CN113672840B - 斯通利波衰减提取方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种斯通利波衰减提取方法及装置，所述方法包含：采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
Description
技术领域
本发明涉及复杂岩性储层油气勘探领域，尤指一种斯通利波衰减提取方法及装置。
背景技术
在测井领域，斯通利波是评价碳酸盐岩储层渗透性能的重要手段。在利用斯通利波评价基质孔隙渗透率方面，Rusenbaum于1974年首先利用Biot理论模拟了孔隙地层包围的井孔中的单极全波列波形，并指出斯通利波的速度和衰减对地层的渗透率敏感，该理论被称为Biot-Rosenbaum理论。唐晓明于1991年发展了一种简化的Biot-Rosenbaum理论模型，基于该这种简化模型，可利用斯通利波直达波的时差和衰减快速反演碳酸盐岩储层的基质孔隙渗透率。在利用斯通利波评价裂缝渗透率方面，李宁等人通过实验研究(2011)发现当斯通利波传播经过碳酸盐岩储层中的裂缝时，一部分能量会反射回去，一部分能量会沿着裂缝流入地层，只能剩余能量才会继续向前传播被接收器接收，因此可利用斯通利波直达波幅度衰减来评价裂缝宽度，进而评价裂缝渗透性。
通过调研国内外研究现状，发现无论是评价储层裂缝渗透性，还是储层基质孔隙渗透性，都需要斯通利波衰减曲线。对此，业内亟需一种高信噪比、高精度斯通利波衰减提取方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种高分辨率、高信噪比的斯通利波衰减提取方法及装置，为斯通利波定量评价裂缝渗透率提供有效的数据支持。
为达上述目的，本发明所提供的斯通利波衰减提取方法，所述方法包含：采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形还包含：当所述测井数据中无斯通利波测井数据时，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据，获得斯通利波阵列波形。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据包含：采用滤波带通频率为300至2000Hz处理单极阵列声波测井数据。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线包含：通过时间-慢度相关法提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线包含：对所述斯通利波速度曲线进行积分，获得不同源距的斯通利波波形所对应的斯通利波到时曲线。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，对所述斯通利波速度曲线进行积分包含：
通过以下公式计算获得斯通利波到时曲线中多个斯通利波到时：
在上式中，TSt为斯通利波到时，VSt(s)为深度位置s处的斯通利波速度，ds为深度采样间隔，S0为斯通利波到时对应深度，SR为声源与接收器距离。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，所述时间窗的窗长为斯通利波的1.5个周期的波形长度。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线包含：
通过以下公式计算获得斯通利波幅度曲线中的各斯通利波幅度：
在上式中，ASt为斯通利波幅度，Wv(t)为时间t处的波形振幅值，|Wv(t)|为取Wv(t)的绝对值，dt为时间采样间隔，TLen为时间窗长度，TSt为斯通利波到时。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线还包含：采集待测区块的测井数据时的声波测井仪器的深度采样间隔等于两个相邻接收器的间距。
在上述斯通利波衰减提取方法中，优选的，通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线还包含：
通过以下公式计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线中的各高分辨率斯通利波衰减：
在上式中，AttuSt为高分辨率斯通利波衰减，N为接收器数量，d为两个相邻接收器间距，ASt(i)和ASt(i+1)为N-1号接收器和N号接收器对应斯通利波幅度值。
本发明还提供一种斯通利波衰减提取装置，所述装置包含采集模块、到时计算模块、幅度计算模块和分析模块；所述采集模块用于采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；所述到时计算模块用于提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；所述幅度计算模块用于以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；所述分析模块用于通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
本发明还提供一种电子设备，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计算机程序时实现上述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
