CN111610575A - 一种测井曲线环境校正方法、系统及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种测井曲线环境校正方法、系统及装置,应用频谱分析技术将时域测井曲线转换为频域幅值‑频率曲线,时域测井曲线上周期性规律变化特征将转化为频域曲线上的高频段幅值异常,结合信号滤波技术消除该异常,再将频域曲线转换为时域曲线,完成测井曲线螺纹井眼影响校正;滤波方法更合理,螺纹井眼对测井曲线的影响彻底滤除,且保留高频段有用信号,重构滤除异常部分信号,保留信号完整性;一种能够快速、有效消除螺纹井眼对测井曲线影响的校正方法,保留有用信号。
Description
技术领域
本发明属于石油天然气勘探开发技术领域,具体涉及一种测井曲线环境校正方法、系统及装置。
背景技术
在钻井过程中钻具与地层的相互作用产生井眼,地层的各向异性、钻头侧向力、钻头转角、PDC钻头使用的螺纹钻具和牙轮,钻速的不稳定性、水平井和大斜度井井眼方向受水平地应力和铅直地应力方向不一致等原因容易导致井眼内出现螺纹状沟槽。这种螺纹状沟槽作为地层特征被测井仪器记录,在测井曲线上产生周期性规律变化,降低测井曲线反映地层有用信息的精度。
应用频谱分析技术将时域测井曲线转换为频域幅值-频率曲线,时域测井曲线上周期性规律变化特征将转化为频域曲线上的高频段幅值异常,结合信号滤波技术消除该异常,再将频域曲线转换为时域曲线,可完成测井曲线螺纹井眼影响校正。
发明内容
为了解决了现有技术中存在的问题,本发明提供一种测井曲线环境校正方法、系统及装置,基于频谱分析方法对测井曲线进行时域-频域转换,分析时域曲线的周期性规律变化特征转换为频域后表现为高频率幅值异常,结合滤波技术可将此异常消除,对比校正前后曲线形态与地层情况的对应性,对螺纹井眼的测井曲线环境具有更好的校正效果。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是,一种测井曲线环境校正方法,应用频谱分析方法将时域测井曲线转换为频域幅值-频率曲线,时域测井曲线上周期性规律变化特征将转化为频域曲线上的高频段幅值异常,采用信号滤波方法消除该异常,再将频域曲线转换为时域曲线,完成测井曲线螺纹井眼影响校正,具体包括以下步骤:
步骤1,采集获取时域信号测井曲线;
步骤2,利用Fourier变换将步骤1所获取的时域信号测井曲线变换为频域信号测井曲线;
步骤3,分析步骤2变换得到的频域信号中幅度异常对应的频率范围,将幅度异常部分信号滤除,并重构该段频谱曲线;
步骤4,判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除,若已完全滤除,则执行步骤5,否则转入步骤3;
步骤5,利用Fourier逆变换将滤波后的频域信号测井曲线变换为时域信号测井曲线;
步骤6,输出校正后的时域信号测井曲线。
步骤1中从测井数据采集装置获取测井曲线,得到反映地层信息的时域信号。
步骤2中,测井曲线是固定采样间隔的离散数据点连成的曲线,选择离散傅里叶变换将测井曲线转换为频域信号:
式中,F(k)为频域信号,f(j)为时域信号,是j的周期函数,Wn=e(-2πi)/n为n次单位根之一,i为虚数单位,j为时域信号自变量。
步骤3具体如下:
步骤31,采用频谱分析技术,可视化交互展示Fourier变换结果,分析频域信号在高频段幅度异常对应的频率范围;
步骤32,将步骤31确定的频率范围作为带阻滤波的通过频率和截止频率,滤除该噪声信号;
步骤33,根据频域信号斜率变化,重构步骤32滤除部分的频域信号,保证滤除螺纹井眼对测井曲线的影响。
步骤4具体为:判断滤波后的频域信号高频段曲线二阶导数是否不变,不变则为噪声信号已完全滤除,则执行下一步,否则转入步骤3。
步骤5中,利用Fourier逆变换将频域信号转换为时域信号测井曲线:
