CN114239656B - 一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本文涉及油气田开发领域，尤其涉及一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法及装置，包括采集水击波在井下的水击压力信号，从水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果；获取水击压力信号的振幅谱，根据振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下事件位置的第二计算结果；获取水击压力信号的倒谱矩阵，根据倒谱矩阵生成反射时间函数，确定井下事件位置的第三计算结果；对井下事件位置的第一计算结果、井下事件位置的第二计算结果、井下事件位置的第三计算结果进一步计算，确定最终井下事件位置。本方法能提高对井底事件分析的准确度；处理速度迅速，实现现场压裂施工的诊断和评估。

Description

一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法及装置

技术领域

本文涉及油气田开发领域，尤其是一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法、装置、计算机设备及存储介质。

背景技术

随着致密油气开发的不断深入，水击压裂诊断成为近年来兴起的压裂诊断、监测技术。

在水力压裂施工前，下入桥塞对上一段压裂段进行封隔。通过地面高压泵组，将携带有支撑剂的流体泵入地层。地层在高压被破坏产生裂缝，在支撑剂的作用下为油气提供运移的通道。在压裂施工停泵或者调整施工排量期间，由于流体的惯性和可压缩性，在井筒内产生压力振荡，压力波向井底传播并反射，最终形成一系列衰减的压力波信号。目前现有技术中尚无针对压裂停泵水击压力信号的分析方法，且现场无法对井下压裂事件进行实时准确定位。

针对的问题现有技术中无法对井下压裂事件进行实时准确定位的问题，迫切需要研究一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法。

发明内容

为解决上述现有技术的问题，本文实施例提供了一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法、装置、计算机设备及存储介质。通过对停泵形成的压力波进行在时域、频域、倒频域维度的分析，可以对井底事件准确分析；数据运算量小，处理速度迅速，可以实现现场压裂施工的诊断和评估。

本文实施例提供了一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法，包括：采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果；获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下事件位置的第二计算结果；获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，确定井下事件位置的第三计算结果；根据所述井下事件位置的第一计算结果、井下事件位置的第二计算结果以及所述井下事件位置的第三计算结果确定最终井下事件位置。

根据本文实施例的一个方面，所述根据压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果包括：获取所述水击压力信号在时域上的第一个压力趋势变化点，所述第一个压力趋势变化点为所述压力趋势变化时间；根据所述压力趋势变化时间及所述管道波速，根据公式确定水击波遇到井下事件的位置，所述公式为：

其中，a为水击波在管道中传播的速度，t_r为压力趋势变化时间。

根据本文实施例的一个方面，根据振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下第二事件位置包括：对所述水击压力信号进行快速傅里叶变换，获取所述水击压力信号的振幅谱；从所述振幅谱中确定所述水击压力信号的谐波序列及与所述谐波序列对应的谐波频率；

根据公式确定所述井下事件位置的第二计算结果，所述公式为：

其中，a为管道波速，n为第n次谐波序列的序号，f_n为第n次谐波的谐波频率。

根据本文实施例的一个方面，所述确定井下事件位置的第三计算结果包括：

将所述水击压力信号分成多个有限长度窗，对分窗后的水击压力信号进行倒谱分析，获取与多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵，其中，所述倒谱矩阵的每一行代表不同的反射时间，每一列代表不同的物理时间；将幅值大于等于0的倒谱矩阵确定为正倒谱矩阵；将幅值小于0的倒谱矩阵确定为负倒谱矩阵；将所述正倒谱矩阵和所述负倒谱矩阵中代表不同物理时间的每一列数据作为一组向量；将所述向量成对进行排列组合确定反射时间函数；根据所述反射时间函数中的幅值强度，确定井下事件的反射时间；根据所述反射时间及公式确定井下事件位置的第三计算结果，所述公式为：

其中，a为水击波在管道中传播的速度，τ为反射时间。

根据本文实施例的一个方面，所述将向量成对进行排列组合确定反射时间函数包括：根据排列组合原则从所述多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵中，选取任意两个具有不同物理时间的向量，作为一组向量。该组向量可以表示为第一向量和第二向量，根据公式

