CN108267785B - 测量井孔周围地层剪切波波速的方法、装置和终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于地球物理工程勘察技术领域，提供了一种测量井孔周围地层真实剪切波波速的方法、装置和终端设备。该方法包括：基于地层波速范围和井孔半径确定滤波器的截止频率；基于截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波结果；根据滤波结果计算不同检波器之间的到达时间差；基于不同检波器之间的距离和到达时间差得到目标深度数据对应深度处的弯曲波波速；基于弯曲波波速、井孔半径和前述滤波方法，得到地层真实剪切波波速。本发明实现了通过孔内激发弯曲波测量地层真实剪切波波速的目的，修正了现有技术中将弯曲波作为剪切波测量的错误，并克服了弯曲波频散效应和不同井孔半径带来的误差，具有较强的易用性、实用性和准确性。
Description
技术领域
本发明属于地球物理工程勘察技术领域，尤其涉及一种测量井孔周围地层剪切波波速的方法、装置和终端设备。
背景技术
岩土体中的剪切波波速是反映岩土体的特性的一项重要参数，是工程勘察报告中的重要组成部分。原位测试可以更准确的描述岩土体在非扰动状态下的性质，单孔法井内激振是常见的低成本原位波速测试方法之一。由于浅层岩土剪切波波速可能很慢，因此很多地区浅层介质剪切波速小于井内井液波速，即慢速地层现象，需要通过偶极子源激发弯曲波进行测量。
石油行业中通过声波测井数据计算地层介质信息的方法，从工具设计、理论模拟到数据处理已经发展的比较成熟，已有多种基于检波器阵列通过声波测井数据计算地层剪切波波速的方法。然而目前的方法基本集中在利用弯曲波相速度低频趋近地层介质剪切波波速进行观测，未明确给出工程勘察领域从弯曲波波速恢复地层真实剪切波波速的应用条件和对应处理方法，也未修正不同井孔半径造成的误差。
因此，有必要提出一种方案，以解决上述问题。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种测量井孔周围地层剪切波波速的方法、装置和终端设备，以解决现有技术中测量井孔周围地层剪切波波速的方法缺失从弯曲波波速恢复地层真实剪切波波速的应用条件和对应处理方法、以及未修正不同井孔半径造成的误差的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种测量井孔周围地层剪切波波速的方法，包括：
根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
本发明实施例的第二方面提供了一种测量井孔周围地层剪切波波速的装置，包括：
第一确定模块，用于根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
激发模块，用于通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
获取模块，用于基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
确定模块，用于从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
滤波模块，用于基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
第一计算模块，用于根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
第二计算模块，用于基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
第三计算模块，用于根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
在本发明实施例中，根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。本发明实现了通过孔内激发弯曲波测量地层真实剪切波波速的目的，修正了现有技术中将弯曲波作为剪切波测量的错误，并克服了弯曲波频散效应和不同井孔半径带来的误差，具有较强的易用性、实用性和准确性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的测量井孔周围地层剪切波波速的方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的激发观测装置的示意图；
图3是给定弯曲波波速与剪切波波速相对误差时，不同井孔半径与高频截止频率关系及拟合图；
图4是给定误差下频率和介质剪切波波速的关系，以及弯曲波高频相速度和介质剪切波波速的关系的示意图；
图5是本发明实施例二提供的测量井孔周围地层剪切波波速的方法的实现流程示意图；
图6是本发明实施例二中步骤S301的具体实现流程示意图；
图7是本发明实施例三提供的测量井孔周围地层剪切波波速的装置的结构框图；
图8是本发明实施例四提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当……时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。本发明实施例的执行主体是激发观测装置，该激发观测装置包括震源和检波器。
应理解，下述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
