CN111691876A - 一种利用声波测井对邻井成像的方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种利用声波测井对邻井成像的方法及装置，包括：采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式；根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位波场分离的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。通过本发明的方案，可以利用声波测井对邻井进行成像。
Description
技术领域
本发明涉及测井领域，尤其涉及利用声波测井对邻井成像的方法、装置及存储介质。
背景技术
采用侧钻井开发低渗透油气田，可以降低钻井成本和提高油气井产量，但在侧钻井施工过程中，两个相邻的井眼会由很多种原因导致井眼相碰，必然会带来巨额的经济损失。常规采用的井眼防碰手段需要对具有防碰风险的正在生产的井进行停产、减产后复测井眼轨迹，对平台的产量造成较大的压力，甚至还可能造成老井无法再次启泵的严重影响；对于自喷井，复测的成本和难度非常高。
常规井眼防碰技术是通过实测井眼轨迹参数拟合出井眼轨迹，利用防碰扫描算法计算拟合当前井与邻井的井眼轨迹间的位置关系，在相对距离小于安全距离处采取措施绕障，以此来避免井眼相碰事故的发生。防碰扫描算法的准确性主要由以下几个因素决定：井眼轨迹测量数据的准确性、井眼轨迹拟合方法的合理性、邻井轨迹描述的准确性、防碰扫描算法的准确性，由于这几个因素均存在着一定的误差，这些误差的共同作用导致了目前防碰扫描结果存在很大的不确定性。
现有主动探测防碰技术包括三种：电磁波探测防碰技术方案、射线探测防碰技术方案和声波探测防碰技术方案。电磁波探测防碰技术方案中将电磁波应用于井眼防碰施工中，存在着磁干扰、磁屏蔽等问题。射线探测防碰技术方案的实现会大幅度减小井眼交碰风险，在射线探测防碰技术方案中射线的选择是个难题，实践表明，长波传播距离虽远，但频率太低，传输速度慢，分辨率低。声波(20Hz-20kHz)环境干扰大。高频无线电波(指超短波以上)一直到微波、可见光都不能有效穿透地层。中微子通信成为最佳的选择，但价格昂贵，成本太高。声波探测防碰技术其防碰原理是通过在邻井中放置3个以上的水声传感器检测震动能量，根据能量的变化特征分析判断钻头到邻井的实际距离的变化趋势。测量点随着新井钻进深度而变化，但传感器的相对距离是固定的。因此，通过震动能量变化计算出钻头与邻井距离的变化，当这个距离小于某个距离时，报警预警,以防事故发生。该方法的优点在于利用了钻进过程中钻头震动的能量，但却存在着以下的问题，比如：钻进过程中产生井下声源不仅仅是钻头与井壁或岩石的碰撞，还有钻铤、钻杆也与井壁碰撞产生声波，水声传感器检测到的能量到底来源于何处难以判断；并且，声波在地层中传输，其能量衰减规律与地层的性质有直接关系，而并非恒定不变。
因此，针对现有技术中的主动探测防碰技术所存在的一系列问题，如何有效、准确的判断邻井的距离和方位是亟待解决的问题。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了利用声波测井对邻井成像的方法、装置及存储介质，可以准确地对邻井进行成像。
本申请提供了一种利用声波测井对邻井成像的方法，包括：
采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式；
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；
分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；
对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；
分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
一种示例性的实施例中，所述得到邻井井眼成像数据后还包括：
计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；
确定多个振幅值中最大值；
将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
一种示例性的实施例中，所述根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据包括：
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；
其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dXY、dYX、dYY分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
一种示例性的实施例中，所述四个方位的偶极纵波数据包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据；
所述采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前，记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；
根据XX方位所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；
将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
一种示例性的实施例中，所述将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位之后，还包括：
根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；
通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；
其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。
一种示例性的实施例中，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据，包括：
将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；
对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；
对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。
本发明还提供了一种利用声波测井邻井成像的装置，包括：发射器、接收换能器和处理器；
所述发射器设置为偶极子声源，采用正交偶极模式产生四个方位的偶极纵波数据；
所述接收换能器设置为采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据；
所述处理器设置为根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位、波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
一种示例性的实施例中，所述处理器得到邻井井眼成像数据后，还执行以下操作：计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；确定多个振幅值中最大值；将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
