CN100340871C - 用于处理在井眼中所接收的声波波形的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于确定从声波数据分离和/或去除感兴趣信号的方法和装置。该方法和装置可以被用来测量套管井中的地层慢度，在该情况下，感兴趣信号可以是套管到达信号。可以从一组声波数据检测、重建和去除套管到达信号。可以对具有已去除的套管信号的声波数据施加相似度处理，从而产生相关地层慢度测井曲线。可以定义和自动管理滤波器频带以检测和去除诸如套管信号那样的感兴趣信号。

Description

用于处理在井眼中所接收的声波波形的方法和装置

技术领域

本发明一般涉及用于从声波的(acoustic)波形数据中检测、去除和/或分离信号的方法和装置。

背景技术

声学工具(acoustic tool)在提供关于邻近该工具的地层和井眼参数的大范围信息中是有用的。声波井眼测量的主要用途是估计压缩和/或剪切波地层慢度(formation slowness)。对所记录的井眼中的波形的理解相当简单。然而，常常是从表面边界所反射的波的效应和噪声破坏了所记录的数据并且需要解释过程。不过，存在各种方法用于解释声波数据，其在裸眼井(open hole)环境中成功度不同。

然而，在套管井(cased hole)环境中，所记录的波形的复杂度更加难以解释。但是，在许多困难的井况下，还是需要套管。地球物理学中最近的发展要求一直到井眼表面的速度(velocities)(慢度测量)，而在许多情况下，只有在设置套管之后才能对浅地层进行测井(log)。因此，需要测量套管井中的慢度的方法。

通过套管获得压缩和/或剪切波慢度测量是有挑战性的，因为套管的效果取决于套管到地层的不同的联接情况，并且可能因此遮掩了(mask)地层慢度。一般，套管信号破坏所记录的波形并且在处理数据以获得有用的慢度测量中造成困难。由于套管信号取决于地层慢度和联接情况二者，所以预测套管信号的形式和持续时间(duration)的挑战增加了难度。套管可能引起慢度测量测井曲线的不佳的相干性(coherence)，有时导致全部地层信号的丢失。

本发明目的在于克服或至少降低以上概括的一个或多个问题的影响。

发明内容

本发明满足上述的和其它的需要。具体而言，本发明提供一种分离和/或去除感兴趣信号的方法包括：用具有至少一个发送机和至少一个接收机的工具来生成声波；从由至少一个接收机所接收的声波数据对感兴趣信号进行自动滤波；以及对自动滤波的声波数据进行相似度法处理。自动滤波还可以包括计算包括感兴趣信号的第一相似度，并将声波波形数据投影到时间域中。可以将相似度投影到时间轴上。自动滤波还可以包括定义包含感兴趣信号的窗口。定义窗口还可以包括定义最佳滤波频带以去除其它感兴趣信号的模式。感兴趣信号可以是井眼中的套管信号。

另一方面提供一种从声波数据去除一个或多个感兴趣信号的方法包括：将声波数据投影到时间轴上；检测一个或多个感兴趣信号的时间位置；和从声波数据对一个或多个感兴趣信号进行滤波。滤波还可以包括对一个或多个感兴趣信号加窗，并且使用统计判据自动定义在窗口中存在多少分量。

另一方面提供一种从音波数据去除套管信号的方法包括：为了与套管的已知慢度相对应的慢度值将原始数据的时间-慢度图投影到时间轴上，检测套管的时间位置，以及从声波数据对套管的时间位置进行滤波。滤波可以包括对套管信号加窗并且确定窗口中存在多少分量。此外，该方法可以包括定义一些与套管信号有关的特征值且重建套管信号。然后可以从原始数据去除重建的套管信号，并且可以对具有已去除的套管信号的原始数据施加相似度法处理，以估算套管后的地层的压缩和剪切慢度。