确定第一向量和第二向量的乘积，其中，

表示第i个向量，

表示第j个向量，i，j对应相同物理时间的两个不同点；

根据公式

确定该组向量中第一向量与第二向量的乘积的累加和，其中，Fτ表示反射时间函数，τ表示井下事件的反射时间。

根据本文实施例的一个方面，所述根据反射时间函数确定井下事件的反射时间包括：根据所述反射时间函数中幅值最大的时间函数，确定对应的反射时间的值，所述反射时间的值为所述最终井下事件的反射时间。

根据本文实施例的一个方面，根据井下事件位置的第一计算结果、井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果确定最终井下事件位置包括：对所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果分别赋予权重，加权求和确定所述最终井下事件位置。

本文实施例还提供了一种井下事件定位装置，包括：第一确定单元，用于采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定所述井下事件位置的第一计算结果；

第二确定单元，用于获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定所述井下事件位置的第二计算结果；

第三确定单元，用于获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，确定所述井下事件位置的第三计算结果；

第四确定单元，用于根据所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及所述井下事件位置的第三计算结果确定最终井下事件位置。

本文实施例还提供了一种计算机设备，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的方法。

本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该计算机指令被处理器执行时实现上述的方法。

利用本文实施例，通过对水击压力信号在时域、频域、倒频域维度的分析，可以对井底事件准确分析；数据运算量小，处理速度迅速，可以实现现场压裂施工的诊断和评估。

附图说明

为了更清楚地说明本文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，下面描述中的附图仅仅是本文的一些实施例，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所示为本文实施例一种井下事件定位方法的流程图；

图2所示为本文实施例一种确定井下事件位置的第一计算结果的方法流程图；

图3所示为本文实施例一种确定井下事件位置的第二计算结果的方法流程图；

图4所示为本文实施例一种确定井下事件位置的第三计算结果的方法流程图；

图5所示为本文实施例一种井下事件定位装置的结构示意图；

图6所示为本实施例井下事件定位装置的具体结构示意图；

图7所示为本文实施例一种水击压力信号的时域图；

图8所示为本文实施例一种水击压力信号的频谱图；

图9所示为本文实施例一种水击压力信号的时频倒谱图；

图10所示为本文实施例一种反射时间函数的示意图；

图11所示为本文实施例一种计算机设备的结构示意图。

附图符号说明：

501、第一确定单元；

5011、信号采集模块；

5012、压力趋势变化时间确定模块；

502、第二确定单元；

5021、时频变换模块；

5022、获取模块；

503、第三确定单元；

5031、倒谱变换模块；

5032、倒谱矩阵获取模块；

5033、反射时间函数生成模块；

504、第四确定单元；

1102、计算机设备；

1104、处理器；

1106、存储器；

1108、驱动机构；

1110、输入/输出模块；

1112、输入设备；

1114、输出设备；

1116、呈现设备；

1118、图形用户接口；

1120、网络接口；

1122、通信链路；

1124、通信总线。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。

需要说明的是，本文的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本文的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书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。在实际中的系统或装置产品执行时，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。

需要说明的是，本文的井下事件定位方法和装置可用于油气勘探领域，本文对井下事件定位方法和装置的应用领域不做限定。

如图1所示为本文实施例一种井下事件定位方法的流程图，在本图中描述了利用水击压力信号确定井下事件位置的方法，其中具体包括如下步骤：

步骤101，采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果。

在本说明书的一些实施例中，通过对停泵形成的压力波进行频谱分析,可以确定井下事件处压力波动传至井口的响应时间,然后乘以波速可以确定井下事件的位置。由于压裂施工停泵或调整施工排量，井筒内的流体因其惯性和可压缩性，在井筒内产生压力振荡，形成压力波，即为，水击波。水击波从井口向井底传播并反射，最终形成一系列衰减的压力波信号。在本说明书其他一些实施例中，不同的井筒参数、地质参数和流体参数情况下，水击波生成的水击压力信号会有所不同。本步骤中的水击压力信号为水击波在时域的信号，根据时域水击压力信号，可以确定井下事件位置的第一计算结果。具体计算方式见图2。另外，井下事件包括但不限于：人工压裂裂缝、桥塞位置、套管变径损坏等。

步骤102，获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下事件位置的第二计算结果。对步骤101中采集到的水击压力信号进行频域分析，可以获取水击压力信号的振幅谱。根据频域水击压力信号，可以确定井下事件位置的第二计算结果。具体计算方式见图3。