需要说明的是，震源还可以是单极子源或四极子源，检波器的数量可以通过平均、分段测量等方法拓展到三个以上(包括三个)检波器的情况，也可以通过采用震源激发时刻与检波器记录时刻差作为到时差，拓展到一个检波器的情况。实施例一
图1示出了本发明实施例一提供的测量井孔周围地层剪切波波速的方法的实现流程示意图，对应实现为具备低频激发观测能力的装置。如图1所示，该测量井孔周围地层剪切波波速的方法具体包括如下步骤S101至步骤S108。
步骤S101：根据装置激发观测装置频率范围，确定所需的井孔半径。
为了便于说明观测装置，参考图2所示震源和检波器组成激发观测装置，其中激发装置为震源，是具有方向性质的偶极子源；观测装置由检波器组成(图中绘出两个)，两个检测波之间的距离为检间距，检波器与震源通过井液、井壁(可能包括贴壁装置)和地层介质耦合。
可选地，基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径；所述激发观测装置频率范围分为低频和宽频；
可选地，所述基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径包括：
若是所述激发观测装置为低频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最大值；
若是所述激发观测装置为宽频激发观测装置，井孔半径大于所述最小值且小于所述最大值。
如图3所示，在给定弯曲波波速相对地层剪切波波速误差(5％或者10％)时，弯曲波对应截止频率和井孔半径相乘乘积不变。如地层剪切波波速在125～800米每秒范围内时，对于低频激发观测装置，选取井孔半径R需要满足：fRR≤37,其中fR为激发观测装置低频端可以激发观测频率，对于给定的激发观测装置是确定值，由此可以得到井孔半径上限范围。图4显示前述限制条件在不同地层介质剪切波波速时的约束情况，可以看到5％误差线(短虚线)可以和实际5％误差高频截止频率(*表示)存在很好的对应关系，因此在井孔半径和观测频率满足前述条件时，可以认为弯曲波低频波速和地层真实剪切波波速最大误差不超过5％。
在确定了井孔的半径的上限值之后，例如上限值为5厘米，则可以选择一不大于5厘米的值作为井孔的半径，不妨选取井孔半径R为5厘米,即0.05米。
步骤S102：通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波。
步骤S103：基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据。
其中，预订步长可以根据实际需要进行选定，即一定的长度间隔。基于选定的长度间隔从井的井底往井口进行测量，记录并保存测量得到的全部深度上弯曲波波形数据。
步骤S104：从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率。
步骤S105：基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果。
特别地，所述装置具备低频激发观测能力，前述截止频率为高频截止频率，基于所述高频截止频率对接收到的信号进行低通滤波，获得低通滤波结果。
步骤S106：根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差。
根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差的具体实现方式如下：
对所述不同检波器滤波后的波形互相关，计算到达时间差；或者，
对所述不同检波器滤波后的波形标识波形初至到时，计算到达时间差。
步骤S107：基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速。
可选地，基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速，包括：
基于检波器位置获得检波器到震源距离；
根据所述检波器到震源位置和检波器弯曲波到时，计算目标深度处相应频率范围内弯曲波波速；和/或
基于检波器位置获取检波器之间的间距；
根据所述检波器之间的间距和不同检波器的弯曲波到时之差，计算目标深度处相应频率范围内弯曲波波速。
例如，当检波器的数量为两个时，基于两个检波器之间的距离和步骤S105中获取的时间差，进行除法运算即可得到目标深度数据对应深度处的弯曲波波速。再例如，基于弯曲波到时和检波器到震源距离，运用除法运算亦可得到目标深度数据对应深度处的弯曲波波速。
步骤108：根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
其中，预设处理为返回步骤104，直到所有深度上弯曲波波形数据处理完成。当获取完所有目标深度数据对应的剪切波速后，还可以进一步获取剪切波波速的分布或者分布图。
参考图4，当低于截止频率时，可以近似认为弯曲波波速即为真实地层剪切波速vs。因此满足步骤S101中所述条件时，步骤S105中所述得到的弯曲波波速，与对应深度处地层真实剪切波波速相差不超过5％，可以认为即为所述深度处剪切波波速。在步骤108中可能需要进行多个地层剪切波波速的整合。
在本发明实施例中，根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。本实施例实现了利用具备低频激发接收能力的装置，通过弯曲波观测准确计算地层介质真实剪切波波速的目的，修正了现有技术中将弯曲波作为剪切波测量的错误，并克服了弯曲波频散效应和不同井孔半径带来的误差，具有较强的易用性、实用性和准确性。
