CN104481526A - 一种双交叉偶极子测井方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双交叉偶极子测井方法，包括：在与轴线垂直的第一平面和第二平面内分别设置四个交叉偶极发射换能器，且两组交叉偶极发射换能器中任一交叉偶极发射换能器的角度间隔为(2n+1)×45度，n＝0，1，2，3；第一、二组接收换能器阵列分别包括等间距的4×N个接收单元，N＝1,2，第一、二组接收换能器阵列中任一接收单元分别与第一、二平面内的任一交叉偶极发射换能器的角度间隔为n×90度；两组接收换能器阵列分别接收两组交叉偶极发射换能器发射的信号得到两组数据信号。因此，通过两组偶极发射换能器和两组接收换能器阵列，通过对每组数据进行简单处理，能快速可靠地确定各向异性参数。

Description

一种双交叉偶极子测井方法

技术领域

本发明涉及地层勘测技术领域，尤其涉及一种双交叉偶极子测井方法。

背景技术

在油气勘测领域中，由于非常规油气勘测的开发越来越受重视，因此，在油气开发之前测井，对地层裂缝和地应力的定量评定显得越来越重要。交叉偶极子声波测井方法可以较好地探测由裂缝或地应力引起的各向异性，从而交叉偶极子声波测井方法成为非常规油气勘测的重要方法之一。

交叉偶极子测井示意图如图1所示，在测井仪器的某一位置设置四个发射换能器，其中两个发射换能器设置在规定的X、-X方向，另外两个设置在规定的Y、-Y方向，同时，对设置在X和-X方向上加一个极性相反的电压，对相应X、Y方向接收到的信号进行相减，得到同相信号XX和YY，交叉信号XY和YX，通常交叉信号是相同的。

目前，采用正交偶极子测井技术，通过在正交两个方向上布置发射换能器对，以及与发射换能器在同一轴线上的不同位置上放置四个接收换能器，来实现方位各向异性测量。

现有的交叉偶极子测井可以提供4组共3个独立方向的测井速度，在信噪比较高时，通过处理获取各向异性大小和快慢横波方位，为获取评定地应力和裂缝提供手段。

而这些偶极子测井技术至少存在以下缺点：当交叉偶极子的发射换能器与快慢横波的夹角在45度附近时，各向异性较强的介质在四分量数据显示也较弱，不利于各向异性探测和反演，如果利用四个分量的数据同时或部分反演各向异性两个参数，可能会出现方位角的跳变。

发明内容

本发明的目的是在较低信噪比和弱各向异性的情况下，也能较好地探测地层方位的各向异性。

为实现上述目的，本发明提供了一种双交叉偶极子测井方法，所述方法包括：

在测井仪器的第一区域，设置第一组交叉偶极发射换能器，包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第一平面的圆周上；

在测井仪器的第二区域，设置四个第二组交叉偶极发射换能器，包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第二平面的圆周上，并且所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器与第二组交叉偶极发射换能器中任一所述交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为(2n+1)×45度；其中n＝0，1，2，3；所述第二平面与所述第一平面平行；

在测井仪器的第三区域，设置第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列；所述第一组接收换能器阵列和所述第二组接收换能器阵列分别包括等间距分布的4×N个接收单元，其中N＝1或2；所述第一组接收换能器阵列中的任一接收单元与所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90或m×45度,其中m＝0,1,2，……,7；所述第二组接收换能器阵列中的任一接收子阵列与所述第二组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90或m×45度；并且所述第一组接收换能器阵列所在平面与所述第一平面平行，所述第二组接收换能器阵列所在平面与所述第二平面平行；

依次对第一子组交叉偶极发射换能器、第二子组交叉偶极发射换能器、第三子组交叉偶极发射换能器和第四子组交叉偶极发射换能器进行激励，依次产生第一发射信号、第二发射信号、第三发射信号和第四发射信号；其中，所述第一子组交叉偶极发射换能器包括所述第一组交叉偶极发射换能器中夹角互成180度的两个交叉偶极发射换能器；所述第二子组交叉偶极发射换能器包括所述第一组交叉偶极发射换能器中除所述第一子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器；所述第三子组交叉偶极发射换能器包括所述第二组交叉偶极发射换能器中夹角互成180度的两个交叉偶极发射换能器；所述第四子组交叉偶极发射换能器包括所述第二组交叉偶极发射换能器中除所述第三子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器；

所述第一组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第一发射信号和第二发射信号；

所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第三发射信号和第四发射信号。

优选地，在所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第三发射信号和第四发射信号之后，所述测井方法还包括：

