CN109143374B - 一种井周散射体成像方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井周散射体成像的方法及系统，用于在勘探中对井周的细小缝洞成像。本发明提供的方法包括：采集正交偶极四分量声波测井数据；根据声波测井数据，计算散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对声波测井数据进行补偿；获取不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除直达波；通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；再通过F‑K滤波方法提取井外非均匀体散射波；利用高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。通过本发明，使得已有勘探仪器就可以实现散射体成像，避免通过专门的超声波、雷达等技术成像，带来成本过高的问题，同时简化操作。

Description

一种井周散射体成像方法及系统

技术领域

本发明涉及勘探成像领域，尤其涉及一种井周散射体成像方法及系统。

背景技术

在对深层或超深层钻井周围的碳酸钙盐岩油、气储层勘探和开发过程中，需要对储层构造、地质体形态和方位进行测量。井周地质体的方位成像对于优化井位、酸化压裂、提高油气钻遇率及采收率十分重要。实际中，对以散射波为主的小尺度缝洞成像，对于还原井下散射体、精确钻探开采具有重要的参考意义。

目前，四分量偶极横波远探测的缝洞成像技术已得到广泛使用，这种通过对反射线性反演方法，实现缝洞成像只能针对大尺度的缝洞，当缝洞小于声波波长1/4这种尺寸的小裂缝，难以成像显示。而通过超声波、雷达等技术测量井周散射体时，虽然可以实现小缝洞成像，由于测量成本高、操作复杂、但无法应对深层恶劣的测量环境，使这种方法难以广泛使用到钻探领域。

故，有必要提出一种可以实现小缝洞成像，且操作简便、成本低的方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种井周散射体成像方法及系统，以解决现有的小缝洞成像方法操作复杂且成本较高的问题。

第一方面，提供了一种井周散射体成像方法，包括：

步骤S1、在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

步骤S2、根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

步骤S3、获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

步骤S4、通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

步骤S5、根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

步骤S6、通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。

第二方面，提供了一种井周散射体成像系统，包括：

采集模块：用于在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

补偿模块：用于根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

滤除模块：用于获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

压制模块：用于通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

提取模块：用于根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

成像模块：用于通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

本发明实施例中，通过反Q滤波补偿散射波，并滤除压制正交偶极四分量声波数据中的直达波，再提取散射波成像，使得勘探仪器可以对收集的散射波成像，避免传统需要通过专门的超声波、雷达等技术测量成像，致使成本过高的问题，同时克服现有测井仪器无法处理散射波的问题，进而实现不需要加装仪器的基础上，通过现有勘探设备实现散射体的成像，同时简化操作，降低成本。

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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的井周散射体成像方法一个实施例流程图；

图2为本发明实施例提供的井周散射体成像系统一个实施例结构图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种井周散射体成像的方法及系统，用于对井周缝洞成像，降低井周缝洞成像的成本，简化操作。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供的井周散射体成像方法的实现流程，包括：

S101、在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

所述深度区间一般可根据目标地层确定，在目标深度的地层区间进行声波数据采集。所述确定深度为已知的地层深度，即正交偶极测井仪器的位置，所述位置可以以钻头、声源、接收器等位置确定，在此不做限定。所述不同方位一般至少需要保证可以采集到360度的声波数据。

所述正交偶极四分量声波测井数据一般包括接收器接收到的所有声波信号，可以包括但不限于直达波、散射波等。

可选的，将所述正交偶极四分量声波测井数据，由接收仪器坐标系转化到地球坐标系。

步骤S102、根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

所述品质因子用于表征能量损失比，通过品质因子Q补偿声波测井数据，也能够补偿衰减较为严重的散射波，便于对散射波数据的提取及成像。

可选的，所述步骤102具体包括：

步骤(1)、获得处理深度位置处滤波后的偶极子全波列数据v(t)，设定窗函数g(t)，利用短时傅里叶变换(STFT)计算出实测波形不同时刻的功率谱(即(1)式所示)。

其中，t为时间，ω为角频率，f为频率。A(t，f)函数给出了以t时为中心的时窗g(t)内信号v(t)的傅里叶振幅谱。

步骤(2)、构建目标函数ΔE，它是理论的尾波振幅谱A_C(t，f)和实测的尾波振幅谱A(t，f)的函数，定义为：

ΔE(t，f，Q_I，Q_S)＝|A_C(t，f)-A(t，f)|² (2)