实施例二
图5示出了本发明实施例二提供的测量井孔周围地层剪切波波速的方法的实现流程示意图，对应实现为具备高频激发观测能力的装置。如图5所示，该测量井孔周围地层剪切波波速的方法具体包括如下步骤S301至步骤S308。
步骤S301：根据装置激发观测装置频率范围，确定所需的井孔半径。
为了便于说明，装置可以参考图2，以及步骤S101。
如图6所示，确定井孔的半径包括：
步骤S401：根据检波器能够接收到的信号的频率范围和地层剪切波波速范围确定井孔的半径范围。
对于高频激发观测装置，如地层剪切波波速在125～800米每秒范围内时，如果仅能激发观测4kHz信号，井孔半径需要不小于15厘米，如果能激发观测10kHz信号，井孔半径需要不小于5厘米。对于给定的激发观测装置，可以激发观测的高频频率范围是确定值，由此可以得到井孔半径下限范围。
步骤S402：选取一满足所述井孔半径范围的半径作为所述井孔的半径。
在步骤S402中确定了井孔的半径的下限值之后，例如下限值为5厘米，则可以选择一不小于5厘米的值作为井孔的半径，不妨选取井孔半径R为5厘米,即0.05米。
步骤S302：通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波。
步骤S303：按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据。
其中，预订步长可以根据实际需要进行选定，即一定的长度间隔。基于选定的长度间隔从井的井底往井口进行测量，记录并保存测量得到的全部深度上弯曲波波形数据。
步骤S304：从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率。
步骤S305：基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行高通滤波，获得滤波结果。
特别地，所述装置具备高频激发观测能力，前述截止频率为低频截止频率，基于所述低频截止频率对接收到的信号进行高通滤波，获得高通滤波结果。
步骤S306：根据所述滤波结果计算不同检波器的弯曲波到时和检波器间到时差。
根据所述滤波结果计算不同检波器之间的到达时间差的具体实现方式如下：
对所述不同检波器滤波后的波形互相关，计算到达时间差；或者，
对所述不同检波器滤波后的波形标识波形初至到时，计算到达时间差。
步骤S307：基于所述震源、检波器位置和所述弯曲波到时/到时差得到滤波后所述目标深度数据对应深度处的弯曲波波速。
例如，当检波器的数量为两个时，基于两个检波器之间的距离和步骤S105中获取的时间差，进行除法运算即可得到目标深度数据对应深度处的弯曲波波速。再例如，基于弯曲波到时和检波器到震源距离，运用除法运算亦可得到目标深度数据对应深度处的弯曲波波速。
满足步骤S301中所述条件时，前述对应深度处地层真实剪切波波速可以通过步骤S305中所述得到的弯曲波波速除以0.87得到。图5中实线表示不同地层剪切波波速下，0.87倍剪切波波速曲线，“×”表示满足步骤S301中所述高频滤波条件下弯曲波波速，可以看到二者具有高度一致性，误差小于步骤S107中得到结果，因此可以认为本示例中得到的地层剪切波波速误差小于5％。在步骤307中，可能需要进行多个地层剪切波波速观测值的整合。
步骤S308：根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
基于步骤S302所述全部深度上弯曲波波形结果，选择未处理深度处波形数据，返回步骤304，直到获取完所有目标深度数据对应的剪切波速，还可以进一步获取剪切波波速的分布或者分布图。
在本发明实施例中，实现了在给定误差范围条件下，利用具备高频激发观测能力的装置，通过弯曲波观测准确计算地层介质真实剪切波波速的目的，修正了现有技术中将弯曲波作为剪切波测量的错误，并克服了弯曲波频散效应和不同井孔半径带来的误差，具有较强的易用性、实用性和准确性。
实施例三
请参考图7，其示出了本发明实施例四提供的测量井孔周围地层剪切波波速的装置的结构框图。测量井孔周围地层剪切波波速的装置70包括：第一确定模块71，激发模块72，获取模块73，确定模块74，滤波模块75、第一计算模块76、第二计算模块77和第三计算模块78。其中，各模块的具体功能如下：
第一确定模块71，用于根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
激发模块72，用于通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
获取模块73，用于基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
确定模块74，用于从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
滤波模块75，用于基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
第一计算模块76，用于根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
第二计算模块77，用于基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