对所述第一组接收换能器阵列接收到的所述第一发射信号和第二发射信号，以及所述第二组接收换能器阵列接收到的第三发射信号和第四发射信号进行信号处理，得到第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号；

对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，计算得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度；

根据所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度确定地层各向异性参数。

优选地，所述第一组接收换能器阵列中的4×N个接收单元，每个单元包括四个接收换能器，所述换能器与所述第一组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，且任一接收换能器与所述第一组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度；所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元，每个单元包括四个接收换能器，所述换能器与所述第二组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，且任一接收换能器与所述第二组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度。

优选地，所述对所述第一组接收换能器接收到的所述第一发射信号和第二发射信号，以及所述第二组接收换能器接收到的第三发射信号和第四发射信号进行信号处理，得到第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，具体为：

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第一子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第一同相分量信号、第一交叉相分量信号；

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第二子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第二同相分量信号、第二交叉相分量信号；

将所述第二组接收换能器阵列中，与所述第三子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第三发射信号进行叠加，得到第三同相分量信号；

将所述第二组接收换能器阵列中，与所述第四子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第四发射信号进行叠加，得到第四同相分量信号。

优选地，在所述对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行计算，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度之前，所述测井方法还包括：

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第一子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第一交叉分量信号；

将所述第一组接收换能器中，与所述第二子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第二交叉分量信号；

将所述第二组接收换能器中，与所述第三子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第三交叉分量信号；

将所述第二组接收换能器中，与所述第四子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第四交叉分量信号。

优选地，对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，计算得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度，具体为：

采用波形反演方法和/或滤波、频散校正，对所述第一同相分量信号阵列、第二同相分量信号阵列、第三同相分量信号阵列和第四同相分量信号阵列进行速度或者时差提取，得到所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度。

优选地，在对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行时差提取，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度之后，所述测井方法还包括：

所述第一横波速度与所述第二横波速度相减，并取绝对值得到第一速度差；

所述第三横波速度与所述第四横波速度相减，并取绝对值得到第二速度差。

优选地，所述地层各向异性参数包括快横波速度的大小、慢横波速度的大小和地磁北极所在方向与快横波所在方向的夹角；所述根据所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度确定地层各向异性参数，具体为：

当所述第一速度差大于所述第二速度差时，如果第一横波速度大于第二横波速度，则快横波速度等于所述第一横波速度，慢横波速度等于所述第二横波速度；如果所述第二横波速度大于所述第一横波速度，则快横波速度等于所述第二横波速度，慢横波速度等于所述第一横波速度；或者

当所述第二速度差大于第一速度差时，如果第三横波速度大于第四横波速度，则快横波速度等于所述第三横波速度，慢横波速度等于所述第四横波速度；如果所述第四横波速度大于所述第三横波速度，则快横波速度等于所述第四横波速度，慢横波速度等于所述第三横波速度；

当所述第一速度差和所述第二速度差均为零时，则快、慢横波速度相等，等于所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度或第四横波速度中的任一个横波速速，地层无方位各向异性。

优选地，所述第一组接收换能器所在平面与所述第二组接收换能器所在平面为相互平行的两个平面。

优选地，所述第一组接收换能器所在平面与所述第二组接收换能器所在平面为相互重叠的同一平面。

因此，本发明提供一种双交叉偶极子测井方法，通过两组正交偶极发射换能器，包括角度间隔为(2n+1)×45度，其中n＝0，1,2,3的八个发射换能器；八个接收换能器接收发射信号，可以在较低信噪比和弱各向异性的情况下，较好地探测地层方位的各向异性。同时，可以直接给出地层各向异性的大小，也可以将各向异性方位角与各向异性较强的一组偶极子同相分量的夹角范围控制在45度的变换范围内，通过处理方法，快速可靠地确定方位角。

附图说明

图1为现有技术中交叉偶极子测井结构的示意图；

图2为本发明实施例一提供的一种双交叉偶极子测井方法的流程图；

图3为本发明实施例二提供的一种双交叉偶极子测井的结构示意图；

图4为本发明实施例二提供的另一种双交叉偶极子测井结构示意图；

图5为双交叉偶极测井X方向、Y方向、X45度方向和Y45度方向的横波速度随X方向与快横波夹角的变化图；

图6为双交叉偶极测井第一速度差的绝对值、第二速度差的绝对值中较大速度差随X方向与快横波方向夹角的变化图；

图7为双交叉偶极测井第一速度差、第二速度差与双交叉偶极测井最大绝对值速度差随X方向与快横波夹角的变化图；

图8为交叉偶极测井第一速度差的绝对值、第二速度差的绝对值与双交叉偶极测井最大绝对值速度差随X方向与快横波夹角的变化图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图2为本发明实施例一提供的一种双交叉偶极子测井方法的流程图。

