融合DBSCAN多测点算法的磁方位校正
网络安全与数据治理 2期
许泽凡，宋红伟，张明菊，胡少兵，陈雪菲，程为彬
(长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉430100)
摘要：单测点校正法计算复杂、不稳定、误差较大，无法满足井下地磁方位角的精度要求。基于间接单测点分析法和Brooks多测点分析法，提出一种新方法，通过DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）算法识别并剔除噪声，采用椭圆校正法校正径向干扰，轴向干扰则由单轴多测点分析法校正。实验证明：改进多测点法不仅可以进一步提高椭圆校正的拟合效果，还能降低噪声对参考点计算值的影响，计算得到的方差曲线收敛性更强、更稳定，校正后方位角误差进一步降低。
中图分类号：TE29
文献标识码：A
DOI：10.19358/j.issn.2097-1788.2023.02.013
引用格式： 许泽凡，宋红伟，张明菊，等. 融合DBSCAN多测点算法的磁方位校正[J].网络安全与数据治理，2023，42(2)：83-88.
文献标识码：A
DOI：10.19358/j.issn.2097-1788.2023.02.013
引用格式： 许泽凡，宋红伟，张明菊，等. 融合DBSCAN多测点算法的磁方位校正[J].网络安全与数据治理，2023，42(2)：83-88.
Magnetic azimuth correction based on DBSCAN multi-station analysis algorithm
Xu Zefan，Song Hongwei，Zhang Mingju，Hu Shaobing，Chen Xuefei，Cheng Weibin
(Key Laboratory of Exploration Technologies for Oil and Gas Resources，MOE，Yangtze University，Wuhan 430100，China)
Abstract：The single-point correction method is complex and unstable with large of errors, which cannot meet the precision requirements of the downhole azimuth. Based on the indirect single measurement point analysis method and the multi-station analysis of Brooks, a new method is proposed to identify and eliminate noise by the Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise(DBSCAN), and the ellipse correction method is used to correct the radial interference, the axial interference is corrected by the uniaxial multi-station analysis algorithm. Experiments show that improving the multi-station analysis not only further improves the fitting effect of ellipse correction, but also reduces the influence of noise on the calculated value of reference points, making the calculated variance curve more convergent and more stable, and the corrected azimuth error is further reduced.
Key words :magnetic azimuth correction；multi-station analysis method；DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of App- lications with Noise)；ellipse correction
0 引言
实钻轨迹的描述与计算是石油钻井中井眼轨迹监测的重要环节[1]，也是井眼轨迹控制和调整的基础。目前随钻测量工具以加速度计和磁通门作为姿态传感器，解算井下钻具姿态信息，已知加速度计误差校正技术相当成熟，而井下磁场环境未知、复杂，磁通门实测数据存在较强的磁干扰，导致方位角解算误差大，易造成脱靶、井眼碰撞等问题。
磁场干扰的主要误差来源包括外部磁场、传感器、底部钻具组合、仪器不居中和测量深度[2]。Russel在不考虑径向干扰的情况下，根据当地地磁场、轴向干扰磁场和实测磁场之间的分量几何关系，提出Russel法校正轴向干扰。罗武胜、徐涛等人对此方法进行详细的验证[3-4]。Sperry-Sun公司随之提出间接单测点校正法，即短钻铤修正法。Van Dongen在考虑轴向干扰时，提出旋转钻柱360°的方法校正径向干扰。针对这类校正法，范光第、许昊东等人进行对比验证[5-6]。刘建光、底青云等人对Brooks多测点分析算法进行改进[7]，通过井眼轨迹函数和剩磁场干扰的函数关系缩小轴向校正值的求解范围。
为降低噪声对磁干扰校正结果的影响，由李海涛将DBSCAN算法用于磁罗盘校正的研究[8]，得出一种融合DBSCAN多测点算法的磁方位校正法，通过DBSCAN算法剔除噪点，根据椭圆校正原理校正径向干扰，采用单轴多测点分析法校正轴向干扰。校正结果表明，方位角误差有所减小。
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作者信息：
许泽凡，宋红伟，张明菊，胡少兵，陈雪菲，程为彬
(长江大学 油气资源与勘探技术教育部重点实验室，湖北 武汉430100)
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