一种示例性的实施例中，所述根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据包括：
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；
其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dXY、dYX、dYY分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
一种示例性的实施例中，所述四个方位的偶极纵波数据包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据；
所述采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前，记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；
根据XX方位所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；
将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
一种示例性的实施例中，所述处理器将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位之后，还执行以下操作：
根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；
通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；
其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。
一种示例性的实施例中，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据，包括：
将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；
对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；
对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。
一种示例性的实施例中，当有多个接收换能器时，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射波数据和下行反射波数据还包括：
得到每个接收换能器的时间-空间域的上行反射波和下行反射波后，分别对多个接收换能器中的上行反射波和下行反射波进行叠加，将叠加后的上行反射波数据和下行反射波数据作为所述分离后的上行反射波数据和下行反射波数据。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如下操作：
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；
分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；
对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；
分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
与现有技术相比，本发明提供了一种利用声波测井对邻井成像的方法、装置及存储介质，包括：采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式；根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。通过本发明的方案，能够利用声波测井对邻井进行成像。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为一种技术中的利用声波测井对邻井成像的基本原理图；
图2为本发明实施例一的利用声波测井对邻井成像的方法流程图；
图3为本发明实施例一的利用声波测井对邻井成像的装置示意图；
图4为一个示例中利用声波测井得到多个地理方位的邻井井眼成像示意图。
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明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
利用声波测井对邻井成像基本原理如下：
利用声波测井对邻井成像基本原理如图1所示，在钻进井即测量井中，放置声波测井仪器，以偶极声源作为发射器，根据偶极子声源的远场辐射可知，在偶极声源工作时，向井外地层辐射出弹性波，包括纵波(P)和横波(S)。当井外弹性波遇到目标井眼即邻井井眼时，就会反射回测量井中，被钻进井即测量井中设置的接收换能器所接收，利用所接收的该反射波实现对邻井井眼的成像。在海上油田开发井浅层疏松地层中，井眼纵波速度约140-160us/ft，由于横波在传播过程中极易衰减，该横波的反射波不易测量到，但偶极声源所激发的纵波即偶极纵波在软地层不易衰减，并且，由于目标井即邻井多为下过套管的已生产井，钢套管与软地层之间的波阻抗差异大，反射回测量井的反射波信号较强；同时由于该偶极纵波由偶极声源所激发，具有方位性，利用该具有方位的偶极纵波数据经过一系列的数据处理可实现对邻井井眼成像，并能根据该井眼成像数据准确的判断测量井与邻井的距离及邻井所在的方位。
图2为本申请的利用声波测井对邻井成像的方法流程图，包括：
步骤200.采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式；
步骤201.根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；
步骤202.分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；
步骤203.对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；
步骤204.分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
在步骤200中，采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式。
在本实施例中，在浅层疏松地层(地层声波时差约140-160us/ft)中利用声波测井对丛式井的邻井成像，在测量井中可以预先设置的深度区间内进行阵列声波测井、方位测井等，分别得到深度区间内单极子声源和/或偶极子声源激发时的阵列声波数据。如果测量井是裸眼井，则采用常规方位测量仪器，如果测量井是套管井，则采用陀螺方位测量仪器。偶极子声源采用正交偶极模式，采集四个方位的偶极纵波数据。其中，该测量井是采集声波数据所在的井，即图1所示的测量井。
一种示例性的实施例中，所述四个方位的偶极纵波数据可包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。所述偶极纵波数据可包括滑行纵波数据和反射纵波数据。
在步骤201中，根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据。
在本实施例中，根据所采集的XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据。该矢量旋转可以根据预先设置的间隔角度值进行计算。例如：0度、15度……90度……180度。
一种示例性的实施例中，根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；