如图2所示，双交叉偶极子测井具体包括如下步骤：

步骤101，在测井仪器的第一区域，设置第一组交叉偶极子发射换能器。

其中，第一组交叉偶极子发射器包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第一平面的圆周上。

具体地，在同一平面内设置四个性能相等的交叉偶极发射换能器；四个交叉偶极发射器可以具体为第一子组交叉偶极发射换能器和第二子组交叉偶极发射换能器；第一子组交叉偶极发射换能器可以包括第一发射换能器和第二发射换能器；第二子组交叉偶极发射换能器可以包括第三发射换能器和第四发射换能器；第一发射换能器、第二发射换能器、第三发射换能器和第四发射换能器等间距，且依次间隔90度分布。

步骤102，在测井仪器的第二区域，设置四个第二组交叉偶极发射换能器。

其中，第二组交叉偶极子发射器包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第二平面的圆周上，并且所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器与第二组交叉偶极发射换能器中任一所述交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为(2n+1)×45度；其中n＝0，1，2，3；所述第二平面与所述第一平面平行。

具体地，在与第一组交叉偶极发射换能器保持一定距离的一个平行平面上设置性能相等的四个交叉偶极发射换能器；四个交叉偶极发射器可以具体为第三子组交叉偶极发射换能器和第四子组交叉偶极发射换能器；第三子组交叉偶极发射换能器可以包括第五发射换能器和第六发射换能器；第四子组交叉偶极发射换能器可以包括第七发射换能器和第八发射换能器；第五发射换能器、第六发射换能器、第七发射换能器和第八发射换能器等间距，且依次间隔90度分布。

其中，第一发射换能器、第二发射换能器、第三发射换能器和第四发射换能器中任一发射换能器与第五发射换能器、第六发射换能器、第七发射换能器和第八发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为45度、135度、225度或315度。

换句话说，将两组正交偶极发射换能器角度间隔45度设置在两个平面内。

步骤103，在测井仪器的第三区域，设置第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列。

其中，所述第一组接收换能器阵列和所述第二组接收换能器阵列可以分别包括等间距分布的4×N个接收单元，其中N＝1或2；第一组接收换能器阵列中的每个接收单元可以包括四个接收换能器，换能器与所述第一组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，任一接收换能器与所述第一组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度；第二组接收换能器阵列中的每个接收单元可以包括四个接收换能器，换能器与所述第二组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，任一接收换能器与所述第二组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度。

当第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列分别包括等间距分布的四个接收单元时，所述第一组接收换能器阵列中的任一接收单元与所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90度；所述第二组接收换能器阵列中的任一接收单元与所述第二组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90度；并且所述第一组接收换能器所在平面与所述第一平面平行，所述第二组接收换能器所在平面与所述第二平面平行。

其中，第一组接收换能器阵列与第二组接收换能器阵列也可以分别包括等间距分布的八个接收单元，其接收单元与对应组交叉偶极发射换能器中任一交叉偶极发射换能器的角度间隔为m×45度，其中m＝1,2,3……7。在空间允许范围内，第一组接收换能器阵列与第二组接收换能器阵列也可以分别包括等间距分布的4×N个接收单元，其中N为大于2的整数。

具体地，在平行于第一平面的另一个平面内设置第一组接收换能器阵列；第一组接收换能器阵列可以包括四个接收单元；第一组接收换能器阵列中的任意一个接收单元与第一组交叉偶极发射换能器中的任意一个发射换能器的角度间隔可以为0度、90度、180度或270度。在平行与第一平面的另一个平面内设置第二组接收换能器阵列；第二组接收换能器阵列可以包括四个接收单元；第二组接收换能器阵列中的任意一个接收单元与第二组交叉偶极发射换能器中的任意一个发射换能器的角度间隔可以为0度、90度、180度或270度。其中，第一组接收换能器阵列所在平面与第二组接收换能器阵列所在平面为相互平行的两个平面；或者第一组接收换能器阵列所在平面与所述第二组接收换能器阵列所在平面为相互重叠的同一平面。