另一方面提供一种定义套管井中的地层慢度的方法包括：从发送机接收声波波形数据；基于被投影到时间域上的音波波形数据来计算第一相似度；以及使用自动特征值分析和选择从声波波形数据对感兴趣信号进行滤波。在一些方面感兴趣信号是套管到达信号。该方法还可以包括对所滤波的数据计算第二相似度，以通过套管获得地层的压缩和剪切慢度。其中计算第一相似度还包括在每个水平面定义套管信号的到达时间。滤波还可以包括定义窗口以根据投影到时间域中的第一相似度计算的结果来提取感兴趣信号，并且将该窗口施加到声波或音波波形数据。利用所定义的窗口，滤波还可以包括定义一些存在于窗口中的信号并且定义一些套管信号有关的特征值和特征向量。由协方差矩阵的计算来获得特征向量。滤波方法还可以包括重建感兴趣信号并且从音波波形数据将其减去。因此，滤波还可以包括定义滤波器频带以便从声波波形数据去除所有其它可能的剩余感兴趣信号的模式。其中定义滤波器频带还可以包括：将可能的感兴趣信号的模式与来自发送机的信号谱相比较；并且如果在感兴趣信号模式和来自发送机的信号谱之间没有相关性，那么应用标准频率滤波器，但是如果在感兴趣信号模式和来自发送机的信号谱之间有相关性，那么定义和应用滤波器频带以便从声波波形数据自动去除所有其它可能的剩余感兴趣信号的模式。定义滤波器频带也可以包括构建和/或使用可能感兴趣信号的不同的可能模式的查阅表，例如不同尺寸的套管的查阅表。

另一方面提供一种定义套管井中地层慢度的方法，包括：用发送机生成声波；使用至少一个接收机接收声波并且生成声波原始数据；在慢度-时间域中计算感兴趣信号的到达的相似度；将相似度投影到时间轴上；定义窗口尺寸以提取感兴趣信号的到达；将窗口施加到原始数据以定义加窗的数据集；在加窗的数据中定义一些源；定义一些与感兴趣信号的到达相关的特征值和特征向量；重建感兴趣信号的到达；从原始数据减去重建的感兴趣信号的到达以产生已处理的数据集；定义频率滤波器带；以及使用频率滤波器带对已处理的数据集进行相似度法处理。

另一方面提供一种用于确定套管井中的地层慢度的装置包括：至少一个声波发送机；至少一个声波接收机；处理器，耦合到声波源、声波接收机、或二者，并且被编程以便从由至少一个声波接收机所接收的声波数据对感兴趣的到达信号进行自动滤波，并且对被自动滤波的声波数据施加相似度法处理。处理器也可以被编程为：在慢度-时间域中计算感兴趣的到达信号的第一相似度；将第一相似度投影到时间轴上；定义窗口尺寸以提取感兴趣的到达信号；将窗口施加到声波数据以定义加窗的数据集；在加窗的数据中定义一些源；定义一些与感兴趣分量相关的特征值和特征向量；重建感兴趣的到达信号；从声波数据减去重建的感兴趣的到达信号以产生已处理的数据集；定义声波信号频率滤波器带；以及使用频率滤波器带对已处理的数据集施加相似度法处理。

本发明的附加优点和新颖的特点将在下面的描述中阐述，或者可以由本领域的技术人员通过阅读这些资料或实践本发明而学习。通过所附的权利要求所述的手段可以实现本发明的优点。

附图说明

附图示出本发明优选的实施例并且为说明书的一部分。连同下面的说明一起，附图证明和解释了本发明的原理。

图1是根据本发明的一个实施例的耦合到计算机处理器并且在套管井中的音波工具的代表视图。

图2是示出根据本发明的一个方面的时间-慢度曲线图到时间轴的投影。

图3是示出根据本发明的一个方面的自动滤波器频带选择的原理的流程图。

图4是示出根据本发明的一个方面的处理音波数据的方法的流程图。

图5是根据本发明的原理所处理的套管井中的音波数据的示例。

图6是根据本发明的原理所处理的套管井中的音波数据的另一示例。

贯穿附图，相同的部件由相同的参考标号来表示。

具体实施方式

现在转到附图，具体而言是图1，邻近均匀地层(102)示出声学工具(100)。均匀地层(102)被套以套管(104)。声学工具(100)包括至少一个发送机(T)和至少一个接收机(R)。在本实施例中，有两个接收机(R)和一个发送机(T)，然而，也可以使用更多的接收机(R)和发送机(T)。所示的一个发送机(T)和两个接收机(R)的布置本质上是示例性的，并且可以有接收机和/或发送机的全阵列，或单个发送机(T)和接收机(R)。发送机(T)和接收机(R)被耦合到用于收集和处理来自声学工具(100)的数据的计算机处理器(106)。还示出了波射线路径(108)，其代表由发送机(T)的激励所引起的压缩波的路径。接收机(R)可以是不同类型，包括但是不限于压电和电磁性(magnostrictive)接收机。接收机(R)能够检测音波的(sonic)到达。

