CN110295892A - 多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置 - Google Patents
多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本申请提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置，方法包括：获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。本申请能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性及储层勘探开发方案的准确性和可靠性。
Description
技术领域
本申请涉及储层勘探技术领域，具体涉及一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置。
背景技术
弹性波在地下介质中传播时有衰减现象，波的衰减系数对地下介质的含气性、孔隙流体饱和性、岩性以及渗透率等评价具有重要意义。衰减因子在常规测井储层评价上应用广泛，可以通过联合纵横波的衰减因子来评价地层。
纵波的衰减因子一般通过单极子测量的阵列声波测井数据运用频谱比法或质心偏移法得到。1974年，M·Bath提出频谱比法，该方法的原理是取不同深度点的时间域波形曲线，通过傅里叶变换到频率域中，将两个深度点的频率谱进行对比后取对数，取对数后的频谱比值与衰减因子相关。1982年，Cheng等利用频谱比法从进行了研究，利用频谱比法从单极子阵列声波测井数据中提取了纵波衰减因子。1997年，Youli Quan和Jerry M.Harris基于VSP地震资料建立了衰减因子与质心频率偏移之间的关系，提出质心偏移法(CFS)来计算纵波的衰减因子。2004年，唐晓明改进了频谱比法的两个缺陷，考虑了弹性波的几何扩散衰减以及不同深度上波谱比幅度很大的问题，改进方法计算得到的纵波衰减因子与真实值较接近且较为稳定。目前来说，唐晓明改进的频谱比法是一个有效计算纵波衰减的方法。然而，横波衰减的计算限制多，硬地层中，横波与高振幅的伪瑞利波夹杂在一起，波形难以提取；软地层中，横波以及伪瑞利波不存在。基于以上分析，单极子声源下横波的衰减因子分析是不可行的。
基于此，亟需设计一种可靠且准确的获取横波的衰减因子的方法。
发明内容
针对现有技术中的问题，本申请提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置，能够有效提高目标储层的评价准确性及储层勘探开发方案的准确性和可靠性。
为解决上述技术问题，本申请提供以下技术方案：
第一方面，本申请提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，包括：
获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；
根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；
应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
进一步地，所述获取目标地层的多极子阵列声波测井数据包括：
接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
进一步地，所述根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子，包括：
对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数；
选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤；
重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
进一步地，所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，包括：
根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率；
根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值；
基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
进一步地，所述对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，包括：
根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
进一步地，所述预设频率为4kHz。
第二方面，本申请提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，包括：
数据采集模块，用于获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；
挠曲波的衰减因子确定模块，用于根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；
横波衰减因子确定模块，用于应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
进一步地，所述数据采集模块包括：
数据接收单元，用于接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
进一步地，所述挠曲波的衰减因子确定模块包括：
傅里叶变换单元，用于对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数；
幅度值获取单元，用于选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤；