步骤103，获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，确定井下事件位置的第三计算结果。对步骤101中采集到的水击压力信号进行倒谱分析，可以获取水击压力信号的倒谱矩阵。根据水击压力信号的倒谱矩阵，可以确定井下事件位置的第三计算结果。具体计算方式见图4。

步骤104，根据所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及所述井下事件位置的第三计算结果，确定最终井下事件位置。

图2为本文实施例一种确定井下事件位置的第一计算结果的方法流程图。

步骤201，获取所述水击压力信号在时域上的第一个压力趋势变化点，所述第一个压力趋势变化点对应所述压力趋势变化时间。压力趋势变化表示水击波在井筒流变化导致的压力变化。具体为，从停泵开始流量发生剧烈变化，从0.01秒后水击波从井口向井底传播，并遇到井底事件(例如，压裂裂缝、桥塞位置、套管变径损坏)反射回井口，在此过程中，水击波传播过程中产生的压力变化可以通过压力计等传感器或检测工具获取，即，获取水击压力信号。

如图7所示为本实施例一种水击压力信号的时域图，反映水击压力信号随时间变化的压力变化关系。图7对水击压力信号作了归一化压力处理。从图中可以看出，水击压力信号是随时间变化的变量。水击波在井筒管道中以一定的周期振荡，并随着时间增加呈现衰减趋势。本步骤中，水击压力信号在时域上的压力趋势变化点为：在某一时刻水击压力变化明显的点。水击压力信号在时域上的第一个压力趋势变化点为：在时域第一个周期中水击波的压力趋势变化点，对压力趋势变化点进行分析，该第一个压力趋势变化点对应水击压力趋势的变化时间。

在图7中，发生停泵事件后，井筒流量发生突变，水击波由此产生。水击压力信号的周期起点为水击压力首次开始下降的点，在图中记为0时刻，表示水击现象开始时刻；水击波沿着井筒向井下传播，当水击波遇到井下事件时，水击波返回传播，在0.2秒时返回井口。其中，记水击波水击压力信号的第一个周期为0秒至0.4秒。

步骤202，根据所述压力趋势变化时间及所述管道波速，根据公式确定水击波遇到井下事件的位置，所述公式为：

其中，a为水击波在管道中传播的速度，t_r为压力趋势变化时间。在本说明书的一些实施例中，井下事件包括人工压裂裂缝、桥塞位置、套管变径损坏等，本步骤中以人工压裂裂缝为例对水击波遇到井下事件位置进行进一步说明。具体的，水击波的第一个压力趋势变化时间可以反映水击波在井筒内的一次传播时间。根据水击波的传播速度及一次传播时间，水击波经历了从井口到井底位置的两个里程。因此，利用公式(1)

可以确定水击波在井下遇到压裂裂缝的位置。

在本步骤中，管道波速为水击波在井筒管道中传播的速度，可以由理论公式或根据现场实际情况获取。管道波速也可以根据停泵测试进行波速校验核对。在本说明书的一些实施例中，管道波速可以为1500米/秒。

例如，管道波速为1500米/秒，压力变化趋势时间为0.2s，则可以计算确定水击波在井下遇到裂缝的位置为：距离井下

处。

图3为本文实施例一种确定井下事件位置的第二计算结果的方法流程图。在本说明书的一些实施例中，井口为封闭边界，压裂施工形成的裂缝在井底形成开放边界，因此停泵后产生的水击信号的频谱呈现奇次谐波序列。

步骤301，对所述水击压力信号进行快速傅里叶变换，获取所述水击压力信号的振幅谱。如图8所示为本说明书实施例水击压力信号的频谱图。从图8可以观察，压裂停泵水击压力信号的频率集中在0Hz至10Hz之间。图8中包括1次、3次、5次、7次、9次谐波分量，其振幅逐级减小。

步骤302，从所述振幅谱中确定所述水击压力信号的谐波序列及所述谐波序列对应的谐波频率。

根据振幅谱中的水击压力信号的谐波序列为第几个谐波，可以确定与谐波序列对应的谐波频率。例如，振幅谱中的1次奇次谐波振幅最大，其对应的谐波频率约为2.5Hz；振幅谱中的3次谐波对应的谐波频率约为7.5Hz；振幅谱中的5次谐波对应的谐波频率约为12.5Hz。