式中,F(k)为频域信号,f(j)为时域信号,Wn=e(-2πi)/n为n次单位根之一。
一种测井曲线环境校正系统,包括:曲线获取模块,用于获取时域信号测井曲线;
Fourier变换模块,用于将表征测井曲线的时域信号转换为表征测井曲线的频域信号;
滤波重构模块,用于滤除频域信号中的噪声并重构滤除部分的频谱线;
判定模块,用于判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除;
Fourier逆变换模块,用于将经过滤波重构的频域信号变换为时域信号;
输出模块,用于输出校正完成的测井曲线。
一种计算机,包括处理器、存储器以及显示器;存储器中存储有计算机程序,处理器能够调用所述计算机程序执行权利要求1-6任一项所述测井曲线环境校正方法,并将结果在显示器中输出。
与现有技术相比,本发明至少具有以下有益效果:
本发明基于频谱分析方法对测井曲线进行时域-频域转换,针对消除螺纹井眼频域信号异常部分新增的带通滤波方法更合理,既可以将螺纹井眼对测井曲线的影响彻底滤除,也保留了高频段有用信号;频率高于异常频率范围的信号携带有用信息,采用带阻滤波方法相较于低通滤波更合理,而对于滤波窗口缺失部分信号,利用缺失部分前后采样数据变化趋势来预测滤波窗口信号值,重构出滤波窗口缺失信号,保留信号完整性,形成一种能够快速、有效消除螺纹井眼对测井曲线影响的校正方法,保留完整有用信号。
附图说明
图1为测井曲线环境校正流程图。
图2a为校正前频域信号图。
图2b为校正后频域信号图。
图3为时域信号校正前后对比图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
参考图1,本发明基于频谱分析技术对测井曲线进行时域-频域转换,分可选的滤波方法更多,析时域曲线的周期性规律变化特征转换为频域后表现为高频率幅值异常,结合滤波技术可将此异常消除,对比校正前后曲线形态与地层情况的对应性,验证该方法对螺纹井眼的校正效果,具体包括下列顺序的步骤:
(1)采集获取时域信号测井曲线;
(2)利用Fourier变换将时域信号测井曲线变换为频域信号;
(3)分析频域信号中幅度异常对应的频率范围,选择滤波技术将幅度异常部分信号滤除,并重构该段频谱曲线;
(4)判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除,若以完全滤除,则停止循环,否则转入步骤(3);
(5)利用Fourier逆变换将滤波后的频域信号变换为时域信号;
(6)输出校正后的测井曲线。
进一步地,步骤(1)所述的采集获取时域信号测井曲线,具体为:借助专用的数据采集装置获取测井曲线,得到反映地层信息的时域信号。
进一步地,步骤(2)所述的利用Fourier变换将时域信号测井曲线变换为频域信号,具体为:测井曲线是固定采样间隔的离散数据点连成的曲线,选择离散傅里叶变换(FFT)将测井曲线转换为频域信号。
式中,F(k)为频域信号,f(j)为时域信号,Wn=e(-2πi)/n为n次单位根之一。
步骤(3)所述分析频域信号中幅度异常对应的频率范围,选择滤波技术将幅度异常部分信号滤除,并重构该段频谱曲线,具体为:
1)采用频谱分析技术,可视化交互展示Fourier变换结果,分析频域信号在高频段幅度异常对应的频率范围;
2)将上述确定的频率范围作为带阻滤波的通过频率和截止频率,滤除该噪声信号。通过对比分析,频率高于异常频率范围的信号携带有用信息,因此采用带阻滤波方法相较于低通滤波更合理。
3)根据频域信号斜率变化,重构上述滤除部分的频域信号,保证滤除螺纹井眼对测井曲线的影响。
步骤(4)所述判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除,若以完全滤除,则停止循环,否则转入步骤(3),具体为:
判断滤波后的频域信号高频段曲线二阶导数是否不变,不变则说明噪声信号已完全滤除,则停止循环,否则转入步骤3.