步骤104，对第一子组交叉偶极发射换能器激励，产生第一发射信号；采用第一组接收换能器阵列中的四个接收单元分别接收所述第一发射信号。

具体地，对第一组交叉偶极发射换能器中互成180度的两个发射换能器，即，第一子组交叉偶极发射换能器中的两个发射换能器施加极性相反的激励信号进行激励，第一子组交叉偶极发射换能器产生第一发射信号；在激励第一子组交叉偶极发射换能器；采用第一组接收换能器阵列中与第一子组交叉偶极发射换能器平行设置的两个接收单元、垂直设置的两个接收单元，分别接收第一子组交叉偶极发射换能器发射的第一发射信号，并进行记录。

步骤105，对第二子组交叉偶极发射换能器激励，产生第二发射信号；采用第一组接收换能器阵列中的四个接收单元分别接收所述第二发射信号。

具体地，对第一组交叉偶极发射换能器中除所述第一子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器，即，第二子组交叉偶极发射换能器中的两个发射换能器施加极性相反的激励信号进行激励，第二子组交叉偶极发射换能器产生第二发射信号；在激励第二子组交叉偶极发射换能器的同时，采用第一组接收换能器阵列中与第一子组交叉偶极发射换能器平行设置的两个接收单元、垂直设置的两个接收单元，分别接收第一子组交叉偶极发射换能器发射的第二发射信号，并进行记录。

步骤106，对第三子组交叉偶极发射换能器激励，产生第三发射信号；采用第二组接收换能器阵列中的四个接收单元分别接收所述第三发射信号。

具体地，对第二组交叉偶极发射换能器中互成180度的两个发射换能器，即，第三子组交叉偶极发射换能器中的两个发射换能器施加极性相反的激励信号进行激励，第三子组交叉偶极发射换能器产生第三发射信号；在激励第三子组交叉偶极发射换能器；采用第二组接收换能器中与第三子组交叉偶极发射换能器平行设置的两个接收单元、垂直设置的两个接收单元，分别接收第三子组交叉偶极发射换能器发射的第三发射信号，并进行记录。

步骤107，对第四子组交叉偶极发射换能器激励，产生第四发射信号；采用第二组接收换能器中的四个偶极发射换能器分别接收所述第四发射信号。

具体地，采用与步骤106相同的激励过程对第二组交叉偶极发射换能器中除所述第三子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器，即，第四子组交叉偶极发射换能器中的两个发射换能器施加极性相反的激励信号进行激励，第四子组交叉偶极发射换能器产生第四发射信号；在激励第四子组交叉偶极发射换能器的同时，采用第二组接收换能器阵列中与第四子组交叉偶极发射换能器平行设置的两个接收单元、垂直设置的两个接收单元，同时分别接收第四子组交叉偶极发射换能器发射的第四发射信号，并进行记录。

步骤108，对所述第一组接收换能器阵列接收到的所述第一发射信号和第二发射信号，以及所述第二组接收换能器阵列接收到的第三发射信号和第四发射信号进行信号处理，得到第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号。

具体地，第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列接收的第一发射信号、第二发射信号和第三发射信号、第四发射信号后分别输出一个具有一定带宽的多频信号波形。

将第一组接收换能器阵列中，与所述第一子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器，分别接收第一发射信号；将与第一子组交叉偶极发射换能器平行设置的接收换能器接收的第一发射信号数据进行叠加，具体为将每个接收单元中平行于第一子组交叉偶极发射换能器接收的第一信号数据进行相减得到相应的同相分量信号，将多个接收换能器得到的同相分量进行叠加得到第一同相分量信号；将与第一子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器接收的第一发射信号数据进行叠加，具体为将每个接收单元中平行于第一子组交叉偶极发射换能器接收的第一信号数据进行相减得到相应的交叉分量信号，将多个接收换能器得到的同相分量进行叠加得到第一交叉分量信号。

将每个接收单元中过仪器中心的两个接收换能器接收到同一发射信号数据进行相减即可得到第一同相分量、第一交叉分量、第二同相分量和第二交叉分量；其中与发射换能器平行的为同相分量，与反射换能器成90度夹角的为交叉分量；

按照得到第一同相分量与第一交叉分量同样的数据处理方式分别得到第二同相分量信号和第二交叉分量信号、第三同相分量信号和第三交叉分量信号、第四同相分量信号和第四交叉分量信号。

其中，得到的第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号、第四同相分量信号、第一交叉分量信号、第二交叉分量信号、第三交叉分量信号和第四交叉分量信号得到的是多频的波形信号。