步骤303，根据公式

确定所述井下事件位置的第二计算结果，其中，a为管道波速，n为第n次谐波序列的序号，f_n为第n次谐波的谐波频率。

根据公式可以确定井下事件位置的第二计算结果。例如，取水击压力信号振幅谱中的第1次谐波及对应的谐波频率f_n，该谐波频率为2.5Hz，则井下事件位置的第二计算结果为：

即，井下事件位置的第二计算结果为：井下事件距离井口位置为150米。其中，本步骤中的管道波速a与图2中的管道波速相同，获取管道波速的方式也相同。

图4为本文实施例一种确定基于停泵压力信号的井下事件位置的第三计算结果的方法流程图。

步骤401，将所述水击压力信号分为多个有限长度窗，对分窗后的水击压力信号进行倒谱分析，获取与多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵，其中，所述倒谱矩阵的每一行代表不同的反射时间，每一列代表不同的物理时间。

本步骤中，对水击压力信号按照一定有限长度进行加窗处理，将时域上连续的水击压力信号截断为多个有限长度的窗信号。对分窗后的水击压力信号作快速傅里叶变换，可以得到对应于多个分窗后的水击压力信号对应的多个频谱。对多个频谱中各谱线的振幅进行对数计算，对信号进行线性化处理，分离并增强信号中井下时间的响应。在多个频谱作对数运算后，再进行逆傅里叶变换，可以获取对应于多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵。在本步骤中，与多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵为一维倒谱矩阵。其中，倒谱矩阵的每一行代表不同的反射时间，矩阵的每一列代表不同的物理时间。

具体的，使用如下公式对信号的傅里叶变换的对数进行逆傅里叶变换，得到每个分窗后的水击压力信号的倒谱结果：

其中x(t)和

分别表示信号在时域和频域分别随自变量时间t、自变量τ频率的因变量。使用倒频谱分析，方便提取傅里叶变换的频谱图上难以识别的周期性信号，受传感器的测点位置及传输路径的影响较小。使用倒谱分析可以增强信号抗噪能力，提高去除干扰能力，增强分析信号的识别能力。

步骤402，将幅值大于等于0的倒谱矩阵确定为正倒谱矩阵；将幅值小于0的倒谱矩阵确定为负倒谱矩阵。

本说明书的一些实施例中，每个倒谱矩阵分别表示分窗后的水击压力信号随倒频率变化的幅值能量的变化。不同的井下事件对应不同的倒谱值的正负大小。根据倒谱矩阵与0的关系，将步骤401中获取的倒谱矩阵分为正倒谱矩阵和负倒谱矩阵。如图9所示，为本实施例一种水击压力信号的时频倒谱图。倒谱图是水击信号随时间变化的倒频谱的可视化表示。该时频倒频谱图的横坐标为物理时间(即为，时域上的时间)，倒频谱图的纵坐标为反射时间(即，倒频率)。将多个加窗后的水击压力信号转化为倒谱矩阵后，将倒谱矩阵的能量幅值映射为灰度级表示，见图9右侧的条状灰度图。灰度图中的灰度深浅表示正倒谱矩阵、负倒谱矩阵的幅值大小。在图9中，灰度颜色越浅，对应倒谱矩阵的幅值能量越大；灰度颜色越深，对应倒谱矩阵的幅值能量越小。

图9中，图上平行于物理时间横轴的、对应反射时间为0.4秒的倒频率事件的浅灰色线段为正倒谱矩阵；平行于物理时间横轴的、对应反射时间为0.2秒的倒频率事件的深灰色线段为负倒谱矩阵。该正倒谱矩阵对应的幅值大于0，该负倒谱矩阵对应的幅值小于0。

步骤403，将所述正倒谱矩阵和所述负倒谱矩阵代表不同物理时间的每一列数据作为一组向量。所述一组向量可以包括第一向量和第二向量。具体的，对正倒谱矩阵、负倒谱矩阵分别进行确定第一向量、第二向量的处理。以正倒谱矩阵为例，从正倒谱矩阵中确定两个不同物理时间但对应同一第一反射时间的向量，将该两个向量记为第一向量