将可能包含由接收机(R)随时间而生成的波形的、从声学工具(100)所收集的信息和数据、通过其下悬挂声学工具(100)的线缆发送至计算机处理器(106)。也可以通过任何其它方便的通信技术，来在计算机处理器(106)和接收机(R)之间发送数据。可以在市场上从各种来源买到计算机处理器(106)。可以实施自动信号去除方法(以下所描述的)，来处理由声学工具(100)所获得并由计算机处理器(106)所接收的数据。可以根据以下所描述的该发明的方法对计算机处理器(106)进行编程，以自动检测、分离、和/或去除感兴趣信号。例如，可以根据本发明的方法对计算机处理器(106)进行编程，以便从声波和音波数据自动去除套管信号，以确定套管(104)后面的地层(102)的地层慢度。

一个可能是感兴趣的信号是套管井中的套管信号。如背景中所提到的，套管的到达(关于套管的信号)经常破坏所记录的波形，给被设计用来获得地层(102)的压缩和剪切慢度的数据处理造成困难。因此，本发明包括用于处理通过套管(104)的声波或音波的波形的一套方法。然而，本发明的这套方法不限于套管信号的检测和去除。本发明的方法用于从声波数据集分离和/或去除任何感兴趣信号。因此，以下的描述涉及套管信号并且参照套管信号描述该套方法，但是该方法并不因此而受限并且同样可应用于其它感兴趣信号。

根据本发明的原理，可以将该套处理方法应用于获得在套管井中的慢度测量，并且该套处理方法包括从由接收机(R)所接收的原始声波或音波的数据去除套管到达信号。原始数据可以是根据一些实施例的单极音波波形数据，然而，可以将本发明的处理技术应用到任何种类声波数据并且不限于单极数据。尽管根据示例性应用(从套管井中的音波数据计算地层慢度)在此讨论该套方法，其不限于数据的频率内容或数据的类型(地震波的、超音波的等)。本发明的方法的应用为从数据集检测任何感兴趣信号并且将其去除提供途径。

根据本发明的一个方面的声波数据的初步处理被设计用来从声波数据检测和/或去除或提取感兴趣信号(诸如套管钻孔中的主套管到达信号)。例如，套管井中的初步处理可以包括首先在地层(102)的每个水平面(level)定义套管信号的到达时间。根据本发明的其它实现，可以定义任何感兴趣信号的到达。受益于此公开的本领域的技术人员应该理解，预测这样的套管信号将何时到达是相对简单的任务，因为通常已知或可以容易地确定套管(或其它介质)的机械特性。去除或识别感兴趣信号的困难是确定信号将何时结束。因此，根据本发明的原理，定义窗口(window)来检测感兴趣信号(根据本发明的一个方面其为套管信号)的开始和结束。然而，应用窗口可能需要人的监视和干预，这对于声波测井而言是不期望的。一般，实时地进行声波测井。因此，根据本发明的一个方面，实施预处理技术来方便声波数据中的感兴趣信号的自动检测。根据本发明感兴趣信号的自动检测有利地允许信号处理而无需人的干预。以下将讨论根据本发明的一种预处理技术。

相似度(semblance)法处理对于受益于此公开的本领域的技术人员是公知的。相似度法处理方便了横穿音波波形阵列传播的各种分量的慢度的确定。一般以二维时间慢度图(时间对慢度)来表示相似度法处理的结果。一般，通过根据下面的方程将时间-慢度图投影到慢度轴上，来以与深度相对比的方式给出相似度法处理的结果，该方程为：

