CN105298482A - 一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法。方法如下：对深度区间内的阵列声波测井数据进行波形延时、增益补偿计算、频域带通滤波得到有待分离的模式波；计算得到测井深度区间内的模式波慢度并对各个测量深度下的阵列声波波形数据进行到时矫正，使各深度下的直达波具有相同的出至和一致的同相轴；通过选取标定区间并设计系统函数，以减少区间内各深度下直达波的能量和波包周期；对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除；通过逆衰减补偿增强反射波能量。本发明可以稳定抑制直达波波包能量和实际测井资料中的噪声信号，解决了以往反射波分离方法中的运算效率低，实际资料处理鲁棒性差等问题。

Description

一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法

【技术领域】

本发明属于应用地球物理声学测井领域，具体涉及一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法。在多极子阵列声波测井条件下，从地层直达波与井旁构造反射波混叠的波形数据中将反射波分离。

【背景技术】

井旁构造反射波与井壁直达波的分离是阵列声波数据处理的一个环节，是进一步进行井旁构造成像，裂缝、缝洞特征分析的基础。井旁构造反射波的分离，直接影响井旁构造成像效果，对发现井旁裂缝、缝洞型储层具有重要作用。

目前采用的反射波分离方法主要有中值滤波，频率-波数域滤波，Radon变换等方法。但这些方法有以下局限：

1.中值滤波的一个缺点是窗函数长度的选取困难，窗函数选取过小，达不到滤波效果，窗函数选取过长，会严重影响处理效率；

2.频率-波数域滤波方法虽然处理效率高，但对直达波到时有着严格的一致性要求，受到采样定理的限制，实际资料处理过程中由于频率-波数域滤波器影响，极易造成吉博斯现象，频谱泄漏以及“RieberMixing”现象(假波现象)；

3.Radon变换方法伴有假频和端点效应，并且计算量庞大，难以应用与大量实际资料的高效处理。

实际测井资料中，直达波初至和振动周期随深度变化较大，以上方法的鲁棒性不能达到现场资料的处理要求。

【发明内容】

为了克服现有技术的缺陷，本发明根据多极子阵列声波测井井壁直达波和井旁构造反射波的传播规律，结合信号时频分析处理方法，提出了一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，用于提取井旁构造反射波，抑制井壁直达波，为进一步进行井旁构造成像和井旁构造特征解释提供基础。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，工作流程如下：

1)对深度区间内的阵列声波测井数据进行波形延时、增益补偿计算，并通过频域带通滤波得到有待分离的模式波；

2)计算得到测井深度区间内的模式波首波到时和模式波慢度；

3)对阵列声波波形数据进行慢度矫正，使各深度下每个接收道的直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位；

4)对各深度下的直达波进行能量抑制并减少直达波波包的时间延续周期；

5)对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除；

6)通过逆衰减补偿增强反射波能量。

本发明进一步的改进在于：

所述步骤1)中，得到有待分离的模式波的具体方法为：

1-1)对目的地层进行多极子阵列声波测井，记录各工作模式的波形、增益和延时数据；

1-2)根据阵列声波测井仪器的记录数据进行波形延时和增益补偿计算；

1-3)根据需要分离的模式波频段对波形数据进行带通滤波，获取单一模式波并滤除噪声。

所述步骤2)中，测井深度区间内的模式波首波到时和模式波慢度的计算方法具体为：

2-1)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波首波到时曲线；

2-2)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波慢度曲线。

所述步骤3)中，对阵列声波波形数据进行慢度矫正的具体方法为：

3-1)对首波到时曲线和慢度曲线进行平滑滤波处理，剔除曲线中潜在的异常值；

3-2)根据平滑后的到时和慢度曲线对各深度下的波形数据进行校正，使直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位。

