CN103852798A - 井孔斯通利波的慢度测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及井孔斯通利波的慢度测量方法。在单极子声波测井中，由于井眼尺寸变化、裂缝和地层参数变化造成斯通利波的反射现象非常明显，这些反射波对斯通利波的慢度提取是一种干扰，造成较大误差，本发明通过采用频率-波数域方法对阵列波形进行滤波，从而消除了反射斯通利波，由此减少慢度测量误差，提高测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种井孔斯通利波的慢度测量方法，特别涉及一种消除反射斯通利波，改善斯通利波的慢度测量精度的方法。
背景技术
在油气勘探声波测井中，测量地层中声波的速度具有重要的意义。在测量地层的声波中常利用斯通利波，斯通利波是在两种不同介质的半空间体的交界面上传播的波。由于斯通利波在井中传播，而且对井壁界面的情况非常敏感，所以利用斯通利波能够有效地识别开口裂缝、地层渗透率等。
目前常用的测量斯通利波速度的方式是用单极子换能器发射声波，用8个或更多声学换能器接收并采集波形，采用慢度-时间相关（参考文献1）、N次根方法（参考文献2）对波形进行分析来计算慢度值。然而由于实际地层的非均匀性，井眼尺寸的突变和裂缝的存在，斯通利波在传播的过程中会发生反射，这些反射波将叠加在直达斯通利波上，影响斯通利波的相关性（特别是在数据质量不好的情况下），降低慢度提取方法的精度。消除这些反射将提高斯通利波的测量精度。
发明要解决的课题
目前斯通利波的波场分离技术有中值滤波（参考文献1）、f-k滤波（参考文献2）等，利用这些波场分离技术将直达斯通利波与反射斯通利波分离。可是在现有技术中，在将直达斯通利波和反射斯通利波分离之后，仅利用获取的反射斯通利波来评价地层裂隙。此外，在现有的利用斯通利波的慢度估计的方法中，在计算斯通利波慢度时仍使用含有反射波干扰的斯通利波，由此存在慢度的估计精度差的问题。发明人基于上述现有情况，发现通过消除反射斯通利波、利用直达斯通利波能够提高井孔斯通利波慢度的测量精度，由此实现了本发明。
参考文献1：Kimball,Christoper V., Marzetta,Thomas L.: Semblance processing of borehole acoustic array data: Geophysics, Vol. 49, Number 3, March 1984, 274-281；
参考文献2：McFadden,P.L., Drummond,B.J., Kravis,S.: The Nth Root Stack: Theory, applications, and examples: Geophysics, Vol. 51, Number 10, October 1986, 1879-1892。
发明内容
本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种井孔斯通利波的慢度测量方法。
本发明的井孔斯通利波的慢度测量方法，包括：
滤波步骤，对测量阵列波形进行频带低通滤波；
频率波数域变换步骤，对通过所述滤波步骤获得的斯通利波的阵列波形进行二维傅里叶变换，将其变换到频率波数域；
反射斯通利波消除步骤，对通过所述频率波数域变换步骤获得的斯通利波的频率波数域幅度谱中位于第一/三象限的信号的幅度赋予零；
时间空间域变换步骤，对通过所述反射斯通利波消除步骤消除了反射斯通利波的频率波数域幅度谱信号进行二维反傅里叶变换，获得消除了反射斯通利波后的斯通利波阵列波形；以及
慢度估计步骤，利用所述消除了反射斯通利波后的斯通利波阵列波形进行慢度估计。
发明的效果
通过本发明的井孔斯通利波的慢度测量方法，消除了反射斯通利波，从而提高了斯通利波慢度测量的精度。
附图说明
图1是表示单极子声波仪器测量原理的图。
图2是表示接收器接收到的包含斯通利直达波和斯通利反射波的仿真波形数据的图。
图3 是表示接收器阵列接收到的包含斯通利直达波和斯通利反射波的仿真阵列波形的图。
图4 是表示通过二维傅里叶变换而变换到频率波数区域的斯通利波的频率-波数域幅度谱的图。
图5是表示原始波形与消除了反射斯通利波后的阵列波形的比较图。
