专利名称：一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法及装置的制作方法
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[ΑρΑρ…、An]；步骤二，采集钻头在相邻两标记点所形成的磁场信号[SpS2、…、Sn]；步骤三，根据步骤二所采集的磁场信号测量各标记点[&、Ap…、An]所对应的测量参数[zQ、W、…、zn]；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Xn。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Ai之前所形成的i段连续磁场信号计算所测钻进标记点Ai所对应的测量参数Zi,其中i=0 η。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J0 = Zq = (r0,e0lfi0)T；步骤二，设定初始协方差阵Ptl,并设定协方差阵的外推方程P =其中初始协方差阵Ptl取单位阵，中1/(1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K的滤波估计值，所设定的迭代方
程如下
权利要求
1.一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法，其特征在于，所述滤波方法包括 步骤一，设定水平井钻头的钻进标记点[Ac^ A1'…、An]； 步骤二，采集钻头在相邻两标记点所形成的磁场信号[Si、S2、…、Sn]； 步骤三，根据步骤二所采集的磁场信号测量各标记点[&、Ap…、An]所对应的测量参数[z0、n …、zj ； 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In。
2.根据权利要求I所述的水平井旋转定位中的滤波方法，其特征在于， 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Ai之前所形成的i段连续磁场信号计算所测钻进标记点Ai所对应的测量参数Zi,其中i=0 η。
3.根据权利要求2所述的水平井旋转定位中的滤波方法，其特征在于， 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X0的一步预测； 其中初始标记点估计值为
4.一种水平井旋转磁场定位中的滤波装置，其特征在于，其包括 钻进标记模块，用于设定水平井钻头的钻进标记点[ΑρΑρ…、An]； 磁场信号采集模块，用于采集钻头在相邻两标记点所形成的磁场信号[Si、S2、…、Sn]； 钻进测量模块，用于测量各标记点所对应的测量参数im、…、Zn]； 计算模块，用于对各标记点的测量参数…、Zn]进行卡尔曼滤波计算，获到钻头测点滤波估计值Xn。
5.根据权利要求4所述的水平井旋转磁场定位中的滤波装置，其特征在于， 所述计算模块具体用于依据如下迭代方程计算钻进标记点An的滤波估计值fn，
全文摘要
本发明公开了一种水平井旋转磁场定位中的滤波方法及装置，所述滤波方法包括通过设定水平井钻头的钻进标记点，采集钻头在相邻两标记点所形成的磁场信号，根据钻头测点An与各标记点间所形成的多段连续磁场信号分别计算各标记点的测量参数，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Xn；所述装置包括钻进标记模块、磁场信号采集模块、钻进测量模块和计算模块；通过对各标记点的测量参数进行卡尔曼滤波计算，实现了水平井的远场定位，提高了远场定位精度，使水平井的有效测算范围扩大至70m以外距离。
文档编号E21B47/13GK102828741SQ20121015963
公开日2012年12月19日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者申瑞臣, 张超, 田中兰, 乔磊, 庞柯柯, 董胜伟 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油集团钻井工程技术研究院