其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dYY、dXY、dYX分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
在本实施例中，从XX方位旋转
角度方位上的邻井井眼成像数据；
表示为地理方位，以0度为正北方位，90度为东西方位。仪器测量是仪器方位，把测井仪器上的方位转化为地理方位，该转化的具体实现方式并不进行具体限定。通过转换可以将测井仪器所测量的方位数据转换为地理方位数据。该地理方位可以是0度作为正北方向，90度作为东西方向。例如：测井仪器所测得的XX方位和地理方位的正北方向有一个方位夹角，根据该方位夹角和转换方式对测井所测量的方位数据转换为相应的地理方位数据。
在步骤202中，分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据。其中，所述偶极纵波数据可包括滑行纵波数据和反射纵波数据。从偶极纵波数据的滑行纵波中提取子波；采用最小二乘法确定反褶积的滤波器；当通过滤波器滤波后的声波数据与预先设置的子波数据的方差最小时，确定该滤波器为最终的滤波后的声波数据。
对旋转后的偶极阵列声波数据进行反褶积滤波处理，旋转后的波形数据用wv来表示。对偶极阵列声波数据进行反褶积滤波处理的实现过程可以包括：在记录的滑行纵波中提取一个理想子波，该子波的波形周期为1-3个理想子波的长度，频率约2-5Khz，然后采用最小二乘法确定反褶积处理的滤波器fltr，当||wv*fltr-D||2最小时，使输入波形wv滤波后接近于理想波D，得到滤波后波形数据Fltr。
在步骤203中，对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据。
在本步骤中，对步骤202中经过反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据可以通过波场分离方法，进一步滤除偶极纵波数据中的滑行纵波数据。
一种示例性的实施例中，所述对滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据，包括：将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。
一种示例性的实施例中，当有多个接收换能器时，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射波数据和下行反射波数据还包括：
得到每个接收换能器的时间-空间域的上行反射波和下行反射波后，分别对多个接收换能器中的上行反射波和下行反射波进行叠加，将叠加后的上行反射波数据和下行反射波数据作为所述分离后的上行反射波数据和下行反射波数据。
在本实施例中，可以采用f-k滤波法进行波场分离。f-k滤波法是将滤波后波形数据做二维傅里叶变换转化为频率-波数域，该方法的理论基础是将具有垂直同相轴的滑行纵波在f-k域中视速度无穷大，下行反射波位于负波数平面内，而上行反射波位于正波数平面内，两者视速度都为有限的数值，该f-k滤波的实现步骤包括：
(1)将滤波后声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中，在频率-波数域中对具有垂直同相轴的滑行纵波进行压制，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；
(2)将频率-波数域内压制滑行纵波后的波数据进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域加强的上行反射波数据和下行反射波数据；
(3)当有多个接收换能器时，分别对每个接收换能器所接收到的偶极纵波数据执行步骤(1)和步骤(2),得到上行反射波数据和下行反射波数据。当执行完所有接收换能器的f-k滤波处理后，将所有的接收器波场分离后的波数据进行叠加，获得叠加后的反射波数据。接收换能器中可以包括一个或多个接收器，例如：8个接收换能器，将8个接收换能器的数据进行叠加，得到最终的叠加后的反射波数据。
在步骤204中，分别对每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
在本实施例中，对于每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理可以采用本领域中常规的技术进行实现，对此并不进行具体限定。
一种示例性的实施例中，所述得到邻井井眼成像数据后还包括：计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；确定多个振幅值中最大值；将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
一种示例性的实施例中，所述采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前，记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；根据XX方位所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
一种示例性的实施例中，所述将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位之后，还包括：根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。其中，偏移成像数据的深度范围X可以是预先设置的值，该值一般是大于测量井和目标井预先估计的距离值。
本申请实施例还提供了一种利用声波测井邻井成像的装置，包括：发射器、接收换能器和处理器；
所述发射器设置为偶极子声源，采用正交偶极模式产生四个方位的偶极纵波数据；
所述接收换能器设置为采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据；
所述处理器设置为根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
一种示例性的实施例中，所述处理器得到邻井井眼成像数据后，还执行以下操作：计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；确定多个振幅值中最大值；将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
一种示例性的实施例中，所述根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据包括：根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；
其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dXY、dYX、dYY分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
一种示例性的实施例中，所述偶极纵波数据包括滑行纵波数据；所述四个方位的偶极纵波数据包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据；所述采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；根据XX方位所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
一种示例性的实施例中，所述处理器将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位之后，还执行以下操作：根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。
