CN110886608A - 基于k近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统。该方法包括：步骤1：对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；步骤2：将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；步骤4：判断平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则输出平滑后的声波测井速度曲线，若否，则更新初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至达到设定标准。本发明通过进行速度均值滤波，消除噪音和高频部分，保持厚层的边界不变。

Description

基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统

技术领域

本发明涉及测井曲线平滑处理领域，更具体地，涉及一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统。

背景技术

关于声波测井速度的平滑，最常用的方法有是中值滤波方法，中值滤波是基于排序统计理论的一种能有效抑制噪声的非线性信号处理技术，它的基本原理是把数字序列中一点的值用该点的一个邻域(窗口)中各点值的中值代替，从而消除孤立的噪声点。对于较大密度的噪声，需要加大滤波窗口长度，但是保持边界效果降低，同时计算量迅速增大。传统的均值滤波方法，因为在滤波的同时，边界变模糊，所以在声波测井速度平滑中很少用。

声波测井速度由于精度高，被广泛应用于地震资料的约束反演和速度建模当中，但是，由于观测方式不同，造成声波测井速度数值与地震速度不匹配，以及声波测井存在噪音，使得声波测井不能直接应用到地震中，通常先对声波测井速度进行平滑处理，去除异常值和高频成分，获取测井的低频速度用来约束地震反演。当前，求取测井低频速度通常采用中值滤波方法，滤波程度与窗口长度有关。随着时窗的增大，平滑程度越大，但是，保持边界效果变差；传统的均值滤波方法，因不能保边界，应用受限。因此，有必要开发一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明提出了一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法及系统，其能够通过在以滤波点为中心的邻域内，搜索与滤波点的速度值最接近的K个记录点，进行速度均值滤波，消除噪音和高频部分，达到对速度曲线平滑的目的，同时保持厚层的边界(深度位置)不变。

根据本发明的一方面，提出了一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法。所述方法可以包括：步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；步骤2：将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；步骤4：判断所述平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为所述初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至所述平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

优选地，所述预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

优选地，通过公式(1)将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

优选地，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

优选地，通过公式(2)对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

根据本发明的另一方面，提出了一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；步骤2：将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；步骤4：判断所述平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为所述初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至所述平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

优选地，所述预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

优选地，通过公式(1)将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

优选地，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

优选地，通过公式(2)对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本发明的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法的步骤的流程图。

图2示出了根据本发明的一个实施例的一维K近邻均值滤波图的示意图。

图3a和图3b分别示出了根据本发明的一个实施例的原始声波速度和平滑后的声波速度的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图1示出了根据本发明的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法的步骤的流程图。

在该实施例中，根据本发明的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法可以包括：步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；步骤2：将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据滤波窗口长度和滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；步骤4：判断平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以平滑后的声波测井速度曲线作为初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

在一个示例中，预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

在一个示例中，通过公式(1)将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

在一个示例中，根据滤波窗口长度和滤波点数，对初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

在一个示例中，通过公式(2)对初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

具体地，根据本发明的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法可以包括：

步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线，其中，预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正，井眼影响校正的目的是消除泥浆浸入和井径对声波测井的影响，声波漂移校正是指用VSP测井资料校正声波测井资料，使声波测井与VSP对同一段地层测得的层速度一致。

步骤2：声波测井的原始记录是声波时差，需要求取得是地层速度，速度是地震勘探中常用的参数，所以要把声波时差曲线转换成速度曲线，对速度曲线进行平滑。声波时差的倒数即为声波测井速度，通过公式(1)将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度。

步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数，通过公式(2)进行均值滤波，获得平滑后的声波测井速度曲线。滤波窗口长度n越大和滤波点数K越大，平滑程度越大，计算量也越大，反之，则平滑程度越小，计算量也越小。一般根据实际情况确定，如果原始测井速度变化剧烈、噪音严重，就选择较大的n值和K值；反之，则选择较小的n值和K值。

步骤4：判断平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以平滑后的声波测井速度曲线作为初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

本方法通过在以滤波点为中心的邻域内，搜索与滤波点的速度值最接近的K个记录点，进行速度均值滤波，消除噪音和高频部分，达到对速度曲线平滑的目的，同时保持厚层的边界(深度位置)不变。

应用示例

为便于理解本发明实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本发明，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本发明。

根据本发明的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法包括：

步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线，其中，预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正，井眼影响校正的目的是消除泥浆浸入和井径对声波测井的影响，声波漂移校正是指用VSP测井资料校正声波测井资料，使声波测井与VSP对同一段地层测得的层速度一致。

