Исследование статистических взаимосвязей дополнительной погрешности магнитных инклинометров и геомагнитной активности в Арктической зоне РФ

Геомагнитные возмущения в высоких широтах, многократно превышающие порог чувствительности скважинных магнитных инклинометров, являются ключевым фактором снижения качества инклинометрических измерений, особенно при разработке трудноизвлекаемых запасов. В связи с этим целью работы является проведение статистического моделирования для количественной оценки влияния геомагнитной активности на дополнительную погрешность магнитных инклинометров в высокоширотных регионах. В основе предлагаемого подхода лежит статистический анализ минутных геомагнитных данных наземных магнитных станций в Арктической зоне РФ за 2015 г. (максимум солнечного цикла). Также выполняется исследование на основе данных, полученных со станций, расположенных в субавроральной зоне, за 2022–2024 гг. Установлено, что распределение вероятной дополнительной погрешности подчиняется логнормальному закону с «тяжелыми хвостами», аппроксимируемыми распределением Парето, что свидетельствует о высокой вероятности экстремальных отклонений (десятки градусов для склонения). Выявлена тесная корреляция (ρ = 0,78) между индексом суббуревой активности SME и долей бракованных замеров. Определены пороговый уровень риска 
(SME ≥ 500 нТл), а также характерные временные масштабы возмущений (сезонный ход с пиками в равноденствие, внутрисуточные периоды 2–6 ч). Главный вывод: продемонстрирована возможность перехода от реактивных методов парирования помех к проактивному вероятностному прогнозированию метрологических рисков для планирования буровых работ в Арктической зоне РФ.

Воробьева Г. Р., Воробьев А. В., Шехтман Л. И. Исследование статистических взаимосвязей дополнительной погрешности магнитных инклинометров и геомагнитной активности в Арктической зоне РФ // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2026. – № 9. – С. 137–149. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_9_0_137.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 25-21-00569, https://rscf.ru/project/25-21-00569/.

Воробьева Гульнара Равилевна¹ — д-р техн. наук, доцент, профессор, e-mail: gulnara.vorobeva@gmail.com, ORCID ID: 0000-0001-7878-9724, 
Воробьев Андрей Владимирович¹ — д-р техн. наук, доцент, профессор АН РБ, зав. кафедрой, e-mail: geomagnet@list.ru, ORCID ID: 0000-0002-9680-5609, 
Шехтман Лидия Ивановна¹ — канд. техн. наук, доцент, доцент, e-mail: lidia.shehrman@yandex.ru,
¹ Уфимский университет науки и технологий.

Воробьева Г.Р., e-mail: gulnara.vorobeva@gmail.com.

1. Chang J. L., Jung K. L. Highly accurate accelerometer- and magnetometer-based elevation and azimuth estimation procedure under stationary conditions // Journal of Sensor Science and Technology. 2025, vol. 34, no. 1, pp. 8—18. DOI: 10.46670/JSST.2025.34.1.8.

2. Yang C., Zeng Q., Xiong Z., Yang J. IMU/magnetometer-based azimuth estimation with norm constraint filtering // Sensors. 2024, vol. 24, no. 10, article 2982. DOI: 10.3390/s24102982.

3. Соловьев А. А. Геомагнитное сопровождение наклонно-направленного бурения // Вестник Российской академии наук. — 2024. — Т. 94. — № 10. — С. 885—891. DOI: 10.31857/S0869587324100023.

4. Yang J., Cai J., Wang S. Online compensation of geomagnetic measurement errors while drilling // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. 2024, vol. 73, pp. 1—9. DOI: 10.1109/TIM.2024.3379082.

5. Pilipenko V. A., Chernikov A. A., Soloviev A. A., Yagova N. V., Sakharov Y. A., Kudin D. V., Kostarev D. V., Kozyreva O. V., Belov A. V. Influence of space weather on the reliability of the transport system functioning at high latitudes // Russian Journal of Earth Sciences. 2023, vol. 23, no. 2, pp. 1—34. DOI: 10.2205/2023ES000824.