重复执行单元，用于重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
进一步地，所述幅度值获取单元包括：
信号向量矩阵的功率确定子单元，用于根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率；
慢度及衰减确定子单元，用于根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值；
真实信号幅度确定子单元，用于基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
进一步地，所述傅里叶变换单元具体用于执行下述内容：
根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
进一步地，所述预设频率为4kHz。
第三方面，本申请提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的步骤。
第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的步骤。
由上述技术方案可知，本申请提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法及装置，其中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法通过获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本申请的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定系统的结构示意图。
图2为本申请实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的流程示意图。
图3为本申请实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中步骤200的流程示意图。
图4为本申请实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中步骤202的流程示意图。
图5为本申请具体应用实例中的模型图的真实幅度值在慢度-衰减平面的估计值示意图。
图6为本申请具体应用实例中的某井段的井径、自然伽马、纵横波慢度、纵波衰减和横波衰减的比较示意图。
图7为本申请实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定的结构示意图。
图8为本申请实施例中的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
针对现有技术存在的无法准确获取或估算多极子阵列声波测井的横波衰减因子的问题，申请人从横波衰减的评价方法的可靠性入手，经大量数据分析及实验获知：一个可靠的评价横波衰减的方法是运用挠曲波的测量方法，挠曲波有很强的频散效应，在地层中传播时其慢度在高频时为伪瑞利波慢度低频时为地层横波慢度。1998年，Schmitt提出采用偶极子声源激发的饶曲波来测量软地层的横波慢度。基于挠曲波的特性，我们考虑用挠曲波来计算横波的衰减，挠曲波慢度的频散效应，我们可以知道挠曲波的衰减也是具有频散效应的。其次，饶曲波为面波，提取饶曲波的衰减时可以忽略几何扩散的影响。常规用于计算纵波衰减的方法假设衰减因子为恒定，不具频散效应的，不适用于挠曲波。
基于上述对横波衰减的分析，本申请提出一种通过计算挠曲波衰减来分析横波衰减的方法，具体为提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法、多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法、电子设备及计算机可读存储介质，通过获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。
基于上述内容，本申请还提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定系统，参见图1，该多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定系统中包含至少一个服务器1和多个接收器2，所述服务器1和多个接收器2之间通信连接，服务器1还可以与至少一个对应的客户端设备及至少一个数据库分别通信连接。所述服务器1可以从客户端设备获取横波衰减因子的测算指令，并将获取的横波衰减因子或者根据该横波衰减因子评价所述目标地层得到的评价结果发送至所述客户端设备，使得技术人员在所述客户端设备获知横波衰减因子，并根据所述横波衰减因子确定所述目标地层得到的评价结果，或者，使得技术人员在所述客户端设备获知根据该横波衰减因子评价所述目标地层得到的评价结果，并根据该评价结果指定针对所述目标地层的勘探和/或开发方案，其中的所述服务器1也为本申请的一个或多个实施例中所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置。
可以理解的是，所述客户端设备可以包括智能手机、平板电子设备、网络机顶盒、便携式计算机、台式电脑、个人数字助理(PDA)、车载设备、智能穿戴设备等。其中，所述智能穿戴设备可以包括智能眼镜、智能手表、智能手环等。
在实际应用中，进行多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定的部分可以在如上述内容所述的服务器侧执行，也可以所有的操作都在所述客户端设备中完成。具体可以根据所述客户端设备的处理能力，以及用户使用场景的限制等进行选择。本申请对此不作限定。若所有的操作都在所述客户端设备中完成，所述客户端设备还可以包括处理器。