其中Q_I为固有衰减品质因子，Q_S为散射衰减品质因子。理论的尾波振幅谱A_C(t，f)可由三维非均匀模型的尾波幅度表达式(即(3)式所示)计算得到。

其中，t_d为直达波走时，I_D是直达波振幅A_D在时间窗(t₁,t₂)的积分，表示为

步骤(3)、计算每个接收器满足最小二乘求解所述目标函数ΔE的全局极小值Q_I和Q_S，将每个深度点的N个接收器计算得到的散射衰减品质因子的均值作为该深度点的散射衰减品质因子，取倒数得到该深度点的散射衰减值，如下：

Atten＝1/Q_S

步骤(4)、根据所述衰减值，对当前深度接收到的散射波信号进行补偿。

步骤S103、获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

所述直达波为不经反射和折射而直接到达接收器的声波数据，直达波会较大程度干扰散射波成像，压制直达波可以提高散射信号的信噪比，进而提升成像效果。

步骤S104、通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

步骤S105、根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

步骤S106、通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。

可选的，所述步骤S106具体包括：

步骤S1061、根据运动学射线追踪方程，求取所述散射波的走时和路径；

步骤S1062、根据动力学射线方程计算高斯束射线参数；

步骤S1063、计算每一时刻的正向和反向延拓波场；

步骤S1064、利用反褶积成像条件，计算所述正向和反向延拓波场，得到高斯束中心成像结果；

步骤S1065、将所有高斯束中心成像结果叠加，得到所述散射体成像剖面。

优选的，在本发明实施例中，所述井周可指勘探井周围，一定深度的地下环境，所述散射体指会使声波信号偏离原始路径，四散开来的地下缝洞，且所述缝洞一般尺寸较小。

在本发明实施例中，通过对已有勘探仪器接收到的声波测井信号进行处理，最终得到散射波信号，并进行成像，解决了现有技术无法对井周的小缝洞成像的问题。

应理解，上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。

实施例二：

上面主要描述了一种井周散射体成像方法，下面将对一种井周散射体成像系统进行详细描述。

图2示出了本发明实施例中井周散射体成像系统一个实施例结构图，所述系统，包括：

采集模块21：用于在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

补偿模块22：用于根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

滤除模块23：用于获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

压制模块24：用于通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

提取模块25：用于根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

成像模块26：用于通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。

上述散射体成像系统，通过对原始声波测井数据补偿后，滤除压制直达波等信号，进而提取散射波成像，使得在现有设备基础上，对散射波成像，不仅能够实现小缝洞的成像，而且降低成像成本，简化操作。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，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实施例的模块、单元和/或方法步骤，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。

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。

以上所述，以上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。

Claims (4)

1.一种井周散射体成像方法，其特征在于，包括：

步骤S1、在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

步骤S2、根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

步骤S3、获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

步骤S4、通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

步骤S5、根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

步骤S6、通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

将所述正交偶极四分量声波测井数据，由接收仪器坐标系转化到地球坐标系。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S6包括：

步骤S61、根据运动学射线追踪方程，求取所述散射波的走时和路径；

步骤S62、根据动力学射线方程计算高斯束射线参数；

步骤S63、计算每一时刻的正向和反向延拓波场；

步骤S64、利用反褶积成像条件，计算所述正向和反向延拓波场，得到高斯束中心成像结果；

步骤S65、将所有高斯束中心成像结果叠加，得到所述散射体成像剖面。

4.一种井周散射体成像系统，其特征在于，包括：

采集模块：用于在深度区间内，采集任一确定深度不同方位的正交偶极四分量声波测井数据；

补偿模块：用于根据的所述正交偶极四分量声波测井数据，计算当前深度不同方位的散射衰变品质因子Q，并利用反Q滤波对所述正交偶极四分量声波测井数据进行补偿；

滤除模块：用于获取当前深度不同方位的横波时差，通过最小二乘法计算各接收器井筒直达波的幅度范围，根据所述幅度范围，滤除所述正交偶极四分量声波测井数据中的直达波；

压制模块：用于通过中值滤波方法压制未滤除的直达波信号；

提取模块：用于根据直达波、散射波和反射波在频率-波数域的差异，通过F-K滤波方法提取井外非均匀体散射波；

成像模块：用于通过高斯束逆时偏移成像法，对所述散射波成像。