和第二向量

对负倒谱矩阵进行相同的操作。其中，第一反射时间为对应倒谱矩阵

步骤404，将所述向量成对进行排列组合确定反射时间函数。

根据步骤401描述，将时域的水击压力信号分为多个有限长度窗。例如，将时域上0秒至10秒的水击压力信号分为10个窗。对每个窗进行快速傅里叶变换、对数处理、傅里叶逆变换，可以将10个窗的水击压力信号变化到倒频域，获取该10个窗的水击压力信号对应的10个倒谱矩阵。每个倒谱矩阵中都有多个倒谱结果。

根据排列组合原则从所述多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵中，选取任意两个具有不同物理时间的向量，作为一组向量。该组向量可以表示为第一向量和第二向量，根据公式

确定第一向量和第二向量的乘积，其中，

表示第i个向量，

表示第j个向量，i，j对应不同物理时间的两个不同点。例如，i为3，j为4，V_t3,V_t4表示物理时间上第3秒对应的向量与物理时间上第4秒对应的向量。F₃₄表示第三秒对应的向量与第4秒对应的向量的乘积。

根据公式

确定该组向量中第一向量与第二向量的乘积的累加和，其中，Fτ表示反射时间函数，τ表示井下事件的反射时间。根据排列组合原则，分窗后的每一个窗的水击压力信号对应的倒谱矩阵中的任意两个倒谱矩阵的第一向量、第二向量的乘积进行加和运算。例如，对水击压力信号的第一个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积，与水击压力信号的第六个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积做加和运算；对水击压力信号的第二个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积，与水击压力信号的第六个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积做加和运算；对水击压力信号的第三个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积，与水击压力信号的第六个窗对应的倒谱矩阵中的第一向量、第二向量的乘积做加和运算……以此类推，可以得到反射时间函数Fτ，τ表示井下事件的反射时间。

步骤405，根据所述反射时间函数中的幅值强度，确定井下事件的反射时间。如图10所示为本文实施例一种反射时间函数的示意图。图中F_τ ^-表示本文一个实施例中的负倒谱矩阵对应的反射时间函数，F_τ ⁺表示本文一个实施例中的正倒谱矩阵对应的反射时间函数。反射函数表示倒频率与幅值强度变化关系。在本步骤中，倒频率即为反射时间。根据反射时间函数中幅值最大的反射时间函数，确定对应的倒频率τ的值，所述倒频率的值表示井下事件的反射时间。在图10中，负倒谱矩阵对应的反射时间函数F_τ ^-强度最大，在图中读取其对应的倒频率为0.2秒，即为井下事件的反射时间。

步骤406，根据所述反射时间及公式：

确定井下事件位置的第三计算结果，其中，a为水击波在管道中传播的速度，τ为反射时间。根据公式

确定井下事件位置的第三结果。此处利用公式确定井下事件位置的第三结果的计算方式与图2、图3中描述类似，本申请在此不作赘述。

在本说明书的一些实施例中，所述根据井下事件位置的第一计算结果、井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果确定最终井下事件位置包括：对所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果分别赋予权重，加权求和确定所述最终井下事件位置。

根据图2至图4方法所述计算得到的井下事件位置的第一、第二、第三计算结果，其中的计算结果因噪声干扰等存在一定的误差。依据一定的现场经验，可以判断井下事件位置的第一、第二、第三计算结果中的某一计算结果存在误差，即可以判断该计算结果对应的计算方法受现场因素干扰，计算结果不准确。因此，可以排除使用该方法得到的计算结果，根据其他方法计算得到的计算结果确定最终的井下事件位置。或者，当判断井下事件位置的第一、第二、第三计算结果误差较小，对三种计算结果取平均值，以确定最终的井下事件位置计算结果。进一步的，可以对井下事件位置的第一、第二、第三计算结果分别赋予权重，加权求得最终的井下事件位置。其中，可以根据经验或现场实际情况，对井下事件位置的第一、第二、第三结果分别赋予权重。本申请对根据井下事件位置的第一、第二、第三计算结果确定最终井下事件位置的方法不作限定。

如图5所示为本文实施例一种井下事件定位装置的结构示意图，在本图中描述了井下事件定位装置的基本结构，其中的功能单元、模块可以采用软件方式实现，也可以采用通用芯片或者特定芯片实现，该装置具体包括：

第一确定单元501，用于采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果；

第二确定单元502，用于获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下事件位置的第二计算结果；

第三确定单元503，用于获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，确定井下事件位置的第三计算结果；