$P_i\left(s\right)=\underset{t}{\max }{\mathrm{\ρ}}_i(S,t)---\left(1\right)$

其中，ρ_i是慢度投影，并且

P_i是在每个水平面所计算出的相似度，其是慢度S和时间t的函数。根据如在商业处理中所使用的标准符号来给出以上结果的表示。

然而，尽管一般将相似度法处理的结果投影到慢轴上，但是根据本发明的一个方面，取而代之，根据以下方程将时间-慢度图投影到时间轴上，该方程为：

$T_i\left(t\right)=\underset{s}{\max }{\mathrm{\ρ}}_i(S,t)---\left(2\right)$

其中，T_i是在时间轴上的投影。

图2示出这个有利的时间轴投影技术的原理。代替一般的慢度域，以时间域来表示横穿阵列传播的不同波。此时间投影指示不同分量的到达和开始的时间，例如图2中所示出的所记录的波形的3个分量(302/304/306)。然而应该理解图2本质上是示例性的，并且不限于任何特定数目的分量或任何特定种类的数据。可以将在此描述的时间轴投影技术用来从任何种类数据检测任何数目的不同分量。可以通过在对应于不同分量的相对极大值之间检测出局部极小值，来找到分量的(302/304/306)的时间端点(308/310/312)。因此按照下面的方程得到分量(302/304/306)中的一个的时间端点(308/310/312)，该方程为：

$t_{\max }=\underset{t}{\min }{T}_i\left(t\right)---\left(3\right)$

因为找到函数的极小值是公知的问题，所以受益于此公开的本领域的技术人员已知许多完成此问题的方法。因此，通过将时间-慢度图投影到时间轴上并且在地层的每个水平面上找到的每个分量(302/304/306)的时间端点(308/310/312)，可以定义对应于感兴趣分量的时间域中的窗口。

根据本发明的一个方面，感兴趣分量是套管(图1中的104)。因此，为了检测套管，针对对应于套管(图1中的104)的期望值的慢度值将相似度图投影到时间轴上。对于套管(图1中的104)的所期望的慢度值是已知的，并且可以由受益于此公开的本领域的技术人员容易地确定。因此，用户可以设置所期望的套管慢度。应该理解这里所描述的加窗(windowing)过程不限于套管检测，并且也可以被用来将窗口施加到任何感兴趣信号(压缩的、剪切的或其它信号)。然而，根据本发明的一些方面，将该加窗过程应用到套管信号。

在检测到套管(或其它感兴趣分量)的时间位置之后，根据本发明的一个方面，可以从声波数据中将其滤波。然而，存在一种可能性，即以上所定义的窗口可能具有随套管信号一起嵌入的其它信号。因此，在对套管到达信号(或任何其它感兴趣信号)滤波之前，期望确定在窗口区域中存在多少其它分量。

因此，为了确定窗口内其它信号(表示其它分量)的数目，可以定义一个或多个特征值和特征向量。根据本发明的一个方面，将观察向量定义为y，具有在水平面z由工具(图1中的100)所记录的数据。此定义假设观察向量是独立的，具有零平均值并且高斯随机向量具有与相关矩阵相同的协方差矩阵。这些观察向量可以包括白噪声和具有秩Ns的协方差矩阵的独立信号分量，其中Ns是接收机(R，图1)输出中出现的信号的数目。L复值(在频域中工作)观察向量yl，...，yL的联合分布为：

$p(y1,....,\mathrm{yL}|\mathrm{\ξ})=\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Π}}}\frac{1}{\det \left[\mathrm{\πK}\left(\mathrm{\ξ}\right)\right]}\exp [-y_l^{\′}{K}^{-1}\left(\mathrm{\ξ}\right)y_l]---\left(4\right)$

其中K表示协方差矩阵的估计，ξ表示模型的各种参数(特征值、特征向量和方差)。使用如下方程定义的极小值描述长度(MDL)判据(criterion)，来计算数据中出现的源(信号分量)的数目，该方程为：

$\mathrm{MDL}\left(N_s\right)=-\ln p(y_1...y_L|\widehat{\mathrm{\ξ}}\mathrm{ML})+$

$\frac{1}{2}{N}_S(2M-N_s+1)\ln L---\left(5\right)$

最小化该判据的Ns的值变成对空间白噪声场中存在的信号数目的估计。由于噪声，可以用此技术估计的源的最大数目是M-1，即源的数目减1。当相干信号存在时，此最大数目可能小一些。

因为已知源的数目，所以可以按如下方程估计噪声的方差，该方程为：

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{1}{M-1}\underset{i=\mathrm{Ns}+1}{\overset{M}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}_i---\left(6\right)$

理论中，如果窗口中只有一个信号，那么除了与所考虑的信号相关的那个特征值之外的所有特征值将为0。然而，实际中，一般不是这种情况，并且对于源数目的了解将给出音波数据中存在的分量的数目的指示。

