[发明专利]一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及水平井旋转磁场定位技术领域，特别涉及一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法及装置，应用数字信号处理的方法对水平井旋转磁场定位结果进行优化。

背景技术

磁场定位技术广泛应用于导向钻井中，利用磁体随着其磁矩方向和距离的变化会在空间中形成特定磁场分布的规律，通过检测特定磁场参数的变化，就能够测量该磁体在空间位置的变化，并确定观测点与磁体在空间中的相对位置。水平井旋转磁场定位在严格的近场磁场模型下，具有精确地近场定位精度。

目前，钻井院利用单点的磁场定位算法成功实现50m内的水平井定位。然而，由于远场模型误差及各种噪声、干扰的影响，单点磁场定位算法在50m外的远场计算误差偏大，甚至在70m外无法测量计算。

发明内容

为了实现水平井的远场定位，充分利用磁场测量数据提高远场定位精度，本发明提供了一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法及装置。

所述技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法，所述滤波方法包括：

步骤一，设定水平井钻头的钻进标记点[A₀、A₁、…、A_n]；

步骤二，采集钻头在相邻两标记点所形成的磁场信号[S₁、S₂、…、S_n]；

步骤三，根据步骤二所采集的磁场信号测量各标记点[A₀、A₁、…、A_n]所对应的测量参数[Z₀、Z₁、Z₂、…、Z_n]；

步骤四，对各标记点的测量参数进行卡尔曼滤波计算，得到钻头测点滤波估计值

进一步地，所述步骤三中对各标记点进行测量参数的测量，其具体测量方法是根据钻头在所测钻进标记点A_i之前所形成的i段连续磁场信号计算所测钻进标记点A_i所对应的测量参数Z_i，其中i=0～n。

所述的对各标记点的测量参数进行卡尔曼滤波计算，其具体步骤包括：

步骤一，对初始标记点估计值的一步预测；

其中初始标记点估计值为

步骤二，设定初始协方差阵P₀，并设定协方差阵的外推方程

P1/0=Φ1/0P0Φ1/0T]]>

其中：初始协方差阵P₀取单位阵，Φ_1/0为系统转移矩阵，用于描述距离、方位角和井斜角间的几何关系，其取为单位阵；

步骤三，通过建立迭代方程计算钻进标记点A_n的滤波估计值所设定的迭代方程如下：