上述的客户端设备可以具有通信模块(即通信单元)，可以与远程的服务器进行通信连接，实现与所述服务器的数据传输。所述服务器可以包括任务调度中心一侧的服务器，其他的实施场景中也可以包括中间平台的服务器，例如与任务调度中心服务器有通信链接的第三方服务器平台的服务器。所述的服务器可以包括单台计算机设备，也可以包括多个服务器组成的服务器集群，或者分布式装置的服务器结构。
所述服务器与所述客户端设备之间可以使用任何合适的网络协议进行通信，包括在本申请提交日尚未开发出的网络协议。所述网络协议例如可以包括TCP/IP协议、UDP/IP协议、HTTP协议、HTTPS协议等。当然，所述网络协议例如还可以包括在上述协议之上使用的RPC协议(Remote Procedure Call Protocol，远程过程调用协议)、REST协议(Representational State Transfer，表述性状态转移协议)等。
具体通过下述各个实施例进行说明。
为了能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，本申请提供一种执行主体可以为上述服务器的多极子阵列声波测井中横波衰减因子方法的实施例，参见图2，所述多极子阵列声波测井中横波衰减因子方法具体包含有如下内容：
步骤100：获取目标地层的多极子阵列声波测井数据。
在步骤100的一种举例中，所述服务器接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
步骤200：根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子。
可以理解的是，所述挠曲波是一种频散界面波，即挠曲波的传播速度会随频率的变化而变化，在低频时，挠曲波以横波的速度传播，高频时则以低于横波的速度传播。
步骤300：应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
在步骤300的一种具体举例中，由于挠曲波在软地层，衰减为横波的衰减，全频率段为稳定平滑段，衰减可以选取合适的低频截止值对应的衰减即为横波真实衰减，而在硬地层下，受到地层横波衰减影响，在低频段衰减大于地层横波的衰减，高频段，挠曲波的衰减没有地层横波的叠加但其传播速度低于地层横波，应该选取合适的低频截止值，避免地层横波衰减的影响，因此可以选取一个相对高的频率4kHz作为预设频率，该预设频率下的衰减即为地层横波的衰减。
为了能够能够进一步提高获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子的准确性，在本申请的一个实施例中，参见图3，所述多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中的步骤200具体包含有如下内容：
步骤201：对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数。
在步骤201中，服务器根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
步骤202：选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤。
步骤203：重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
在一个实施例中，参见图4，所述步骤202具体包含有如下内容：
步骤2021：根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率。
步骤2022：根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值。
步骤2023：基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
针对上述各个实施例，为了进一步说明本方案，本申请还提供一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的具体应用实例，其目的在于通过分析挠曲波的衰减进而分析地层横波衰减，为测井资料利用衰减因子来评价地层提供新思路，提出一种新的分析横波衰减的方法。大致流程如下：
1)对时间域的波形曲线x(n)进行傅里叶变换；
2)确定自适应滤波器的长度M；
3)当前频率点下，进行信号向量矩阵的功率计算；
4)逐一扫描范围内的慢度s以及衰减ρ，对幅度谱进行估算，找到幅度谱的峰以及峰对应的慢度及衰减；
5)由得到的慢度及衰减得到真实信号的幅度值；
6)在观测频率范围内按照步骤3)至5)逐一计算，得到对当前信号谱的估计；
7)选取合适低频处对应的衰减即为真实横波的衰减。
具体对下述步骤S1至S7进行详细说明：
S1：对时间域的波形曲线x(n)进行傅里叶变换。
1)接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的阵列声波测井资料。
2)根据所述阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对所述阵列声波测井资料对应的时间域的波形曲线x(n)进行傅里叶变换，即对阵列声波测井数据(时间域的波形曲线)x(n)进行傅里叶变换，得到下述表达式(1)：
式(1)中，P为模式波的个数，αk为第k个模式波的幅度，Sk为第k个模式波的慢度，v(n)为噪声信号的频谱，d为各个所述接收器之间的间距，N为所述接收器的个数。
S2：确定自适应滤波器的长度(即自适应滤波器的抽头的个数M)。
设计一个能够压制噪声和其他不同慢度及衰减信号的滤波器，该滤波器有指定M个抽头，信号向量用向量xn表示，滤波器用向量w表示。
xn(ω)＝[xn xn-1 … xn-M+1]T (2)
ω＝[ω0 ω1 … ωM-1]T (3)
S3：当前频率点下，进行信号向量矩阵的功率计算。
1)根据S2设计的滤波器确定其输出y(n)可以表示为:
y(n)＝wHXn(ω)＝Xn(ω)Tw* (4)
