考虑多井关系的以综合交碰风险为评价指标的交碰风险评价方法。最后,采用面向对象的C#编程语言,开发了密集井网加密井井眼轨道优化设计软件系统,在输入工程约束条件的前提下,设计出既满足工程条件约束又符合密集井网防碰安全要求的最优轨迹。本文工作为实现以计算机为辅助进行轨道优化设计提供了思路,对提高油田现场设计施工效率具有重要意义。