步骤(5)所述利用Fourier逆变换将滤波后的频域信号变换为时域信号,具体为:利用Fourier逆变换将频域信号转换为时域信号,该时域信号即为校正后的测井曲线。
式中,F(k)为频域信号,f(j)为时域信号,Wn=e(-2πi)/n为n次单位根之一,i为虚数单位,j为时域信号自变量。
进一步地,步骤(6)所述输出校正后的测井曲线,具体为:将上述经Fourier逆变换得到已消除螺纹井眼影响的测井曲线输出。
(1)本发明中选取青海油田一口探井测井资料,该井的井径(CAL)、岩性密度(DEN)、补偿中子(CNL)、声波时差(AC)、阵列感应(RT10-RT90)等曲线受螺纹井眼影响明显,自然伽马(GR)和自然电位(SP)受螺纹井眼影响小。
(2)利用公式(1)Fourier变换将上述受螺纹井眼影响明显的曲线(CAL、DEN、CNL、AC、RT10-RT90)转换为频域信号,RT10的频域信号如附图2中左图所示。
(3)上述受螺纹井眼影响明显的测井曲线转换的频域信号逐一分析其高频段幅值异常的频率范围,并对该频率范围的频域信号进行带阻滤波和信号重构,RT10的频域信号滤波、重构前后的对比如图2所示,频率范围1.15~1.20Hz间出现幅值异常,经过带阻滤波处理后消除该异常,并重构该段信号。
(4)分析带阻滤波结果是否将幅值异常部分信号滤除,高频段幅值异常频率范围内信号已重构,且重构信号与幅值异常频率范围外的信号变化趋势一致。若以完全滤除,则停止循环,否则转入步骤3。
(5)利用公式(2)Fourier逆变换将上述滤波后的频域信号转换为时域信号。
(6)输出上述已经消除螺纹井眼影响的测井曲线,校正前后的对比如图3所示。
图3所示第一道为自然伽马和自然电位,第3~7道为阵列感应曲线RT10~RT90校正前后曲线。第3~7道各个道中的阵列感应曲线周期性正弦规律得到了彻底的滤除,保留了地层有用信号,与第1道的岩性曲线有较好的对应关系,验证了上述螺纹井眼校正方法有效性。
本发明还提供一种测井曲线环境校正系统,包括:曲线获取模块,用于获取时域信号测井曲线;Fourier变换模块,用于将表征测井曲线的时域信号转换为表征测井曲线的频域信号;滤波重构模块,用于滤除频域信号中的噪声并重构滤除部分的频谱线;判定模块,用于判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除;Fourier逆变换模块,用于将经过滤波重构的频域信号变换为时域信号;输出模块,用于输出校正完成的测井曲线。
一种能够用于实现本发明所述方法的计算机,包括处理器、存储器以及显示器;存储器中存储有计算机程序,处理器能够调用所述计算机程序执行本发明所述测井曲线环境校正方法,并将结果在显示器中输出。
Claims (8)
1.一种测井曲线环境校正方法,其特征在于,应用频谱分析方法将时域测井曲线转换为频域幅值-频率曲线,时域测井曲线上周期性规律变化特征将转化为频域曲线上的高频段幅值异常,采用信号滤波方法消除该异常,再将频域曲线转换为时域曲线,完成测井曲线螺纹井眼影响校正,具体包括以下步骤:
步骤1,采集获取时域信号测井曲线;
步骤2,利用Fourier变换将步骤1所获取的时域信号测井曲线变换为频域信号测井曲线;
步骤3,分析步骤2变换得到的频域信号中幅度异常对应的频率范围,将幅度异常部分信号滤除,并重构该段频谱曲线;
步骤4,判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除,若已完全滤除,则执行步骤5,否则转入步骤3;
步骤5,利用Fourier逆变换将滤波后的频域信号测井曲线变换为时域信号测井曲线;
步骤6,输出校正后的时域信号测井曲线。
2.根据权利要求1所述的测井曲线环境校正方法,其特征在于,步骤1中从测井数据采集装置获取测井曲线,得到反映地层信息的时域信号。
4.根据权利要求1所述的测井曲线环境校正方法,其特征在于,步骤3具体如下:
步骤31,采用频谱分析技术,可视化交互展示Fourier变换结果,分析频域信号在高频段幅度异常对应的频率范围;
步骤32,将步骤31确定的频率范围作为带阻滤波的通过频率和截止频率,滤除该噪声信号;
步骤33,根据频域信号斜率变化,重构步骤32滤除部分的频域信号,保证滤除螺纹井眼对测井曲线的影响。
5.根据权利要求1所述的测井曲线环境校正方法,其特征在于,步骤4具体为:判断滤波后的频域信号高频段曲线二阶导数是否不变,不变则为噪声信号已完全滤除,则执行下一步,否则转入步骤3。
7.一种测井曲线环境校正系统,其特征在于,包括:曲线获取模块,用于获取时域信号测井曲线;
Fourier变换模块,用于将表征测井曲线的时域信号转换为表征测井曲线的频域信号;
滤波重构模块,用于滤除频域信号中的噪声并重构滤除部分的频谱线;
判定模块,用于判断滤波后的频域信号是否将噪声信号完全滤除;
Fourier逆变换模块,用于将经过滤波重构的频域信号变换为时域信号;
输出模块,用于输出校正完成的测井曲线。
8.一种计算机,其特征在于,包括处理器、存储器以及显示器;存储器中存储有计算机程序,处理器能够调用所述计算机程序执行权利要求1-6任一项所述测井曲线环境校正方法,并将结果在显示器中输出。
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