在估计窗口中存在的源的数目之后，很容易计算与感兴趣信号相关的特征值的数目。当感兴趣信号是套管信号时，源的数目提供仅与套管信号相关的特征值的最大数目，因为加窗受限于所预期的套管的到达。因此，根据本发明的一些方面下一步在于定义重建套管到达信号(或其它感兴趣信号)所必需的特征值的数目。由于加窗，被加窗的区域中的主信号被认为是套管的信号，所以主特征值λ_l将与套管的主信号有关。下面所示出的判据是估算特征向量φ_i的能量随主信号(即，与λ_l有关)如何变化的一种方法。

当变化高于10％时，认为该特征向量与噪声有关，以后将不用于重建感兴趣信号。此外，因为先前已经计算出源指示(source indication)，所以之后所执行的测试的数目非常小，从而促使快速选择重构所需的特征值/特征向量的数目。在此过程的结尾，知道了与套管到达相关的特征值/特征向量的数目。因此，可以重建套管信号并从原始音波数据将其去除。在选择与套管到达y有关的特征值的数目之后，可以按下面的方程重构套管信号 该方程为：

$\tilde{y}=\underset{i=1}{\overset{N_y}{\mathrm{\Σ}}}{C}_i{\mathrm{\φ}}_i,---\left(8\right)$

C_i定义如下：

C_i＝y^Tφ_i，                     (9)

φ_i表示根据协方差矩阵的计算所获得的特征向量。当重构套管信号时，可以将其从原始数据减去。应该理解可以根据以上方法从数据集检测、重构和去除来自任何数据源的任何信号，并且套管信号只是示例性的。

根据本发明的一些方面，在对来自原始数据的已重构的套管信号(或其它信号)进行滤波之后，可以执行第二相似度法处理以估算套管后面的地层(图1中的104)的压缩和/或剪切慢度。在此第二相似度法过程中，自动选择用于处理的滤波器频带以便从音波数据去除所有其它可能剩余的套管模式。可以使用以下讨论的两个不同种类的信息来选择滤波器频带。

根据本发明的一个方面，套管模式可以根据套管尺寸、流体慢度和地层慢度的函数建模。该模型提供了对不同可能结构的套管信号的频率的估计。然而，取决于由地层中的发射机所发出的源信号而激发(excite)不同套管信号模式，即如果源信号没有激发特定模式，就不需要对其进行滤波。因此，选择适合的滤波器频带可以包括考虑源标记图信息(source signatureinformation)。源信号和模式的建模和考虑的原理是找到最小化将在声波数据中被找到的感兴趣分量的模式的能量的滤波器频带，而同时保持足够的能量以保证从数据中获得期望的信号(在套管井眼中，为地层信号)。

因此，为了选择正确的滤波器频带，需要分析音波或声波信号。在一个探测器(sensor)处所记录的音波信号可以表示如下：

R(t)＝S(t)*[F(t)+P(t)]             (10)

其中R(t)、S(t)、F(t)、P(t)分别是所记录的信号、源信号、地层和套管激励函数。为了简化该问题，可以假设地层的传递函数是δ函数。因此，在频率域中进行转换之后，该表达式变成：

R(ω)＝S(ω)*[1+P(ω)]             (11)

如上所述，根据本发明的一个方面，期望最小化套管模式的能量(或其它分量模式)，这可以通过对乘积E＝S(ω)P(ω)进行滤波来完成。然而，必须保持与地层自身和其它期望的信号相关的信号，并且其优选地通过滤波器频带被最低限度地减小。因此，可以考虑两种情形，第一种并且最简单的情况可能是当套管信号没有与期望的地层频带相互作用时。在这种情况下，可以使用标准频带。然而，如果套管模式干扰地层的频带，问题将变得更加复杂，因为必须在对某一频带中的套管信号进行滤波和保持地层信号之间进行折衷。可以使用的一个判据是基于通过计算如下方程所定义的量E_band而得到的套管模式信号能量，该方程为：

$E_{\mathrm{band}}=\frac{{\∫}_{{\mathrm{\ω}}_1}^{{\mathrm{\ω}}_2}{\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2\mathrm{d\ω}}{{\∫}_0^{\∞}{\left|S\left(\mathrm{\ω}\right)\right|}^2\mathrm{d\ω}}---\left(12\right)$