本发明的有益技术效果在于：提出一种高分辨率、高信噪比的斯通利波衰减提取方法，为裂缝渗透率定量计算奠定了基础；同时为斯通利波定量评价裂缝渗透率提供了有效的数据支持。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：
图1为本发明一实施例所提供的斯通利波衰减提取方法的流程示意图；
图2为本发明一实施例所提供的斯通利波衰减提取方法的原理示意图；
图3为本发明一实施例所提供的斯通利波衰减提取方法在X1井应用效果示意图；
图4为本发明一实施例所提供的斯通利波衰减提取装置的结构示意图；
图5为本发明一实施例所提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
另外，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。
请参考图1所示，本发明所提供了一种斯通利波衰减提取方法，所述方法包含：
S101采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；
S102提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；
S103以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；
S104通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
在本发明一实施例中，上述步骤S101根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形还包含：当所述测井数据中无斯通利波测井数据时，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据，获得斯通利波阵列波形。其中，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据包含：采用滤波带通频率为300至2000Hz处理单极阵列声波测井数据。实际工作中，阵列声波测井资料中通常都包括单极阵列声波测井资料和偶极阵列声波测井资料，有些仪器测量资料中还包括单独的斯通利波阵列测井资料。若存在斯通利波测井资料，则不需做预处理；若不存在，则需做预处理，主要是通过低通滤波方法处理单极阵列声波测井资料，间接获取斯通利波波形，建议滤波带通频率选择300-2000Hz。
在本发明一实施例中，上述步骤S102提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线包含：通过时间-慢度相关法提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线。具体的，所述时间-慢度相关法步骤包含：首先设定时间和慢度的搜索范围；然后展开对斯通利波阵列波形展开相关计算，获取相关图；最后相关图中相关系数最大值对应慢度的倒数即为斯通利波速度。
在本发明一实施例中，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线包含：对所述斯通利波速度曲线进行积分，获得不同源距的斯通利波波形所对应的斯通利波到时曲线。其中，对所述斯通利波速度曲线进行积分包含：
通过以下公式计算获得斯通利波到时曲线中多个斯通利波到时：
在上式中，TSt为斯通利波到时，VSt(s)为深度位置s处的斯通利波速度，ds为深度采样间隔，S0为斯通利波到时对应深度，SR为声源与接收器距离。
在本发明一实施例中，所述时间窗的窗长为斯通利波的1.5个周期的波形长度，通常可为1ms，主要通过以下公式计算获得斯通利波幅度曲线中的各斯通利波幅度：
在上式中，ASt为斯通利波幅度，Wv(t)为时间t处的波形振幅值，|Wv(t)|为取Wv(t)的绝对值，dt为时间采样间隔，TLen为时间窗长度，TSt为斯通利波到时。
在本发明一实施例中，通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线还包含：采集待测区块的测井数据时的声波测井仪器的深度采样间隔等于两个相邻接收器的间距；主要通过以下公式计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线中的各高分辨率斯通利波衰减：
在上式中，AttuSt为高分辨率斯通利波衰减，N为接收器数量，d为两个相邻接收器间距，ASt(i)和ASt(i+1)为N-1号接收器和N号接收器对应斯通利波幅度值。
实际工作中，市场上的测井仪器基本都满足上述采集待测区块的测井数据时的声波测井仪器的深度采样间隔等于两个相邻接收器的间距要求，即深度采样间隔与两个相邻接收器间距均为0.1524m。其中，高分辨率斯通利波衰减的计算原理如图2所示，仪器在每个深度记录点可采集N道斯通利波波形，测量过程中仪器移动N次便可获得N×N N道波形数据，依据公式(2)可提取出相应的N×N个斯通利波幅度值。如图1中所示，当仪器位于顶部时，公式(3)中i＝1，此时取距离声源最近的1号接收器和2号接收器对应斯通利波幅度值ASt(1)和ASt(2)进行计算；当仪器位于底部时，公式(3)中i＝N-1，此时取距离声源最远的N-1号接收器和N号接收器对应斯通利波幅度值ASt(N-1)和ASt(N)进行计算。