步骤109，对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行计算，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度。

具体地，在测井仪器中设置第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列时，记录接收换能器之间的距离；接收换能器接收同一个发射源发射的信号，接收换能器接收到发射信号时，由于发射信号经过的路径不同，造成接收信号有一定时延；根据接收信号之间的相关性，得到接收发射信号的时间差；将接收换能器之间的距离与得到的时间差得到横波速度。

将得到的第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行上述计算，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度。

在对第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号的波形进行处理过程中，通常采用波形反演的方法得到横波速度的导数；必要时，也可以对第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号进行滤波和频散校正处理，滤除一些干扰信号。

步骤110，根据所述第一横波速度和第二横波速度、第三横波速度和所述第四横波速度得到第一速度差、第二速度差。

具体地，将第一横波速度与第二横波速度相减后取绝对值，得到第一速度差；将第三横波速度与第四横波速度相减后取绝对值，得到第二速度差。

步骤111，根据所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度确定地层各向异性参数。

具体地，各向异性参数可以包括快横波速度的大小、慢横波速度的大小，以及快横波速度与预设子组交叉偶极发射换能器所在方向的夹角值，即方位角。

当第一速度差和第二速度差均为零时，则快、慢横波速度的大小和方向都为零。在误差允许范围内，当第一速度差与第二速度差都接近零时，表明地层无明显各向异性。

当第一速度差与第二速度差的值比较接近，且都不为零的情况下，快横波速度可以为第一横波速度、第二横波速度中的任一横波速度，慢横博速度为相应的另一横波速度；或者快横波速度可以为第三横波速度、第四横波速度中任一横波速度，慢横博速度为相应的另一横波速度。

如果第一速度差明显大于第二速度差，或者第二速度差明显大于第一速度差时，快横波速度取第一横波速度、第二横波速度或者第三横波速度、第四横波速度中较大的一个横波速度，慢横波速度取第一横波速度、第二横波速度或者第三横波速度、第四横波速度中相对较小的一个横波速度。

在一个具体实施例中，第一速度差大于第二速度差，第一横波速度大于第二横波速度，则快横波速度等于第一横波速度，慢横波速度等述第二横波速度。

在另一个具体实施例中，第一速度差大于第二速度差，第二横波速度大于所述第一横波速度，则快横波速度等于所述第二横波速度，慢横波速度等于所述第一横波速度。

在另外一个实施例中，第二速度差大于第一速度差，第三横波速度大于第四横波速度，则快横波速度等于所述第三横波速度，慢横波速度等于所述第四横波速度。

在其他实施例中，第二速度差大于第一速度差，第四横波速度大于所述第三横波速度，则快横波速度等于所述第四横波速度，慢横波速度等于所述第三横波速度。

其中，快横波速度与预设子组交叉偶极发射换能器所在方向的夹角值可以直接根据快横波速度来确定；其夹角可以具体为+22.5度、+67.5度、+112.5度、+157.5度、-22.5度、-67.5度、-112.5度或-157.5度。

因此，本发明提供一种双交叉偶极子测井方法，通过两组正交偶极发射换能器和两组接收换能器，可以在较低信噪比和弱各向异性的情况下，较好地探测地层方位的各向异性。同时，可以直接给出地层各向异性的大小，也可以将各向异性方位角与各向异性较强的一组偶极子同相分量的夹角范围控制在45度的变换范围内，通过处理方法，快速可靠地确定方位角。

下面根据附图对实施例一提供的一种交叉偶极发射测井方法进行进一步说明。

本发明实施例提供两种双交叉偶极测井装置，来实现实施例一提供的一种偶极测井方法，如图3、4。

图3为本发明实施例二提供的一种双交叉偶极子测井的结构示意图。

图4为本发明实施例二提供的另一种双交叉偶极子测井结构示意图。

如图3所示，该双交叉偶极测井装置包括测井仪器20、第一组交叉偶极发射换能器21、第二组交叉偶极发射换能器22、第一组接收换能器阵列23和第二组接收换能器阵列24。

其中，第一组交叉偶极发射换能器21包括第一子组交叉偶极发射换能器211和第二子组交叉偶极发射换能器212；第一子组交叉偶极发射换能器211与第二子组交叉偶极发射换能器212等间距分布在一个平面上，且第一子组交叉偶极发射换能器211与第二子组交叉偶极发射换能器212的夹角为90度。