式(2)至(4)中，[·]H表示矩阵的共轭转置，[·]*表示矩阵的共轭，[·]T表示矩阵的转置。
2)而后可以将x(n)写成矩阵形式：
x(n)＝As(n)+v(n)∈CM×1 (5)
3)在式(5)中，A为正弦信号的方向向量；s(n)为正弦信号的向量；v(n)为噪声信号的频谱，C表示。它们的定义分别为下式(6-1)至(6-3)：
4)在式(6-1)中，a(ρ,s)＝[1 e-(ρ+iωs)d … e-(ρ+iωs)(M-1)d]T。那么我们可以得到自适应滤波器的输出y(n)可以表示为wHx(n)：
其中，
5)由式(7)可知，右边的第一项表示设计的自适应滤波器能够无失真的通过参数为(α1，ρ1，s1)的正弦信号，第二项表示其他慢度及衰减的波形及噪声信号的叠加。因此，若要使参数为(α1，ρ1，s1)的信号无失真的输出，应满足以下两个条件：
(1)带衰减的信号向量(α1，ρ1，s1)无失真通过滤波器；
(2)噪声和其余信号的功率达到最小。
6)将上述两个条件转换为数学问题则为：
wHa(ρ,s)＝1 (11)
7)将信号的功率用矩阵来表示，即则可将式(11)与(12)转变为以下的约束条件：
其中L＝N-M+1。约束条件问题的解可由拉格朗日算子乘子法求解，滤波器权向量为：
滤波器要让信号向量中的带衰减的信号向量(α1，ρ1，s1)无失真的通过，则滤波器的输出可写为
其中，为通过滤波器的信号向量，eF(n)为通过滤波器后噪声和所有其它正弦信号分量的输出。通过我们设计的模型信号的(ρ，s)，可知估计的振幅值为：
其中，当ρ＝0时，Lp＝1.0，
8)若考虑滤波器设计的约束条件为：
(1)带衰减的信号向量(α，ρ，s)无失真通过滤波器。
(2)噪声以及其他信号向量的输出达到最小。
将以上的两个问题转换为数学形式为：
展开公式(17)中的目标函数J(w,α)，有：
式(18)中，
目标函数J(w,α)最小的解为：
数学问题(17)则为：
J(w,α)＝wHQw s.t.wHa(ρ,s)＝1 (21)
S4：逐一扫描范围内的慢度s以及衰减ρ，对幅度谱进行估算，找到幅度谱的峰以及峰对应的慢度及衰减。
1)利用拉格朗日乘子法以及公式(20)，可求得问题(21)的解为：
其中，为对噪声以及其余正弦信号矩阵的估计。若相关矩阵为奇异矩阵，对矩阵求逆时，需要使得矩阵非奇异化，一般通过对矩阵的对角添加一个微小扰动矩阵αI，其中α是常数，与噪声相关，I为单位矩阵。
2)因此，式(22)和(23)可变为：
公式(24)和公式(25)的滤波器权向量和幅度谱的估计方法有两个维度，分别指的是慢度s维和衰减ρ维。为衰减因子ρ以及慢度s的函数，通过设置合理的慢度以及衰减因子的范围，逐步进行扫描，在衰减因子与慢度为信号向量中的某一个正弦信号的值时，复振幅达到最大值，在其他慢度及衰减值处，复振幅接近于零，通过寻找复振幅的峰值所在的慢度及衰减，可以知道该信号的衰减值，复振幅的峰值个数代表了振型的个数。
S5：由S4得到的慢度及衰减带入式(25)中，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
S6：在观测频率范围内按照S3至S5对各个频率点进行逐一计算，得到各个频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波对应的当前信号谱的估计结果。
S7：根据所述估计结果，选取预设频率对应的衰减作为地层真实横波的衰减。
其中，由于挠曲波在软地层，衰减为横波的衰减，全频率段为稳定平滑段，衰减可以选取合适的低频截止值对应的衰减即为横波真实衰减，而在硬地层下，受到地层横波衰减影响，在低频段衰减大于地层横波的衰减，高频段，挠曲波的衰减没有地层横波的叠加但其传播速度低于地层横波，应该选取合适的低频截止值，避免地层横波衰减的影响，因此可以选取一个相对高的频率4kHz作为预设频率，该预设频率下的衰减即为地层横波的衰减。
从上述内容可知，本申请应用实例提供的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。而为了验证上述效果，本申请还通过在声波传播矩阵中加入衰减因子，对测井模型信号谱分析，能很好的估计模型信号中的衰减因子，理论上验证了该方法用于估计挠曲波的衰减。在实际数据的处理也能说明该方法的准确性，为用衰减参数评价地层提供了新方法，具体验证过程如下：
品质因子Q>1，品质因子Q与前面提出的衰减因子ρ之间的关系为，其中ω表示角频率，s代表慢度。数学模型表格所用参数如下表1所示，所选参数均参照实际声波测井时的数据来设计。
表1正弦信号叠加模型参数表
| 名称 | 符号 | 单位 | 值 |
| 接收器间距 | d | 英尺(ft) | 0.5 |
| 接收器个数 | N | 个 | 13 |
| 振型数 | p | 个 | 无 |
| 频率 | ω | 赫兹(Hz) | 8000 |
| 品质因子 | Q | 无 | [200；300；100；500] |
| 慢度 | s | 微秒每英尺(us/ft) | [80；120；160；200] |
| 振幅 | α | 无 | [4-i；2-i；3-i；1-i] |
通过Prony方法构建复系数正弦叠加信号
参见图5，模型中的正弦信号的真实幅度值在慢度-衰减的二维平面中用“*”标明，估计的幅度轴采用对数坐标。从图5中可以观察到4个峰，每个峰与设计的正弦信号向量的真实幅度值完全相符，在慢度分别为[80，120，160，200]us/ft，对应了每一个峰，在4个慢度下幅度估计值随着衰减因子Q-1的变化而变化，当衰减因子Q-1与正弦信号自身的衰减因子相同时，幅度估计值达到最大值，与模型设置的幅度值一致。我们通过幅度相位法来评估信号的幅度时，可以按照以下的步骤进行：对于给定的慢度值以及衰减因子值范围，首先对每一个固定慢度进行衰减因子的搜索，找到当前慢度下幅度最大值时的衰减因子，其次是对每一个慢度进行扫描，找到不同慢度下对应估计振幅值，振幅极大值处对应的慢度与衰减因子Q-1为当前信号的慢度与衰减。