第三计算模块78，用于根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
可选地，确定模块74包括：
选择单元，用于基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径；所述激发观测装置频率范围分为高频、低频和宽频；
所述选择单元包括：
第一确定子单元，用于若是所述激发观测装置为低频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最大值；
第二确定子单元，用于若是所述激发观测装置为高频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最小值；
第三确定子单元，用于若是所述激发观测装置为宽频激发观测装置，井孔半径大于所述最小值且小于所述最大值。
可选地，所述截止频率包括低频截止频率和高频截止频率；
所述滤波模块75包括：
高通滤波单元，用于基于所述低频截止频率对接收到的信号进行高通滤波，获得弯曲波波形高通滤波结果；和/或，
低通滤波单元，用于基于所述高频截止频率对接收到的信号进行低通滤波，获得弯曲波波形低通滤波结果。
可选地，第一计算模块76包括：
第一计算单元，用于基于滤波后的弯曲波波形得到初至到时，以及通过波形互相关获取相关到时差。
可选地，第二计算模块77包括：
获取单元，用于基于检波器位置获取检波器之间的间距；
第二计算单元，用于根据所述检波器之间的间距和不同检波器的弯曲波到时之差，计算目标深度处相应频率范围内弯曲波波速。
可选地，第三计算模块78包括：
第三计算单元，用于基于所述弯曲波高通滤波结果，通过剪切波波速与高频弯曲波相速度公式计算所述目标深度数据对应深度处的剪切波速；和/或
第四计算单元，用于基于所述弯曲波低通滤波结果，利用低频弯曲波波速近似公式计算所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
在本发明实施例中，根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。本实施例实现了利用具备低频激发接收能力的装置，通过弯曲波观测准确计算地层介质真实剪切波波速的目的，修正了现有技术中将弯曲波作为剪切波测量的错误，并克服了弯曲波频散效应和不同井孔半径带来的误差，具有较强的易用性、实用性和准确性。
实施例四
图8是本发明实施例四提供的终端设备的示意图。如图8所示，该实施例的终端设备8包括：处理器80、存储器81以及存储在所述存储器81中并可在所述处理器80上运行的计算机程序82，例如测量井孔周围地层剪切波波速的方法程序。所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各个测量井孔周围地层剪切波波速的方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S108。或者，所述处理器80执行所述计算机程序82时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图8所示模块81至88的功能。
示例性的，所述计算机程序82可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器81中，并由所述处理器80执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序82在所述终端设备8中的执行过程。例如，所述计算机程序82可以被分割成第一判断模块和发送模块，各模块的具体功能如下：
第一确定模块，用于根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
激发模块，用于通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
获取模块，用于基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
确定模块，用于从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
滤波模块，用于基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
第一计算模块，用于根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
第二计算模块，用于基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
第三计算模块，用于根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
所述终端设备8可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器80、存储器81。本领域技术人员可以理解，图8仅仅是终端设备的示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器80可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器81可以是所述终端设备8的内部存储单元，例如终端设备8的硬盘或内存。所述存储器81也可以是所述终端设备8的外部存储设备，例如所述终端设备8上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器81还可以既包括所述终端设备8的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器81用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器81还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测量井孔周围地层剪切波波速的方法，其特征在于，包括：