第二组交叉偶极发射换能器22包括第三子组交叉偶极发射换能器221和第四子组交叉偶极发射换能器222；第三子组交叉偶极发射换能器221与第四子组交叉偶极发射换能器222等间距分布在一个平面上，且第三子组交叉偶极发射换能器221与第四子组交叉偶极发射换能器222的夹角为90度；且第二组交叉偶极发射换能器22中的任一发射换能器与第一组交叉偶极发射换能器21的角度间隔为(2n+1)×45度；其中n＝0，1，2，3。

第一组接收换能器阵列23和第二接收换能器阵列24；第一组接收换能器阵列23和第二接收换能器阵列24分别包括四个接收单元，每个接收单元包括四个接收换能器(图中未示出)，且分布在一个平面上，其中任一接收换能器与第一组交叉偶极发射换能器21中任一交叉偶极发射换能器的角度间隔分别为0度、90度或者270度；第一组接收换能器阵列23所在平面与第一组交叉偶极发射换能器21所在平面平行；第二接收换能器阵列24所在平面与第二组交叉偶极发射换能器22所在平面平行。第一组接收换能器阵列23共16个接收换能器，第一组接收换能器阵列24共16个接收换能器。

图4所示，该双交叉偶极测井装置包括测井仪器20、第一组交叉偶极发射换能器21、第二组交叉偶极发射换能器22和接收换能器阵列25。

图4提供的双交叉偶极测井装置与图3提供的双交叉偶极测井装置中第一组交叉偶极发射换能器21与第二组交叉偶极发射换能器22的分布相同，不同的是，图4中的接收换能器25包括八个接收换能器，且八个接收换能器所在平面分别平行于第一组交叉偶极发射换能器21所在平面与第二组交叉偶极发射换能器22所在平面，其中，接收换能器阵列25中的八个接收单元，分别包括四个接收换能器(图中未示出)。

根据上述图3提供的双交叉偶极测井装置，对横向同性介质地层进行勘测。在本实施例中，设定第一子组交叉偶极发射换能器211所在方向为X方向；第二子组交叉偶极发射换能器212所在方向为Y方向；第三子组交叉偶极发射换能器221所在方向为X45度方向；第四子组交叉偶极发射换能器222所在方向为Y45度方向。

通过实施例一提供的双偶极测井方法，对第一子组交叉偶极发射换能器(交叉偶极发射换能器211和交叉偶极发射换能器212)中的两个发射换能器施加极性相反的电压，对第一子组交叉偶极发射换能器进行激励，产生第一发射信号；采用第一组接收换能器阵列23中的四个接收单元接收第一发射信号，并记录接收第一发射信号的信号数据；按照同样的方式，对第二子组交叉偶极发射换能器(交叉偶极发射换能器213和交叉偶极发射换能器214)、第三子组交叉偶极发射换能器(交叉偶极发射换能器221和交叉偶极发射换能器222)和第四子组交叉偶极发射换能器(交叉偶极发射换能器223和交叉偶极发射换能器224)进行激励，分别产生第二发射信号、第三发射信号和第四发射信号；在分别激励第二子组交叉偶极发射换能器、第三子组交叉偶极发射换能器和第四子组交叉偶极发射换能器的同时分别采用第一组接收换能器阵列23、第二组接收换能器阵列24和第二组接收换能器阵列24接收第二发射信号、第三发射信号和第四发射信号并分别记录接收的信号数据。

对第一组接收换能器阵列23接收到的第一发射信号进行处理，具体过程为：

对每个接收单元中与交叉偶极发射换能器211和交叉偶极发射换能器212平行设置的两个接收换能器接收到的第一发射信号的数据进行相减得到同相分量信号，将四个接收单元中的四个同相分量进行叠加得到第一同相分量信号；对每个接收单元中的与交叉偶极发射换能器211和交叉偶极发射换能器212垂直设置的两个接收换能器接收到的第一发射信号的数据进行相减得到交叉分量信号，将四个接收单元中的四个交叉分量进行叠加得到第一交叉分量信号；

依照上述描述过程，处理器对第一组接收换能器阵列23接收到的第二发射信号进行处理，得到第二同相分量信号和第二交叉分量信号。

依次分别对第二接收换能器阵列24接收到的第三、四发射信号分别进行处理，得到第三同相分量信号和第三交叉分量信号、第四同相分量信号和第四交叉分量信号。

根据得到的第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号通过采用波形处理得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度。