其中ω₁和ω₂被选择用于滤波的频带，S是发送机(图1中的T)在地层中所发出的音波源信号。如果套管模式没有干扰所预期的地层信号，那么比值为1并且应用标准滤波器频带。当套管模式干扰所预期的地层信号时，为了使套管信号的影响最小化并且保持足够的能量以用于处理地层数据，可以选择ω₁和ω₂使得E_band大于约0.3，优选地大于约0.5。在E_band比值约为0.5处，同时达到对套管信号进行滤波而保持地层信号的两个目的二者。因此，滤波器的频带由ω₁和ω₂的值来限定。根据本发明的一些方面可以对于不同的结构计算ω₁和ω₂的值以建立查阅表。受益于此公开本领域的技术人员可以容易地建立查阅表。在对于套管的本情况下，查阅表可以包括许多或所有不同的可能套管方案(不同的地层，泥浆速度和套管尺寸等的组合)，以便避免在测井过程中计算ω判据，并且最小化测井操作中所需的用户输入的数目。可以根据应用同样地建立其它感兴趣信号的其它查阅表。图3通过流程图示出上述的自动滤波器频带选择方法的原理。此外，图4通过流程图示出用来通过套管井计算地层慢度和/或从音波数据去除套管信号的一种方法的步骤。然而，应该理解图3和图4的流程图本质上是示例性的，并且根据本发明的一些方面可以使用较少的和/或附加的步骤，并且本发明不限于图3和图4的图示。如先前所述，该方法既不限于音波数据，也不限于对套管信号的滤波。根据本发明的方法可以对来自任何数据集的任何信号进行滤波。旨在由所附权利要求限定本发明的范围。

示例

已经将上述的方法实施在实际的声波数据上，下面给出了其中的一些结果。将上述的方法的一个示例应用到在套管井中用偶极音波图像仪(Dipolesonic imager)所记录的真实数据。参照图6，第一轨迹(track)(600)表示相干点曲线。邻近第一轨迹(600)也示出了第二轨迹(602)。分别对于当出现在测井曲线(608)中的剪切和压缩到达信号，第一和第二轨迹(600和602)组合起来表示相干峰(605)的谱。第三轨迹(604)表示在已经从数据去除套管信号之前的慢度投影，并且第四轨迹(606)是如以上所解释的在去除套管信号之后慢度投影的结果。

如图6中所示，当地层的压缩信号不连续并仅出现低相干性时，测井曲线(608)上出现强的并且相干的到达(610)。然而，在根据本发明的方法处理音波数据后，已经成功地去除了套管到达信号(610)。而且，压缩到达信号(612)的相干性已经极大地增加，使得对测井曲线(608)的解释比现有处理技术允许的简单得多。

接下来将参照图7，示出将该方法应用于确定如上所述的套管井后面的地层慢度的另一示例。和图6一样，测井曲线(708)示出通过套管所记录的单极P-wave和S-wave(压缩和剪切波)数据。从本示例的第二轨迹(704)应该认识到，具有低相干性和不连续的测井曲线(708)的套管到达信号(710)和压缩到达(712)不可能提供通过套管的压缩慢度(712)的估算。然而，在根据上述的方法处理音波数据之后，套管到达信号(710)消失，同时在第三轨迹(706)上的压缩慢度(712)的相干性和连续性得到显著提高并且可以使用。对于其他数据类型和其它感兴趣的分量可以达到类似的结果。

以上的描述和附图给出了用于自动处理声波波形的一套方法和装置。该处理方法可以包括自动划分(zoning)感兴趣分量信号(在以上示例中，套管到达信号)，计算相似度，而将该声波波形数据投影到时间域上。该投影产生对时间域中分量信号到达的估计以及其时间端点。此外，可以使用自动特征值分析和选择来滤波分量信号到达。自动选择与分量到达相关的特征值/特征向量，以允许分量信号的重构。跟随分量信号的重构之后，从数据将其去除是很简单的。当从数据去除分量信号时，通过使用利用建模和源标记图上的信息所定义的自动滤波器频带可以施加第二相似度法处理。该处理的最终结果是更清楚的数据(在以上的示例中的自动位于套管后面的地层压缩慢度和剪切(当可能时))估算。