根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速；
根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径包括：
基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径；所述激发观测装置频率范围分为高频、低频和宽频；
所述基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径包括：
若是所述激发观测装置为低频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最大值；
若是所述激发观测装置为高频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最小值；
若是所述激发观测装置为宽频激发观测装置，井孔半径大于所述最小值且小于所述最大值。
2.如权利要求1所述的测量井孔周围地层剪切波波速的方法，其特征在于，所述截止频率包括低频截止频率和高频截止频率；
基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果包括：
基于所述低频截止频率对接收到的信号进行高通滤波，获得弯曲波波形高通滤波结果；和/或，
基于所述高频截止频率对接收到的信号进行低通滤波，获得弯曲波波形低通滤波结果。
3.如权利要求1所述的测量井孔周围地层剪切波波速的方法，其特征在于，所述根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差包括：
基于滤波后的弯曲波波形得到初至到时，以及通过波形互相关获取相关到时差。
4.如权利要求1所述的测量井孔周围地层剪切波波速的方法，其特征在于，基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速包括：
基于检波器位置获得检波器到震源距离；
根据所述检波器到震源位置和检波器弯曲波到时，计算目标深度处相应频率范围内弯曲波波速；和/或
基于检波器位置获取检波器之间的间距；
根据所述检波器之间的间距和不同检波器的弯曲波到时之差，计算目标深度处相应频率范围内弯曲波波速。
5.如权利要求1所述的测量井孔周围地层剪切波波速的方法，其特征在于，根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速包括：
基于所述弯曲波高通滤波结果，通过剪切波波速与高频弯曲波相速度公式计算所述目标深度数据对应深度处的剪切波速；和/或
基于所述弯曲波低通滤波结果，利用低频弯曲波波速近似公式计算所述目标深度数据对应深度处的剪切波速。
6.一种测量井孔周围地层剪切波波速的装置，其特征在于，包括：
第一确定模块，用于根据激发观测装置频率范围确定所需井孔半径；
激发模块，用于通过激发观测装置底部的震源激发弯曲波；
获取模块，用于基于所述弯曲波，按预定步长，从井的井底往井口进行测量，获取测量得到的全部深度上弯曲波波形数据；
确定模块，用于从所述全部深度上弯曲波波形数据中选择一未处理深度处数据，将选择的深度数据作为目标深度数据，基于所述目标深度数据和所述井孔半径确定滤波器的截止频率；
滤波模块，用于基于所述截止频率对多个不同检波器接收到的信号进行滤波，获得滤波后弯曲波波形结果；
第一计算模块，用于根据所述滤波结果计算所有检波器弯曲波到时以及不同检波器之间的到时差；
第二计算模块，用于基于所述检波器位置和所述弯曲波到时/到时差，计算不同深度处滤波频率范围内的弯曲波波速；
第三计算模块，用于根据所述井孔半径、滤波范围和弯曲波波速，进行预设处理得到所述目标深度数据对应深度处的剪切波速；
确定模块包括：
选择单元，用于基于地层剪切波波速范围、激发观测装置频率范围选择井孔半径；所述激发观测装置频率范围分为高频、低频和宽频；
所述选择单元包括：
第一确定子单元，用于若是所述激发观测装置为低频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最大值；
第二确定子单元，用于若是所述激发观测装置为高频激发观测装置，根据装置频段范围确定井孔半径最小值；
第三确定子单元，用于若是所述激发观测装置为宽频激发观测装置，井孔半径大于所述最小值且小于所述最大值。
7.如权利要求6所述的测量井孔周围地层剪切波波速的装置，其特征还在于，所述截止频率包括低频截止频率和高频截止频率；
所述滤波模块包括：
高通滤波单元，用于基于所述低频截止频率对接收到的信号进行高通滤波，获得弯曲波波形高通滤波结果；和/或，
低通滤波单元，用于基于所述高频截止频率对接收到的信号进行低通滤波，获得弯曲波波形低通滤波结果。
8.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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