为便于更清楚的理解本发明所提供的上述实施例，以下结合附图2和图3所示，对上述各实施例做整体说明，本领域相关技术人员当可知，该实例仅为便于理解本发明所提供的上述实例的实际应用方式，并不对其做任何限定。
本发明所提供的斯通利波衰减提取方法在实际应用时主要包含以下五步：
1.搜集研究区块相关测井数据，主要包括多极子阵列声波测井资料，并对多极子阵列声波资料实施预处理，获取斯通利波阵列波形。
图3中第二道展示了X1井的斯通利波波形，第三道展示了斯通利波变密度图。因为对X1井实施测量的声波测井仪器具备单独的斯通利波测量模式，所以无需预处理便可直接得到斯通利波波形。从图3第二道和第三道可以看到纯净的斯通利波信号，在其到达之前并没有纵波和横波等干扰信号。
2.利用相关方法提取斯通利波速度曲线。
图3中第四道展示了通过时间-慢度相关方法提取的斯通利波时差曲线，其单位为μs/ft；第五道展示了斯通利波时差曲线的倒数：斯通利波速度曲线，其单位为m/s。值得注意的是，两者之间并不是完全的倒数关系，还涉及到长度单位ft到m的转换。
3.利用斯通利波速度曲线计算斯通利波到时曲线。
图3中第二道和第三道均展示了根据公式(1)，利用斯通利波速度曲线计算得到的到时曲线，可以看到该曲线准确反映了斯通利波波形随深度变化的趋势，这说明斯通利波到时的计算精度较高。
4.以斯通利波到时曲线为起始时间，开时间窗，统计窗内斯通利波振幅，从而获取斯通利波幅度曲线。
图3中第五道展示了四条斯通利波幅度曲线，它们分别对应1、3、5、7号接收器的斯通利波幅度，其计算方法参照公式(2)。从中可观察到，随着接收器序数增大，斯通利波幅度越低，这是因为较大的接收器序数代表了源距较长的斯通利波波形，斯通利波传播路径的增长必然导致了其能量衰减的增大，进而使接收到的斯通利波幅度较低。
5.利用不同源距的斯通利波幅度曲线计算高分辨率斯通利波衰减曲线。
图3中第六道展示了高分辨率斯通利波衰减曲线，从中可以观察到3个衰减峰，对应深度位置分别为5706m、5709m、5716.5m，它们可能代表了3条裂缝。
请参考图4所示，本发明还提供一种斯通利波衰减提取装置，所述装置包含采集模块、到时计算模块、幅度计算模块和分析模块；所述采集模块用于采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；所述到时计算模块用于提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；所述幅度计算模块用于以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；所述分析模块用于通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
本发明还提供一种电子设备，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计算机程序时实现上述方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述方法的计算机程序。
如图5所示，该电子设备600还可以包括：通信模块110、输入单元120、音频处理单元130、显示器160、电源170。值得注意的是，电子设备600也并不是必须要包括图5中所示的所有部件；此外，电子设备600还可以包括图5中没有示出的部件，可以参考现有技术。
如图5所示，中央处理器100有时也称为控制器或操作控件，可以包括微处理器或其他处理器装置和/或逻辑装置，该中央处理器100接收输入并控制电子设备600的各个部件的操作。
其中，存储器140，例如可以是缓存器、闪存、硬驱、可移动介质、易失性存储器、非易失性存储器或其它合适装置中的一种或更多种。可储存上述与失败有关的信息，此外还可存储执行有关信息的程序。并且中央处理器100可执行该存储器140存储的该程序，以实现信息存储或处理等。
输入单元120向中央处理器100提供输入。该输入单元120例如为按键或触摸输入装置。电源170用于向电子设备600提供电力。显示器160用于进行图像和文字等显示对象的显示。该显示器例如可为LCD显示器，但并不限于此。
该存储器140可以是固态存储器，例如，只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、SIM卡等。还可以是这样的存储器，其即使在断电时也保存信息，可被选择性地擦除且设有更多数据，该存储器的示例有时被称为EPROM等。存储器140还可以是某种其它类型的装置。存储器140包括缓冲存储器141(有时被称为缓冲器)。存储器140可以包括应用/功能存储部142，该应用/功能存储部142用于存储应用程序和功能程序或用于通过中央处理器100执行电子设备600的操作的流程。
存储器140还可以包括数据存储部143，该数据存储部143用于存储数据，例如联系人、数字数据、图片、声音和/或任何其他由电子设备使用的数据。存储器140的驱动程序存储部144可以包括电子设备的用于通信功能和/或用于执行电子设备的其他功能(如消息传送应用、通讯录应用等)的各种驱动程序。
通信模块110即为经由天线111发送和接收信号的发送机/接收机110。通信模块(发送机/接收机)110耦合到中央处理器100，以提供输入信号和接收输出信号，这可以和常规移动通信终端的情况相同。