已经给出前面的描述仅用于说明和描述本发明。意图不是穷举或将本发明限制为所公开的任何精确的形式。按照以上的教学许多修改和改变是可能的。

为了最好地解释本发明的原理和其实际应用，选择并描述了优选的实施例。前面的描述意图是使本领域的其他技术人员、能够在各种实施例中并以适合于所预期的特殊用途来最好地利用本发明。意图是本发明的范围由后面的权利要求所限定。

Claims (53)

1.一种分离和/或去除感兴趣信号的方法包括：

用具有至少一个发送机和至少一个接收机的工具来生成声波；

通过计算包括感兴趣信号的第一相似度并且将该第一相似度投影到时间域，从由所述至少一个接收机所接收的声波波形数据对感兴趣信号进行自动滤波；以及

对经自动滤波的声波波形数据进行相似度法处理。

2.根据权利要求1的方法，其中使用局部极小值来获得相似度的时间端点。

3.根据权利要求1的方法，其中将声波波形数据投影到时间域包括指示所记录的波形的不同分量的到达时间。

4.根据权利要求3的方法，还包括通过在对应于不同分量的不同相对极大值之间检测局部极小值来估算分量的时间端点。

5.根据权利要求1的方法，其中自动滤波还包括定义包含感兴趣信号的窗口。

6.根据权利要求5的方法，其中定义窗口还包括定义最佳滤波频带以去除感兴趣信号的其它模式。

7.根据权利要求6的方法，还包括将窗口施加到声波波形数据并且在窗口中定义一些信号。

8.根据权利要求6的方法，还包括定义一些与感兴趣信号有关的特征值和特征向量并且重建感兴趣信号。

9.根据权利要求8的方法，还包括从声波波形数据减去重建的感兴趣信号。

10.根据权利要求1的方法，其中声波波形数据是音波数据。

11.根据权利要求1的方法，其中感兴趣信号是井眼中的套管信号。

12.根据权利要求1的方法，其中感兴趣信号是由井眼所横贯的地层的压缩信号。

13.一种从声波数据去除一个或多个感兴趣信号的方法，包括：

将声波数据投影到时间轴上；

检测一个或多个感兴趣信号的时间位置；和

从声波数据对一个或多个感兴趣信号进行滤波。

14.根据权利要求13的方法，其中滤波还包括对一个或多个感兴趣信号加窗。

15.根据权利要求14的方法，还包括使用统计判据来自动确定窗口中存在多少分量。

16.根据权利要求15的方法，还包括定义与分量相关的一些特征值。

17.根据权利要求16的方法，还包括重建一个或多个感兴趣信号。

18.根据权利要求17的方法，还包括从声波数据去除一个或多个感兴趣信号。

19.根据权利要求18的方法，还包括对具有所去除的一个或多个感兴趣信号的声波数据进行相似度法处理，以估算套管后面的地层的压缩和剪切慢度。

20.根据权利要求13的方法，其中所述一个或多个感兴趣信号包括套管的到达信号。

21.根据权利要求20的方法，其中将声波数据投影到时间轴上还包括投影与已知的套管的慢度值相对应的慢度值。

22.根据权利要求13的方法，其中声波数据还包括相似度图。

23.一种确定套管井中的地层慢度的方法包括：

从发送机接收声波波形数据；

基于被投影到时间域的声波波形数据来计算第一相似度；以及

使用自动特征值分析和选择从声波波形数据中对感兴趣信号进行滤波。

24.根据权利要求23的方法，其中感兴趣信号是套管到达信号。

25.根据权利要求23的方法，还包括对所滤波的数据计算第二相似度，以获得通过套管的地层的压缩和剪切慢度。

26.根据权利要求23的方法，其中计算第一相似度还包括在每个水平面定义信号的到达时间。

27.根据权利要求23的方法，其中滤波还包括定义窗口以根据投影到时间域中的第一相似度的计算结果来提取感兴趣信号。

28.根据权利要求27的方法，其中滤波还包括将窗口施加到声波波形数据。

29.根据权利要求27的方法，其中滤波还包括定义一些存在于窗口中的信号。

30.根据权利要求29的方法，其中滤波还包括定义一些与存在于窗口中的信号有关的特征值和特征向量。

31.根据权利要求30的方法，其中由协方差矩阵的计算来获得特征向量。

32.根据权利要求31的方法，其中滤波还包括重建感兴趣信号。

33.根据权利要求32的方法，其中滤波还包括从声波波形数据减去重建的感兴趣信号。

