CN102094637B - 一种数字声波首波检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于声波测井领域，具体涉及一种数字声波首波检测方法。目前声波首波检测方法为门槛法，由算法确定一个固定门槛值Vs，或由操作员输入门槛值Vs，该方法中，门槛值的确定限制了检测首波正确性。一种数字声波首波检测方法，其步骤为：1)初始化；2)选择合适的波列的Tf和Ts；3)限定各波列首波时间检测范围；4)计算各波列首波门槛值Vs；5)检测各波列首波时间T1；6)最小二乘法拟合各波列首波时间直线；反推理论首波时间并比较；7)各波列首波时开始查找小于门槛值Vs的采样Td；8)在T与Td之间查找最大采样为首波位置。本发明检测出的声波首波准确性高。

Description

一种数字声波首波检测方法

技术领域

本发明属于声波测井领域，具体涉及一种数字声波首波检测方法。 

背景技术

当前声波首波检测方法一般为门槛法，由算法确定一个固定门槛值Vs，或由操作员输入门槛值Vs，检测首波时全波列数据从头开始与该门槛值Vs逐一顺序比较，当检测到第一个大于门槛值Vs的数值Vm时，则认为Vm所在的波为首波(参见图1)。数字声波一般有多道波形，每道波形均按此方法一一检测到各自的首波，为计算旅行作参考。 

该方法中，门槛值的确定限制了检测首波正确性，在变化大的地层中首波幅度变化也大，如果门槛值确定的不合理，就可能越过真正的首波，把次波当首波；如果基线干扰大时，又可能将基线干扰当成首波。而每道波形各自检测首波，当有一道或多道波形出错时，相应的首波也检测错误，这些均为计算旅行提供错误的首波参考，导致旅行时间计算错误。 

发明内容

本发明的目的是避免上述缺点，提供一种检测准确的数字声波首波检测方法。 

本发明的技术方案：1、一种数字声波首波检测方法，数字声波首波检测方法，包括如下步骤： 

1)、初始化； 

2)、选择合适的波列的Tf和Ts； 

3)、限定各波列首波时间检测范围； 

4)、计算各波列首波门槛值Vs； 

5)、检测各波列首波时间T1； 

6)、最小二乘法拟合各波列首波时间直线，反推理论首波时间并比较； 

在合理的±σ范围，以检测到的首波计算； 

不在范围内，另三列波首波时间重新拟合并反推该波列首波时间； 

7)、各波列首波时开始查找小于门槛值Vs的采样Td； 

8)、在T与Td之间查找最大采样为首波位置。 

本发明的优点检测出的声波首波准确性高。 

附图说明

图1是目前声波首波检测方法示意图； 

图2是本发明的程序流程图； 

图3是本发明的数字声波声系结构示意图； 

图4是本发明的数字声波接收到的波形。 

具体实施方式

参见图2：本发明的步骤为：1)、初始化； 

2)、选择合适的波列的Tf和Ts； 

3)、限定各波列首波时间检测范围； 

4)、获取各波列首波门槛值Vs； 

5)、检测各波列首波时间T1； 

6)、最小二乘法拟合各波列首波时间直线，反推理论首波时间并比较； 

在合理的±σ范围，以检测到的首波计算； 

不在范围内，另三列波首波时间重新拟合并反推该波列首波时间； 

7)、各波列首波时开始查找小于门槛值Vs的采样Td； 

8)、在T与Td之间查找最大采样为首波位置； 

参见图3，图4： 

1、限定首波范围 

因声波在地层中传播速度有一定的规律，发射端T至各接收端Ri的距离确定，最快速地层和最慢速地层中声波从T至R1的旅行时间分别为Tf和Ts，均为固定值，源距最短的波形在Tf至Ts的时间范围内查找首波(假设该首波位置在T1位置)；R2接收端接收的波形也因源距确定，与最短源距的旅行时间相比较，应在T1前后T1至Th范围内查找首波。依次类推，下一接收端接收的波形均以上一道波形的首波为基础，在上一道波形首波位置前后一定范围内查找首波。 

2、采用动态门槛值寻找首波 

从采样的起始点到首波位置为基线，一般叠加了噪声，将干扰首波的判断(如图1)，确定科学的门槛值成为首波检测是否正确的关键。从基线采样N个样本点，x₁、x₂、x₃…x_n，得到基线均值 

$\stackrel{\‾}{X}=\frac{1}{n}\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{x}_i$

根据贝塞尔方程可确定检测门槛值 

$S={\left[\frac{1}{n-1}\underset{i-1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(X_i-\stackrel{\‾}{X})}^2\right]}^{\frac{1}{2}}$

Vs＝                                                   +αS 

其中α为扩展不确定度。该值直接影响门槛值的确定，门槛值过小，可能将基线干扰当误判成首波，而门槛值过大，又可能将次波当成首波，造成首波位置跳跃。 

3、各道波形的首波合理化检测 

实际测井时，井下环境复杂，首波幅度及首波到达时间的变化，以及基线噪声都将导致首波位置检测不正确。如图2所示，4个接收探头R接收发射探头T的信号，各源距固定，声波到达相邻接收探头的时间具有相关性，利用这一相关性可校正一些检测错误的首波。 

根据检测到的首波T1，T2，T3，T4，按最小二乘法的原理，拟合得到一条直线 

T＝aL+b 

其中L为波列数，T为该波列理论首波到达时间。以该直线反推得到理论各波列的理论首波时间T1’、T2’、T3’、T4’，TL’与TL之间存在一定的差距，该差距应在TL的±σ时间内变化，如果超出这一范围，L波列的首波有可能检测出错，将另三列波的首波时间重新拟合一条直线 

T’＝a’L+b’ 

错误波列的首波以该方程反推得到首波位置。 

Claims (1)

1.一种数字声波首波检测方法，数字声波首波检测方法，包括如下步骤：

1）、初始化；

2）、选择合适的波列的Tf和Ts；

3）、限定各波列首波时间检测范围；

4）、计算各波列首波门槛值Vs；

其中，采用动态门槛值寻找首波，从采样的起始点到首波位置为基线，从基线采样N个样本点，x₁、x₂、x₃…x_n，得到基线均值

根据贝塞尔方程可确定检测门槛值

其中α为扩展不确定度；

5）、检测各波列首波时间Tl；

6）、最小二乘法拟合各波列首波时间直线，反推理论首波时间并比较；

在合理的±σ范围，以检测到的首波时间计算；不在范围内，另三列波

首波时间重新拟合并反推该波列首波时间；

7）、各波列首波时开始查找小于门槛值Vs的采样Td；

8）、在步骤6中确定的首波时间与Td之间查找最大采样为首波位置；

其中，所述的Tf为最快速地层声波从T至接收探头R1的旅行时间；

所述的Ts为最慢速地层声波从T至接收探头R1的旅行时间；

所述的σ为偏差时间；

所述的T为发射端。