所述步骤4)中，对各深度下的直达波进行能量抑制并减少直达波波包的时间延续周期的具体方法为：

4-1)在测井深度区间内选取3米深度段作为标定区间，并对标定区间内的波形数据进行加权平均计算，得到参考波形w1；

4-2)对参考波形w1进行时域窗函数滤波，抑制w1直达波的子波能量，减少直达波的延续周期，得到波形w2；

4-3)分别对波形w1，w2进行傅立叶变换得到其频谱F1，F2；

4-4)求取以w1为输入，w2为输出的直达波抑制系统的系统函数H＝F2/F1；

4-5)将系统函数H应用于整个深度区间内的各个波形数据，得到各深度下直达波受到抑制的波形数据。

所述步骤5)中，对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除的具体方法为：

5-1)在深度区间内沿深度增加方向选取10米波形数据作为深度窗；

5-2)沿深度增加方向滑动时窗，计算目标深度上、下5米波形数据的加权平均波形aveW；

5-3)用目标深度波形targetW与加权平均波形aveW相减，得到滤除井壁直达波，保留井旁构造反射波的波形refW。

所述步骤6)中，通过逆衰减补偿增强反射波能量的具体方法为：

选择声波传播衰减模型：atten(t)＝e^-πft/Q，设计波幅补偿函数compen(t)＝e^πft/Q，其中，t是声波传播时间，f是声波中心频率，Q是地层岩石的品质因数；

利用波幅补偿函数compen(t)对深度区间内的各波形数据进行补偿，得到能量增强的反射波信号。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用模式波时差及到时曲线对不同深度下的阵列声波测井波形数据进行校正，使不同地层和井眼条件下的阵列波形享有一致的初至和同相轴，提高了反射波提取的适应性和鲁棒性。本发明从阵列声波测井资料自身特征出发，设计直达波压制的时窗函数和系统函数，可以有效控制直达波能量和振动周期，且处理过程参数选取灵活，计算效率高，不引入其他无关信号。本发明从声传播规律和地层岩石特征出发，对反射波旅行时衰减进行特征补偿，能量增强效果准确稳定。

【附图说明】

图1本发明一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法工作流程图

图2阵列声波测井直达波与反射波模型示意图

图3模式波时差校正直达波到时效果图

图4(a)标定区间加权平均参考波形w1波形图

图4(b)直达波能量抑制波形w2波形图

图4(c)直达波抑制系统函数幅度谱

图5直达波子波压制，同相轴压制、衰减补偿处理效果图

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图1所示，本发明提供的一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法工作流程如下，其中，反射波、直达波意义如示意图2所示。

步骤一、对深度区间内的阵列声波测井数据进行波形延时、增益补偿计算，并通过频域带通滤波得到有待分离的模式波。

(1)对目的地层进行多极子阵列声波测井，记录各工作模式的波形、增益和延时数据；

(2)根据阵列声波测井仪器的记录数据进行波形延时和增益补偿计算；

(3)根据需要分离的模式波频段对波形数据进行带通滤波，获取单一模式波并滤除噪声。

步骤二、计算得到测井深度区间内的模式波首波到时和模式波慢度。

(1)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波首波到时曲线；

(2)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波慢度曲线；

步骤三、对阵列声波波形数据进行慢度矫正，使各深度下每个接收道的直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位。

(1)对步骤2中得到的首波到时曲线和慢度曲线进行平滑滤波处理，剔除曲线中潜在的异常值，避免校正过程中产生突兀的校正值；

(2)根据平滑后的到时和慢度曲线对各深度下的波形数据进行校正，使直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位。