34.根据权利要求33的方法，其中滤波还包括定义滤波器频带以便从声波波形数据去除所有其它可能的感兴趣信号的模式。

35.根据权利要求34的方法，其中定义滤波器频带还包括：

将可能的感兴趣信号的模式与来自发送机的信号谱相比较；并且

如果在感兴趣信号模式和来自发送机的信号谱之间没有干扰性，那么应用标准频率滤波器；

如果在感兴趣信号模式和来自发送机的信号谱之间有干扰性，那么定义和应用滤波器频带以便从声波波形数据自动去除所有其它可能的剩余感兴趣信号的模式。

36.根据权利要求34的方法，其中定义滤波器频带还包括定义两个频带使得E_band值大于或等于30％。

37.根据权利要求36的方法，其中E_band值大于或等于50％。

38.一种确定套管井中地层慢度的方法，包括：

用发送机生成声波；

使用至少一个接收机接收声波并且生成声波原始数据；

在慢度-时间域中计算感兴趣的到达的相似度；

将相似度图投影到时间轴上；

定义窗口尺寸以提取感兴趣信号的到达；

将窗口施加到原始数据以定义加窗的数据集；

使用统计方法在加窗的数据中定义一些源；

定义一些与感兴趣信号的到达相关的特征值和特征向量；

重建感兴趣信号的到达；

从原始数据减去重建的感兴趣信号的到达以产生已处理的数据集；

定义频率滤波器带；以及

使用频率滤波器带对已处理的数据集进行相似度法处理。

39.根据权利要求38的方法，其中感兴趣信号的到达包括套管信号。

40.一种用于确定套管井眼中的地层慢度的装置，包括：

至少一个声波发送机；

至少一个声波接收机；

处理器，耦合到声波源、声波接收机、或二者，并且被编程以部分通过将第一相似度图投影到时间轴上来从由至少一个声波接收机所接收的声波数据中对感兴趣的到达信号进行自动滤波，并且对被自动滤波的声波数据施加相似度法处理。

41.根据权利要求40的装置，其中感兴趣的到达信号包括套管信号。

42.根据权利要求40的装置，其中处理器被编程为：

在慢度-时间域中计算感兴趣的到达信号的第一相似度；

定义窗口尺寸以提取感兴趣的到达信号；

将窗口施加到声波数据以定义加窗的数据集；

使用统计方法在加窗的数据中定义一些源；

定义一些与感兴趣分量相关的特征值和特征向量；

重建感兴趣的到达信号；

从声波数据减去重建的感兴趣的到达信号以产生已处理的数据集；

定义声波信号频率滤波器带；以及

使用频率滤波器带对已处理的数据集施加相似度法处理。

43.一种分离和/或去除感兴趣信号的方法包括：

用至少一个发送机来生成压力波，并且用至少一个接收机来接收该压力波；

通过计算包括感兴趣信号的第一相似度并且将该第一相似度投影到时间域，从由所述至少一个接收机所接收的压力波形数据对感兴趣信号进行自动滤波；并且

对经自动滤波的压力波形数据进行相似度法处理。

44.根据权利要求43的方法，其中该压力波包括音波、该压力波形数据包括音波形数据并且该经滤波的压力波型数据包括音波形数据。

45.根据权利要求43的方法，其中该压力波包括地震波、该压力波形数据包括地震波形数据并且该经滤波的压力波型数据包括地震波形数据。

46.根据权利要求43的方法，其中该压力波包括超声波、该压力波形数据包括超声波形数据并且该经滤波的压力波型数据包括超声波形数据。

47.根据权利要求43的方法，其中使用局部极小值来获得相似度的时间端点。

48.根据权利要求43的方法，其中将压力波形数据投影到时间域包括指示所记录的波形的不同分量的到达时间。

49.根据权利要求43的方法，其中自动滤波还包括定义包含感兴趣信号的窗口。

50.根据权利要求49的方法，其中定义窗口还包括定义最佳滤波频带以去除感兴趣信号的其它模式。

51.根据权利要求50的方法，还包括将所述窗口施加到压力波形数据并且在窗口中定义一些信号。

52.根据权利要求50的方法，还包括定义一些与感兴趣信号有关的特征值和特征向量并且重建感兴趣信号。

53.根据权利要求52的方法，还包括从压力波形数据减去重建的感兴趣信号。

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