如图5所示，能够完美的估计模型信号中的振幅及其对应的衰减与慢度，实际资料处理如图6所示，在红色标识区域，纵横波的衰减曲线与GR曲线呈现负相关，3520-3528m处储层段，GR含量低，纵横波的衰减因子变大，3592-3600m泥岩层段，GR含量高，纵横波的衰减因子变小，通过纵横波的衰减曲线能够对地层岩性进行一定的评价。
从软件层面来看，为了能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，本申请提供一种能够执行所述多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中全部或部分内容的多极子阵列声波测井中横波衰减因子装置的实施例，参见图7，所述多极子阵列声波测井中横波衰减因子装置具体包含有如下内容：
数据采集模块10，用于获取目标地层的多极子阵列声波测井数据。
挠曲波的衰减因子确定模块20，用于根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子。
横波衰减因子确定模块30，用于应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
在一种具体实施例中，所述数据采集模块10具体包含有：数据接收单元，用于接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
在一种具体实施例中，所述挠曲波的衰减因子确定模块20具体包含有：
傅里叶变换单元，用于对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数。
幅度值获取单元，用于选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤。
重复执行单元，用于重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
其中，所述幅度值获取单元具体包含有：
信号向量矩阵的功率确定子单元，用于根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率；
慢度及衰减确定子单元，用于根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值；
真实信号幅度确定子单元，用于基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
在一种具体实施例中，所述傅里叶变换单元具体用于执行下述内容：根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
在一种具体实施例中，所述预设频率为4kHz。
从上述描述可知，本申请实施例提供的多极子阵列声波测井中横波衰减因子装置，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。
从硬件层面来看，本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图8，所述电子设备具体包括如下内容：
处理器(processor)601、存储器(memory)602、通信接口(CommunicationsInterface)603和总线604；
其中，所述处理器601、存储器602、通信接口603通过所述总线604完成相互间的通信；所述通信接口603用于实现服务器、客户端设备、接收器、数据库以及其他参与机构之间的信息传输；
所述处理器601用于调用所述存储器602中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
步骤100：获取目标地层的多极子阵列声波测井数据。
步骤200：根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子。
步骤300：应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
从上述描述可知，本申请实施例提供的电子设备，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
步骤100：获取目标地层的多极子阵列声波测井数据。
步骤200：根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子。
步骤300：应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
从上述描述可知，本申请实施例提供的计算机可读存储介质，能够有效且准确地获取多极子阵列声波测井中横波的衰减因子，进而能够有效提高目标储层的评价准确性，并能够有效提高应用该目标储层的评价结果设定储层勘探开发方案的准确性和可靠性，进而能够有效提高储层勘探作业及开发作业的高效性及准确性，节省了勘探及开发的时间成本及人力成本。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境)。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。
本说明书实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
以上所述仅为本说明书的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。
Claims (14)
1.一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，包括：
获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；
根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；