基于不同的通信技术，在同一电子设备中，可以设置有多个通信模块110，如蜂窝网络模块、蓝牙模块和/或无线局域网模块等。通信模块(发送机/接收机)110还经由音频处理器130耦合到扬声器131和麦克风132，以经由扬声器131提供音频输出，并接收来自麦克风132的音频输入，从而实现通常的电信功能。音频处理器130可以包括任何合适的缓冲器、解码器、放大器等。另外，音频处理器130还耦合到中央处理器100，从而使得可以通过麦克风132能够在本机上录音，且使得可以通过扬声器131来播放本机上存储的声音。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生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装置。
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。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种斯通利波衰减提取方法，其特征在于，所述方法包含：
采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；
提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；
以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；
通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线；
根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线包含：对所述斯通利波速度曲线进行积分，获得不同源距的斯通利波波形所对应的斯通利波到时曲线；
对所述斯通利波速度曲线进行积分包含：
通过以下公式计算获得斯通利波到时曲线中多个斯通利波到时：
在上式中，TSt(S0)为斯通利波到时，VSt(s)为深度位置s处的斯通利波速度，ds为深度采样间隔，S0为斯通利波到时对应深度，SR为声源与接收器距离；
通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线还包含：采集待测区块的测井数据时的声波测井仪器的深度采样间隔等于两个相邻接收器的间距；
通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线还包含：
通过以下公式计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线中的各高分辨率斯通利波衰减：
在上式中，AttuSt为高分辨率斯通利波衰减，N为接收器数量，d为两个相邻接收器间距，ASt(i)和ASt(i+1)为N-1号接收器和N号接收器对应斯通利波幅度值。
2.根据权利要求1所述的斯通利波衰减提取方法，其特征在于，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形还包含：当所述测井数据中无斯通利波测井数据时，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据，获得斯通利波阵列波形。
3.根据权利要求2所述的斯通利波衰减提取方法，其特征在于，通过低通滤波方式处理单极阵列声波测井数据包含：采用滤波带通频率为300至2000Hz处理单极阵列声波测井数据。
4.根据权利要求1所述的斯通利波衰减提取方法，其特征在于，提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线包含：通过时间-慢度相关法提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线。
5.根据权利要求1所述的斯通利波衰减提取方法，其特征在于，所述时间窗的窗长为斯通利波的1.5个周期的波形长度。
6.根据权利要求1所述的斯通利波衰减提取方法，其特征在于，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线包含：
通过以下公式计算获得斯通利波幅度曲线中的各斯通利波幅度：
在上式中，ASt为斯通利波幅度，Wv(t)为时间t处的波形振幅值，|Wv(t)|为取Wv(t)的绝对值，dt为时间采样间隔，TLen为时间窗长度，TSt为斯通利波到时。
7.一种适用于权利要求1至6中任一项所述的斯通利波衰减提取方法的斯通利波衰减提取装置，其特征在于，所述装置包含采集模块、到时计算模块、幅度计算模块和分析模块；
所述采集模块用于采集待测区块的测井数据，根据所述测井数据中的多级子阵列波测井数据获得斯通利波阵列波形；
所述到时计算模块用于提取所述斯通利波阵列波形中的斯通利波速度曲线，根据所述斯通利波速度曲线计算获得斯通利波到时曲线；
所述幅度计算模块用于以所述斯通利波到时曲线为起始时间，通过开时间窗并统计所述时间窗内斯通利波振幅的方式获得斯通利波幅度曲线；
所述分析模块用于通过不同源距下斯通利波幅曲线计算获得高分辨率斯通利波衰减曲线。
8.一种电子设备，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计算机程序时实现权利要求1至6任一所述方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有执行权利要求1至6任一所述方法的计算机程序。
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