对得到的第一横波速度和第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度相减得到第一速度差与第二速度差，进而根据第一速度差与第二速度差对地层的快横波和慢横波的大小以及地磁北极所在方向与快横波所在方向的夹角进行判断。对接收换能器接收输出的结果进行处理，得到图5、图6。

图5为双交叉偶极测井X方向、Y方向、X45度方向和Y45度方向的横波速度随X方向与快横波夹角的变化图。

如图5所示，当第一速度差大于第二速度差时，第一横波速度大于第二横波速度，则快横波速度等于第一横波速度，慢横波速度等述第二横波速度；快横波速度与第一子组交叉偶极发射换能器211所在方向的夹角值为22.5度。

相反，如果第二横波速度大于第一横波速度，则快横波速度等于第二横波速度，慢横波速度等于第一横波速度；快横波速度与第一子组交叉偶极发射换能器所在方向的夹角值为67.5度。

从图5中，可以直接得到地层各向异性的快、慢横波速度的大小和方位角的大小，且将方位角的大小直接限定在45度角度的范围内，避免了对方位角进行反演的不确定性以及利用参数反演进行大小和角度同时求取的不稳定性。

图6为双交叉偶极测井第一速度差的绝对值、第二速度差的绝对值中较大速度差随X方向与快横波方向夹角的变化图。

如图6所示，体现了，在任一方位角时，第一速度差或者第二速度差中，总有一组速度差较大，其中较大速度差组中对应的第一横波速度、第二横波速度或者第三横波速度、第四横波速度中对应该方位角时的快横波速度和慢横波速度。

图7为双交叉偶极测井第一速度差、第二速度差与双交叉偶极测井最大绝对值速度差随X方向与快横波夹角的变化图。

图8为交叉偶极测井第一速度差的绝对值、第二速度差的绝对值与双交叉偶极测井最大绝对值速度差随X方向与快横波夹角的变化图。

图7、8是根据实施例一提供的偶极测井方法，在直角坐标系下，进行数据处理后得到的图像，图7中，速度差(Velocity Difference)的最大值为300，最小值为-300，在本实施例中，最大值与最小值的数值仅仅是为了说明该偶极测井方法，并不限制本发明申请。

因此，本发明提供一种双交叉偶极子测井方法，通过两组角度间隔为正交偶极发射换能器和两组接收换能器阵列，可以直接给出地层各向异性的大小，也可以将各向异性方位角与各向异性较强的一组偶极子同相分量的夹角范围控制在45度的变换范围内，通过处理方法，快速可靠地确定方位角。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双交叉偶极子测井方法，其特征在于，所述测井方法包括：

在测井仪器的第一区域，设置第一组交叉偶极发射换能器，包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第一平面的圆周上；

在测井仪器的第二区域，设置四个第二组交叉偶极发射换能器，包括四个交叉偶极发射换能器，等间距分布在与仪器轴线垂直的第二平面的圆周上，并且所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器与第二组交叉偶极发射换能器中任一所述交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为(2n+1)×45度；其中n＝0，1，2，3；所述第二平面与所述第一平面平行；

在测井仪器的第三区域，设置第一组接收换能器阵列和第二组接收换能器阵列；所述第一组接收换能器阵列和所述第二组接收换能器阵列分别包括等间距分布的4×N个接收单元，其中N＝1或2；所述第一组接收换能器阵列中的任一接收单元与所述第一组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90或m×45度,其中m＝0,1,2，……,7；所述第二组接收换能器阵列中的任一接收子阵列与所述第二组交叉偶极发射换能器中的任一交叉偶极发射换能器之间的角度间隔为n×90或m×45度；并且所述第一组接收换能器阵列所在平面与所述第一平面平行，所述第二组接收换能器阵列所在平面与所述第二平面平行；

依次对第一子组交叉偶极发射换能器、第二子组交叉偶极发射换能器、第三子组交叉偶极发射换能器和第四子组交叉偶极发射换能器进行激励，依次产生第一发射信号、第二发射信号、第三发射信号和第四发射信号；其中，所述第一子组交叉偶极发射换能器包括所述第一组交叉偶极发射换能器中夹角互成180度的两个交叉偶极发射换能器；所述第二子组交叉偶极发射换能器包括所述第一组交叉偶极发射换能器中除所述第一子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器；所述第三子组交叉偶极发射换能器包括所述第二组交叉偶极发射换能器中夹角互成180度的两个交叉偶极发射换能器；所述第四子组交叉偶极发射换能器包括所述第二组交叉偶极发射换能器中除所述第三子组交叉偶极发射换能器之外的其余两个交叉偶极发射换能器；