应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
2.根据权利要求1所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，所述获取目标地层的多极子阵列声波测井数据包括：
接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
3.根据权利要求2所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，所述根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子，包括：
对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数；
选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤；
重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
4.根据权利要求3所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，包括：
根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率；
根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值；
基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
5.根据权利要求3所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，所述对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，包括：
根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
6.根据权利要求1至5任一项所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法，其特征在于，所述预设频率为4kHz。
7.一种多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，包括：
数据采集模块，用于获取目标地层的多极子阵列声波测井数据；
挠曲波的衰减因子确定模块，用于根据所述目标地层的多极子阵列声波测井数据，确定对应的挠曲波的衰减因子；
横波衰减因子确定模块，用于应用所述挠曲波的衰减因子确定预设频率下的横波衰减因子以根据该横波衰减因子评价所述目标地层。
8.根据权利要求7所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，所述数据采集模块包括：
数据接收单元，用于接收设置在目标地层所在区域的各个接收器发送的多极子阵列声波测井资料，并在所述多极子阵列声波测井资料中提取对应的多极子阵列声波测井数据。
9.根据权利要求8所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，所述挠曲波的衰减因子确定模块包括：
傅里叶变换单元，用于对目标地层的多极子阵列声波测井数据进行傅里叶变换处理，并确定预设的自适应滤波器的抽头个数；
幅度值获取单元，用于选取一频率点，并基于该频率点执行对应的获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤；
重复执行单元，用于重新选取频率点，并重复执行对应的所述获取信号谱对应的真实信号的幅度值的步骤，直至得到各个所述频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值，进而得到挠曲波的衰减因子，其中，各个所述频率点均在预设的观测频率范围内选取。
10.根据权利要求9所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，所述幅度值获取单元包括：
信号向量矩阵的功率确定子单元，用于根据经所述傅里叶变换处理后的多极子阵列声波测井数据，确定所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率；
慢度及衰减确定子单元，用于根据所述自适应滤波器的信号向量矩阵的功率，逐一扫描预设范围内的慢度值以及衰减值，并对所述自适应滤波器的幅度谱进行估算，得到该幅度谱的峰点以及该峰点对应的目标慢度值和目标衰减值；
真实信号幅度确定子单元，用于基于所述目标慢度值和目标衰减值，确定当前频率点下的信号谱对应的真实信号的幅度值。
11.根据权利要求9所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，所述傅里叶变换单元具体用于执行下述内容：
根据所述多极子阵列声波测井资料中的模式波数据、噪声信号数据、所述接收器的数量以及各个所述接收器之间的距离，对多极子阵列声波测井数据对应的时间域的波形曲线进行傅里叶变换。
12.根据权利要求7至11任一项所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定装置，其特征在于，所述预设频率为4kHz。
13.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在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程序时实现权利要求1至6任一项所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任一项所述的多极子阵列声波测井中横波衰减因子的确定方法的步骤。
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