一种示例性的实施例中，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据，包括：将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。
一种示例性的实施例中，当有多个接收换能器时，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射波数据和下行反射波数据还包括：得到每个接收换能器的时间-空间域的上行反射波和下行反射波后，分别对多个接收换能器中的上行反射波和下行反射波进行叠加，将叠加后的上行反射波数据和下行反射波数据作为所述分离后的上行反射波数据和下行反射波数据。
一种示例性的实施例中，所述分别对每个地理方位、波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据，包括：对每个方位的波场分离的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，确定偏移成像的处理参数；利用该偏移成像参数对每个地理方位的上行反射纵波数据和所述下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到每个地理方位所对应邻井井眼成像数据。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如下操作：根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位、波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
下面用一个示例进行说明利用声波测井邻井成像的实现过程。
步骤1.偶极子声源采用正交偶极模式激发产生四个方位的偶极纵波数据；
在本步骤中，适用于浅层疏松地层中，例如：地层声波时差约140-160us/ft的地层为疏松地层；偶极子声源采用正交偶极模式激发产生四个方位的偶极纵波数据。其中，该偶极纵波数据可包括滑行纵波数据和反射纵波数据；所述四个方位的偶极纵波数据可包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
步骤2.采集偶极子声源产生的四个方位偶极纵波数据。
在本步骤中，一个或多个接收换能器采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据。
步骤3.根据所采集的四个方位偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据。
在本步骤中，根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dXY、dYX、dYY分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
步骤4.确定地层的纵波时差。
在本步骤中，采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；确定XX方位偶极纵波数据中的滑行纵波数据；根据所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
步骤5.分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据。
在本步骤中，对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据可以分别采用反褶积滤波的方式以滤掉滑行纵波，实现过程可以包括：针对所接收的偶极纵波数据确定出滑行纵波，从滑行纵波中提取一个理想子波，将该子波的波形周期设置为1-3个理想子波的长度，频率也设置为2-5Khz范围内，然后采用最小二乘法寻找一个合适的滤波器Fltr，当通过滤波器滤波后的声波数据与预先设置的子波波形的方差最小时，确定该滤波器为最终的滤波后的声波数据。其中，对所接收的偶极纵波数据确定出滑行纵波可以根据滑行纵波是偶极纵波数据中最先到达的波来确定滑行纵波，对所接收的偶极纵波数据确定出滑行纵波的实现方式并不进行具体限定，可以根据本领域中常用的技术所实现。
步骤6.对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据。
在本步骤中，该偶极纵波数据可包括滑行纵波数据和反射纵波数据，对步骤5中经过反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据可以通过波场分离方法，进一步滤掉偶极纵波数据中的滑行纵波数据，该波场分离的方法可以包括：将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。当有多个接收换能器时，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射波数据和下行反射波数据还包括：得到每个接收换能器的时间-空间域的上行反射波和下行反射波后，分别对多个接收换能器中的上行反射波和下行反射波进行叠加，将叠加后的上行反射波数据和下行反射波数据作为所述分离后的上行反射波数据和下行反射波数据。
在本实施例中，可以采用f-k滤波法进行波场分离。f-k滤波法是将滤波后波形数据做二维傅里叶变换转化为频率-波数域，该方法的理论基础是将具有垂直同相轴的滑行纵波在f-k域中视速度无穷大，下行反射波位于负波数平面内，而上行反射波位于正波数平面内，两者视速度都为有限的数值，该f-k滤波的实现步骤包括：
(1)将滤波后声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中，在频率-波数域中对具有垂直同相轴的滑行纵波进行压制，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；
(2)将频率-波数域内压制滑行纵波后的波数据进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域加强的上行反射波数据和下行反射波数据；
(3)当有多个接收换能器时，分别对每个接收换能器所接收到的偶极纵波数据执行步骤(1)和步骤(2),得到上行反射波数据和下行反射波数据。当执行完所有接收换能器的f-k滤波处理后，将所有的接收器波场分离后的波数据进行叠加，获得叠加后的反射波数据。接收换能器中可以包括一个或多个接收器。
步骤7.分别对每个地理方位、波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
在本步骤中，对每个方位的波场分离的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，确定偏移成像的处理参数；利用该偏移成像参数对每个地理方位的上行反射纵波数据和所述下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到每个地理方位所对应邻井井眼成像数据。
步骤8.根据所得到的邻井井眼成像数据，确定邻井井眼的方位。
在本步骤中，当得到每个地理方位所对应邻井井眼成像数据后，分别计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；确定多个振幅值中最大值；将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。如图4所示，从多个邻井井眼成像中，确定150度地理方位为邻井井眼的方位。
步骤9.根据所确定的地理方位确定邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离。