步骤2：声波测井的原始记录是声波时差，需要求取得是地层速度，速度是地震勘探中常用的参数，所以要把声波时差曲线转换成速度曲线，对速度曲线进行平滑。声波时差的倒数即为声波测井速度，通过公式(1)将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度。

步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数，通过公式(2)进行均值滤波，获得平滑后的声波测井速度曲线。滤波窗口长度n越大和滤波点数K越大，平滑程度越大，计算量也越大，反之，则平滑程度越小，计算量也越小。一般根据实际情况确定，如果原始测井速度变化剧烈、噪音严重，就选择较大的n值和K值；反之，则选择较小的n值和K值。

步骤4：判断平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以平滑后的声波测井速度曲线作为初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

选择中国东部某油田的声波测井曲线进行了平滑处理，如图2所示，深度采样间隔为0.125米，假设对图中1590m这个点(图2中黑点所示，速度值约2469m/s)进行滤波。因浅层速度变化比较大，为此选择较大的滤波窗口，取n＝100，即12.5米，k＝50，如图2中矩形框所示，在这个窗口中取50个速度接近2469m/s的记录点速度，进行均值滤波，输出结果即为该点滤波后的速度值。采用以上参数对速度曲线平滑，结果如图3a、图3b所示，图3a是原始声波时差经过转换得到的测井速度，图3b是平滑后的速度，可以看出，平滑后的速度已经消除一些速度突变点，曲线变光滑，同时保持了厚层的边界(深度位置)不变，效果比较理想。

综上所述，本发明通过在以滤波点为中心的邻域内，搜索与滤波点的速度值最接近的K个记录点，进行速度均值滤波，消除噪音和高频部分，达到对速度曲线平滑的目的，同时保持厚层的边界不变。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

根据本发明的实施例，提供了一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其特征在于，该系统包括：存储器，存储有计算机可执行指令；处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；步骤2：将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据滤波窗口长度和滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；步骤4：判断平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以平滑后的声波测井速度曲线作为初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

在一个示例中，预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

在一个示例中，通过公式(1)将处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

在一个示例中，根据滤波窗口长度和滤波点数，对初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

在一个示例中，通过公式(2)对初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

本系统通过在以滤波点为中心的邻域内，搜索与滤波点的速度值最接近的K个记录点，进行速度均值滤波，消除噪音和高频部分，达到对速度曲线平滑的目的，同时保持厚层的边界不变。

本领域技术人员应理解，上面对本发明的实施例的描述的目的仅为了示例性地说明本发明的实施例的有益效果，并不意在将本发明的实施例限制于所给出的任何示例。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法，其特征在于，包括：

步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；

步骤2：将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；

步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；

步骤4：判断所述平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为所述初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至所述平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

2.根据权利要求1所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法，其中，所述预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

3.根据权利要求1所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法，其中，通过公式(1)将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

4.根据权利要求1所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法，其中，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：

以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

5.根据权利要求4所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑方法，其中，通过公式(2)对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

6.一种基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其特征在于，该系统包括：

存储器，存储有计算机可执行指令；

处理器，所述处理器运行所述存储器中的计算机可执行指令，执行以下步骤：

步骤1：针对声波测井数据进行预处理，剔除声波时差曲线的异常值，获得处理后的声波时差曲线；

步骤2：将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度；

步骤3：确定滤波窗口长度和滤波点数，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对待测点的初始声波测井速度进行均值滤波平滑，获得平滑后的声波测井速度曲线；

步骤4：判断所述平滑后的声波测井速度曲线是否达到设定标准，若是，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为最终的声波测井速度曲线输出，若否，则以所述平滑后的声波测井速度曲线作为所述初始声波测井速度曲线，重复步骤3，直至所述平滑后的声波测井速度曲线达到设定标准。

7.根据权利要求6所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其中，所述预处理包括井眼影响校正和声波漂移校正。

8.根据权利要求6所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其中，通过公式(1)将所述处理后的声波时差曲线转换成多个待测点的初始声波测井速度：

其中，d为深度采样间隔，dt(i)为第i个待测点的声波时差，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度。

9.根据权利要求6所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其中，根据所述滤波窗口长度和所述滤波点数，对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑包括：

以待测点为中心的滤波窗口的长度为n个待测点，在n个待测点中选择滤波点数进行均值滤波。

10.根据权利要求6所述的基于K近邻均值滤波的声波测井速度平滑系统，其中，通过公式(2)对所述初始声波测井速度曲线进行均值滤波平滑：

其中，v1为均值滤波平滑后的速度，vel(i)为第i个待测点的速度，i＝1,2,…,m，m为测井记录长度，K为滤波点数的数量。

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