所述第一组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第一发射信号和第二发射信号；

所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第三发射信号和第四发射信号。

2.根据权利要求1所述的测井方法，其特征在于，在所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元分别依次接收所述第三发射信号和第四发射信号之后，所述测井方法还包括：

对所述第一组接收换能器阵列接收到的所述第一发射信号和第二发射信号，以及所述第二组接收换能器阵列接收到的第三发射信号和第四发射信号进行信号处理，得到第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号；

对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，计算得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度；

根据所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度确定地层各向异性参数。

3.根据权利要求1所述的测井方法，其特征在于，所述第一组接收换能器阵列中的4×N个接收单元，每个单元包括四个接收换能器，所述换能器与所述第一组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，且任一接收换能器与所述第一组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度；所述第二组接收换能器阵列中的4×N个接收单元，每个单元包括四个接收换能器，所述换能器与所述第二组接收换能器阵列所在平面在同一平面上，且任一接收换能器与所述第二组交叉偶极发射换能器中任一发射换能器的角度间隔为n×90度。

4.根据权利要求2所述的测井方法，其特征在于，所述对所述第一组接收换能器接收到的所述第一发射信号和第二发射信号，以及所述第二组接收换能器接收到的第三发射信号和第四发射信号进行信号处理，得到第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，具体为：

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第一子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第一同相分量信号、第一交叉相分量信号；

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第二子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第二同相分量信号、第二交叉相分量信号；

将所述第二组接收换能器阵列中，与所述第三子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第三发射信号进行叠加，得到第三同相分量信号；

将所述第二组接收换能器阵列中，与所述第四子组交叉偶极发射换能器平行、垂直设置的接收换能器分别接收的第四发射信号进行叠加，得到第四同相分量信号。

5.根据权利要求2所述的测井方法，其特征在于，在所述对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行计算，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度之前，所述测井方法还包括：

将所述第一组接收换能器阵列中，与所述第一子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第一交叉分量信号；

将所述第一组接收换能器中，与所述第二子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第一发射信号进行叠加，得到第二交叉分量信号；

将所述第二组接收换能器中，与所述第三子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第三交叉分量信号；

将所述第二组接收换能器中，与所述第四子组交叉偶极发射换能器垂直设置的接收换能器分别接收的第二发射信号进行叠加，得到第四交叉分量信号。

6.根据权利要求2所述的测井方法，其特征在于，对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，计算得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度，具体为：

采用波形反演方法和/或滤波、频散校正，对所述第一同相分量信号阵列、第二同相分量信号阵列、第三同相分量信号阵列和第四同相分量信号阵列进行速度或者时差提取，得到所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度。

7.根据权利要求1所述的测井方法，其特征在于，在对所述第一同相分量信号、第二同相分量信号、第三同相分量信号和第四同相分量信号，分别进行时差提取，得到第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度之后，所述测井方法还包括：

所述第一横波速度与所述第二横波速度相减，并取绝对值得到第一速度差；

所述第三横波速度与所述第四横波速度相减，并取绝对值得到第二速度差。

8.根据权利要求7所述的测井方法，其特征在于，所述地层各向异性参数包括快横波速度的大小、慢横波速度的大小和地磁北极所在方向与快横波所在方向的夹角；所述根据所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度和第四横波速度确定地层各向异性参数，具体为：

当所述第一速度差大于所述第二速度差时，如果第一横波速度大于第二横波速度，则快横波速度等于所述第一横波速度，慢横波速度等于所述第二横波速度；如果所述第二横波速度大于所述第一横波速度，则快横波速度等于所述第二横波速度，慢横波速度等于所述第一横波速度；或者

当所述第二速度差大于第一速度差时，如果第三横波速度大于第四横波速度，则快横波速度等于所述第三横波速度，慢横波速度等于所述第四横波速度；如果所述第四横波速度大于所述第三横波速度，则快横波速度等于所述第四横波速度，慢横波速度等于所述第三横波速度；

当所述第一速度差和所述第二速度差均为零时，则快、慢横波速度相等，等于所述第一横波速度、第二横波速度、第三横波速度或第四横波速度中的任一个横波速速，地层无方位各向异性。

9.根据权利要求1所述的测井方法，其特征在于，所述第一组接收换能器所在平面与所述第二组接收换能器所在平面为相互平行的两个平面。

10.根据权利要求1所述的测井方法，其特征在于，所述第一组接收换能器所在平面与所述第二组接收换能器所在平面为相互重叠的同一平面。