6. Соловьев А. А., Сидоров Р. В., Ощенко А. А., Зайцев А. Н. О необходимости высокоточного мониторинга геомагнитного поля при наклонно-направленном бурении в российской Арктике // Физика Земли. — 2022. — № 3. — С. 136—152. DOI: 10.31857/S0002333722030074.

7. Poedjono B., Beck N., Buchanan A., Brink J., Longo J., Finn C. A., Worthington E. W. Geomagnetic referencing in the Arctic environment / SPE Arctic and Extreme Environments Conference & Exhibition. Moscow, Russia, 2011. SPE-149629-Pp. DOI: 10.2118/149629-MS.

8. Kudin D. V., Gvishiani A. D., Nikitina I. M., Belov I. O., Dzeboev B. A., Grudnev A. A., Dzeranov B. V., Krasnoperov R. I. Storage and processing of big data for geomagnetic support of directional drilling // Applied Sciences. 2024, vol. 14, no. 21, article 9730. DOI: 10.3390/app14219730.

9. Gjerloev J. W. The SuperMAG data processing technique // Journal of Geophysical Research: Space Physics. 2012, vol. 117, A9, article A09213. DOI: 10.1029/2012JA017683.

10. Kovalev D. V., Vorobev A. V., Valchuk A. S., Vorobeva G. R., Khannanov N. K. Assessment of the effects of space weather on the reliability of readings of magnetic inclinometers // Cosmic Research. 2025, vol. 63, no. 6, pp. 582—590. DOI: 10.1134/S001095252560177X.

11. Farcomeni A., Geraci M. Quantile ratio regression // Statistics and Computing. 2024, vol. 34, article 94. DOI: 10.1007/s11222-024-10406-8.

12. Trebault H., Finlay C., Beggan C. D., Alken P. International geomagnetic reference field: The 12th generation // Earth, Planets and Space. 2015, vol. 67, article 158. DOI: 10.1186/s40623-015-0228-9.

13. Russell C. T., McPherron R. L. Semiannual variation of geomagnetic activity // Journal of Geophysical Research. 1973, vol. 78, no. 1, pp. 92—108. DOI: 10.1029/JA078i001p00092.

14. Vorobev A. V., Soloviev A. A., Pilipenko V. A., Vorobeva G. R. Interactive computer model for aurora forecast and analysis // Solar-Terrestrial Physics. 2022, vol. 8, no. 2, pp. 81—87. DOI: 10.12737/stp-82202212.

15. Воробьев А. В., Ханнанов Н. К., Воробьева Г. Р. Подход к поддержке принятия решений при наклонно-направленном бурении в условиях вариабельной геомагнитной обстановки // Горный информационно-аналитический бюллетень. — 2026. — № 2. — С. 156—170. DOI: 10.25018/0236_1493_2026_2_0_156.

16. Love J. J., Finn C. A. Real-time geomagnetic monitoring for space weather-related applications: Opportunities and challenges // Space Weather. 2017, vol. 15, pp. 1—8. DOI: 10.1002/2017SW001665.

17. Фельдштейн Я. И. Открытие и первые исследования аврорального овала (обзор) // Геомагнетизм и аэрономия. — 2016. — Т. 56. — № 2. — С. 139. DOI: 10.7868/S0016794016020048.

18. Love J. J., Chulliat A. An international network of magnetic observatories // Eos Transactions American Geophysical Union. 2013, vol. 94, no. 42, pp. 373—384. DOI: 10.1002/2013EO420001.

19. Бухтояров Б. Н., Старикова О. Р., Петров В. Г., Кудин Д. В., Виноградова А. А. Геомагнитные данные для направленного бурения и позиционирования скважин // Маркшейдерия и недропользование. — 2025. — № 4. — C. 71—82. DOI: 10.56195/207933322025-25-4-71-82.

20. Гвишиани А. Д., Лукьянова Р. Ю., Соловьев А. А. Исследование геомагнитного поля и проблемы точности бурения наклонно-направленных скважин в Арктическом регионе // Горный журнал. — 2015. — № 10. — С. 94—99. DOI: 10.17580/gzh.2015.10.17.