(3)时差矫正前后直达波初至如图3所示。

步骤四、对各深度下的直达波进行能量抑制并减少直达波波包的时间延续周期。

(1)在测井深度区间内选取3米深度段作为标定区间，并对标定区间内的波形数据进行加权平均计算，得到参考波形w1，如图4(a)所示；

(2)对参考波形w1进行时域窗函数滤波，抑制w1直达波的子波能量，减少直达波的延续周期，得到波形w2，如图4(b)所示；

(3)分别对波形w1，w2进行傅立叶变换得到其频谱F1，F2；

(4)求取以w1为输入，w2为输出的直达波抑制系统的系统函数H＝F2/F1，其幅度谱如图4(c)所示；

(5)将系统函数H应用于整个深度区间内的各个波形数据，得到各深度下直达波受到抑制的波形数据，如图5子波压制道所示。

步骤五、对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除。

(1)在深度区间内沿深度增加方向选取10米波形数据作为深度窗；

(2)沿深度增加方向滑动时窗，计算目标深度上、下5米波形数据的加权平均波形aveW，深度窗长可根据地层情况调整；

(3)用目标深度波形targetW与加权平均波形aveW相减，得到滤除井壁直达波，保留井旁构造反射波的波形refW，如图5同相轴分离道所示。

步骤六、通过逆衰减补偿增强反射波能量。

选择声波传播衰减模型atten(t)＝e^-πft/Q，设计波幅补偿函数compen(t)＝e^πft/Q，其中，t是声波传播时间，f是声波中心频率，Q是地层岩石的品质因数。

利用波幅补偿函数compen(t)对深度区间内的各波形数据进行补偿，得到能量增强的反射波信号，如图5衰减补偿道所示。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，工作流程如下：

1)对深度区间内的阵列声波测井数据进行波形延时、增益补偿计算，并通过频域带通滤波得到有待分离的模式波；

2)计算得到测井深度区间内的模式波首波到时和模式波慢度；

3)对阵列声波波形数据进行慢度矫正，使各深度下每个接收道的直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位；

4)对各深度下的直达波进行能量抑制并减少直达波波包的时间延续周期；

5)对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除；

6)通过逆衰减补偿增强反射波能量。

2.根据权利要求1所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤1)中，得到有待分离的模式波的具体方法为：

1-1)对目的地层进行多极子阵列声波测井，记录各工作模式的波形、增益和延时数据；

1-2)根据阵列声波测井仪器的记录数据进行波形延时和增益补偿计算；

1-3)根据需要分离的模式波频段对波形数据进行带通滤波，获取单一模式波并滤除噪声。

3.根据权利要求1所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤2)中，测井深度区间内的模式波首波到时和模式波慢度的计算方法具体为：

2-1)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波首波到时曲线；

2-2)获得测井深度区间阵列声波波形数据，计算得到模式波慢度曲线。

4.根据权利要求3所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤3)中，对阵列声波波形数据进行慢度矫正的具体方法为：

3-1)对首波到时曲线和慢度曲线进行平滑滤波处理，剔除曲线中潜在的异常值；

3-2)根据平滑后的到时和慢度曲线对各深度下的波形数据进行校正，使直达波在时间轴上处于同样的位置且具有一致的振动相位。

5.根据权利要求1所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤4)中，对各深度下的直达波进行能量抑制并减少直达波波包的时间延续周期的具体方法为：

4-1)在测井深度区间内选取3米深度段作为标定区间，并对标定区间内的波形数据进行加权平均计算，得到参考波形w1；

4-2)对参考波形w1进行时域窗函数滤波，抑制w1直达波的子波能量，减少直达波的延续周期，得到波形w2；

4-3)分别对波形w1，w2进行傅立叶变换得到其频谱F1，F2；

4-4)求取以w1为输入，w2为输出的直达波抑制系统的系统函数H＝F2/F1；

4-5)将系统函数H应用于整个深度区间内的各个波形数据，得到各深度下直达波受到抑制的波形数据。

6.根据权利要求1所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤5)中，对具有一致同相轴的直达波在深度区间内通过滑动加权平均和能量相减的方式滤除的具体方法为：

5-1)在深度区间内沿深度增加方向选取10米波形数据作为深度窗；

5-2)沿深度增加方向滑动时窗，计算目标深度上、下5米波形数据的加权平均波形aveW；

5-3)用目标深度波形targetW与加权平均波形aveW相减，得到滤除井壁直达波，保留井旁构造反射波的波形refW。

7.根据权利要求1所述的井旁构造反射波与井壁直达波的分离方法，其特征在于，所述步骤6)中，通过逆衰减补偿增强反射波能量的具体方法为：

选择声波传播衰减模型：atten(t)＝e^-πft/Q，设计波幅补偿函数compen(t)＝e^πft/Q，其中，t是声波传播时间，f是声波中心频率，Q是地层岩石的品质因数；

利用波幅补偿函数compen(t)对深度区间内的各波形数据进行补偿，得到能量增强的反射波信号。