在本步骤中，根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。
采用上述实施例的实现步骤，对渤海在浅层疏松地层(地层声波时差约140-160us/ft)中某口测量井的邻近井眼成像图如图4所示，在图4中包括2个小图，第1小图中第1列是深度，第2至7列分别为0、15、30、45、60、75、90度地理方位上的邻井成像图，第2小图中第1列是深度，第2至7列分别为90、105、120、135、150、175、180度地理方位上的邻井成像图。从第1和第2两张井眼成像图明显可知，在测量井135-180度地理方位上，明显的存在一条从上到下连续的斜状反射体，该斜状反射体为目标井即邻井的成像，从多个地理方位的偏移成像图可知，150度方位反射体信息最强，据此判断该测量井150地理方位上存在一个反射体，也即该测量井东偏南30度方位上，存在一个邻井；确定方位后，根据距离计算公式计算得到该邻井在130-195米井段离测量井距离逐渐加大，从3米逐步加大到12米。从本实施例的效果图来看，利用声波测井对邻井成像的方法，可以准确的确定邻井的方位和测量井与邻井的距离。
本实施例所采用声波测井邻井成像的方法，可以对浅层丛式井邻井进行成像，并能判断测量井与邻井间的距离和方位。通过该采用声波测井邻井成像的方法可以获得以下技术效果：第一、该方法为声波测井技术指出了一个重要的应用方向，促进该技术的应用和推广；第二、为侧钻井提供最佳钻进方向，避免复测井眼轨迹；第三、不需要对具有防碰风险的在生产井进行停产、减产后复测井眼轨迹，节约平台时间及开发成本。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (10)
1.一种利用声波测井对邻井成像的方法，其特征在于，包括：
采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据，其中，所述偶极子声源采用正交偶极模式；
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；
分别对所得到的每个地理方位偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；
对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；
分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
2.根据权利要求1所述的利用声波测井对邻井成像的方法，其特征在于，所述得到邻井井眼成像数据后还包括：
计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；
确定多个振幅值中最大值；
将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
3.根据权利要求1所述的利用声波测井邻井成像的方法，其特征在于，所述根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据包括：
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据，按照预先设置的多个旋转角度采用矢量旋转公式进行计算，得到多个地理方位的偶极纵波数据；
其中，所述矢量旋转公式为：
上述矢量旋转公式中，P表示为
角度地理方位上的偶极纵波数据，dXX、dXY、dYX、dYY分别表示XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据。
4.根据权利要求2所述的利用声波测井邻井成像的方法，其特征在于，
所述四个方位的偶极纵波数据包括：XX、XY、YX、YY四个方位的偶极纵波数据；
所述采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据之前，记录沿井壁与地层界面在地层中传播的滑行纵波数据；
根据XX方位所确定的滑行纵波数据，按照慢度-时间方法进行处理得到滑行纵波时差；
将所述滑行纵波时差作为地层的纵波时差。
5.根据权利要求4所述的利用声波测井邻井成像的方法，其特征在于，所述将最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位之后，还包括：
根据所确定的地理方位所对应邻井井眼成像数据计算声波反射波到时；
通过所述反射波到时、所述地层的纵波时差，采用水平距离计算公式计算邻井井眼中心点与测量井井眼中心点的水平距离；
其中，水平距离计算公式如下：
上述水平距离计算公式中，R表示为两井眼间的水平距离，单位为m；DT表示地层的纵波时差，单位为us/m；X表示偏移成像数据的深度范围，单位为m；dt表示声波反射波到时。
6.根据权利要求1所述的利用声波测井邻井成像的方法，其特征在于，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据，包括：
将滤波后的声波数据从时间-空间域变换到频率-波数域中；
对频率-波数域中的声波数据压制垂直同相轴的波列，得到正波数平面内的下行波和负波数平面内的上行波；
对所述下行波和所述上行波进行二维傅里叶反变换，得到时间-空间域的上行反射波和下行反射波。
7.根据权利要求6所述的利用声波测井邻井成像的方法，其特征在于，当有多个接收换能器时，所述对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射波数据和下行反射波数据还包括：
得到每个接收换能器的时间-空间域的上行反射波和下行反射波后，分别对多个接收换能器中的上行反射波和下行反射波进行叠加，将叠加后的上行反射波数据和下行反射波数据作为所述分离后的上行反射波数据和下行反射波数据。
8.一种利用声波测井邻井成像的装置，其特征在于，包括：发射器、接收换能器和处理器；
所述发射器设置为偶极子声源，采用正交偶极模式产生四个方位的偶极纵波数据；
所述接收换能器设置为采集偶极子声源激发时产生的四个方位的偶极纵波数据；
所述处理器设置为根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；分别对所得到的每个地理方位偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；分别对所述每个地理方位波场分离的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
9.根据权利要求8所述的利用声波测井对邻井成像的装置，其特征在于，所述处理器得到邻井井眼成像数据后还执行以下操作：
计算每个地理方位所对应的邻井井眼成像数据的振幅值；确定多个振幅值中最大值；将该最大值所对应的地理方位确定为邻井井眼的方位。
10.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理器执行时实现如下操作：
根据所采集的四个方位的偶极纵波数据通过矢量旋转得到多个地理方位的偶极纵波数据；
分别对所得到的每个地理方位的偶极纵波数据进行反褶积滤波处理得到滤波后的声波数据；
对所述滤波后的声波数据进行波场分离，得到分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据；
分别对所述每个地理方位波场分离后的上行反射纵波数据和下行反射纵波数据进行偏移成像处理，得到邻井井眼成像数据。
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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