图6是表示使用相似相关法对频率-波数域滤波前后的阵列波形进行处理得到的相关系数曲线的一个例子的图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
图1是表示单极子声波仪器测量原理的图。发射器T产生的斯通利波沿井眼轴向传播，被8个接收器（R1，R2，…，R8）依次接收。井眼尺寸、地层参数变化和裂缝均会引起斯通利波的反射，图中向下的箭头表示反向传播的斯通利波，向上的箭头表示正向传播的斯通利波。
图2表示例如在接收器和发射器距离为12ft（英尺）的情况下，当仪器沿井眼运动时接收器R1接收到的仿真波形数据，从中可较直观看出反射波，由于这些反射波的干扰，从而影响阵列波形的相关性。
图3表示测井仪器在某一深度时8个接收器的波形图的例子，从下至上对应第1个接收器R1至第8个接收器R8，第1个接收器R1和发射换能器T的距离例如为12ft，各接收器R1~R8彼此之间的间距为0.5ft。从图中明确可见，在该波形图中不仅包含从发射器直达的斯通利波，还包括反射的斯通利波。
在以下详细说明本发明的测量井孔斯通利波的处理方法。
首先，对单极子阵列波形进行频带低通滤波，摒弃频率较高的纵波和横波，只保留斯通利波。在这里能够采用各种低通滤波的方法，只要能够滤出斯通利波即可。
接着，用公式（1）对斯通利波的阵列波形进行二维傅里叶变换，变换到频率波数域。
在这里，u(t,z)为不同接收器接收的斯通利波的阵列波形，U（f,k）表示斯通利波的频率波数域的幅度谱信号，z为发射器与接收器的距离，k是波数、t是时间、f是频率，该变换用快速傅里叶变换实现。
图4示出经由该处理而获得的斯通利波的频率-波数域幅度谱。在图4中，横坐标为波数，纵坐标是频率，正向传播的斯通利波在二/四象限，反向传播的斯通利波在一/三象限。为了消除反向传播斯通利波，只要使一/三象限中的反向传播的斯通利波的幅度为零即可。具体来说，U（f,k）是二维数组，直接给数组元素赋值0即可。
然后，对消除了反向传播斯通利波的频率-波数域幅度谱信号，利用公式（2）进行二维反傅里叶变换，变换到时间-空间域来获得消除了反射斯通利波后的斯通利波的阵列波形。
该阵列波形是消除了反射斯通利波后阵列波形，在图5中示出原始波形与消除了反射斯通利波后的阵列波形的比较图，其中，实线表示含有反射斯通利波的阵列波形，点线表示消除了反射斯通利波后的阵列波形，从图中明确可见，通过本发明的处理，大幅减少了反射斯通利波。
然后，利用滤波后的斯通利波u’(t,z)通过相似相关法或N次根方法进行慢度估计。
在图6中示出使用相似相关方法对频率-波数域滤波前后的阵列波形进行处理得到的相关系数曲线的一个例子，横坐标为慢度，纵坐标是该慢度下的相关系数，该相关系数是0和1之间的实数，1表示完全相关。相关系数最大值对应的该斯通利波的慢度，相关系数越大表明数据质量越好，波形相关性越好，得到的慢度精度越高。其中实线为原始无反射波的处理结果，最大相关系数0.98，慢度为225.6us/ft，虚线时有反射波的处理结果，最大相关系数0.95，慢度微234.0 us/ft，点线是滤波后的处理结果，最大相关系数0.98，慢度微225.9 us/ft。很明显滤波后的相关性要比存在反射干扰时的相关性好，且慢度与原始的偏差也较小。
Claims (2)
1.一种井孔斯通利波的慢度测量方法，其中，包括：
滤波步骤，对测量阵列波形进行频带低通滤波；
频率波数域变换步骤，对通过所述滤波步骤获得的斯通利波的阵列波形进行二维傅里叶变换，将其变换到频率波数域；
反射斯通利波消除步骤，对通过所述频率波数域变换步骤获得的斯通利波的频率波数域幅度谱中位于第一/三象限的信号的幅度赋予零；
时间空间域变换步骤，对通过所述反射斯通利波消除步骤消除了反射斯通利波的频率波数域幅度谱信号进行二维反傅里叶变换，获得消除了反射斯通利波后的斯通利波阵列波形；以及
慢度估计步骤，利用所述消除了反射斯通利波后的斯通利波阵列波形进行慢度估计。
2.根据权利要求1所述的井孔斯通利波的慢度测量方法，其中，
在所述慢度估计步骤中，利用相似相关法或N次根法。
Priority Applications (1)
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