第四确定单元504，用于对所述井下事件位置的第一计算结果、井下事件位置的第二计算结果、井下事件位置的第三计算结果进一步计算，确定最终井下事件位置。通过对水击压力信号在时域、频域、倒频域维度的分析，可以对井底事件准确分析；数据运算量小，处理速度迅速，可以实现现场压裂施工的诊断和评估。

作为本文的一个实施例，还可以参考如图6所示为本实施例井下事件定位装置的具体结构示意图，所述第一确定单元501还用于，采集水击波信号、确定压力趋势变化时间；

作为本文的一个实施例，所述第一确定单元501进一步包括：

信号采集模块5011，用于采集水击波在井下的水击压力信号；

压力趋势变化时间确定模块5012，用于从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间；

所述第二确定单元502，用于确定井下事件位置的第二计算结果之前，确定所述水击压力信号的振幅谱，并从振幅谱中获取谐波序列及对应的谐波频率。

作为本文的一个实施例，所述第二确定单元502进一步包括：

时频变换模块5021，用于对所述水击压力信号进行傅里叶变换，将水击压力的时域信号变换为频域信号；

获取模块5022，用于从所述水击压力信号的振幅谱中读取谐波序列及对应的谐波频率。

作为本文的一个实施例，所述第三确定单元503进一步包括：

倒谱变换模块5031，用于对所述水击压力信号进行倒谱变换，将水击压力的时域信号变换为倒谱域信号；

倒谱矩阵获取模块5032，用于获取水击压力信号的倒谱矩阵；

反射时间函数生成模块5033，用于根据倒谱矩阵中确定的向量生成反射时间函数。

如图11所示，为本文实施例提供的一种计算机设备，所述计算机设备1102可以包括一个或多个处理器1104，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备1102还可以包括任何存储器1106，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器1106可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备1102的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器1104执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备1102可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备1102还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构1108，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。

计算机设备1102还可以包括输入/输出模块1110(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备1112)和用于提供各种输出(经由输出设备1114)。一个具体输出机构可以包括呈现设备1116和相关联的图形用户接口(GUI)1118。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块1110(I/O)、输入设备1112以及输出设备1114，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备1102还可以包括一个或多个网络接口1120，其用于经由一个或多个通信链路1122与其他设备交换数据。一个或多个通信总线1124将上文所描述的部件耦合在一起。

通信链路1122可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路1122可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。

对应于图1-图4中的方法，本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该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运行时执行上述方法的步骤。

本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行如图1至图4所示的方法。

应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。

另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。

Claims (7)

1.一种基于停泵压力信号的井下事件定位方法，其特征在于，所述方法包括：

采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果；

获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定所述井下事件位置的第二计算结果；

获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，以确定所述井下事件位置的第三计算结果，包括：将所述水击压力信号分成多个有限长度窗，对分窗后的水击压力信号进行倒谱分析，获取与多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵，其中，所述倒谱矩阵的每一行代表不同的反射时间，每一列代表不同的物理时间；将幅值大于等于0的倒谱矩阵确定为正倒谱矩阵；将幅值小于0的倒谱矩阵确定为负倒谱矩阵；

将所述正倒谱矩阵和所述负倒谱矩阵中代表不同物理时间的每一列数据作为一组向量；

将所述向量成对进行排列组合确定反射时间函数；

根据所述反射时间函数中的幅值强度，确定井下事件的反射时间；

根据所述反射时间及公式：

确定井下事件位置的第三计算结果，其中，a为水击波在管道中传播的速度，τ为反射时间；所述将所述向量成对进行排列组合确定反射时间函数包括：根据排列组合原则从所述多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵中，选取任意两个具有不同物理时间的向量，作为一组向量，该组向量可以表示为第一向量和第二向量，根据公式

确定第一向量和第二向量的乘积，其中，

表示第i个向量，

表示第j个向量，i，j对应不同物理时间的两个不同点；

根据公式

确定该组向量中第一向量与第二向量的乘积的累加和，其中，Fτ表示反射时间函数，τ表示井下事件的反射时间；

根据所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及所述井下事件位置的第三计算结果，对所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果分别赋予权重，加权求和确定最终井下事件位置。

2.根据权利要求1所述的基于停泵压力信号的井下事件定位方法，其特征在于，所述根据压力趋势变化时间及管道波速确定井下事件位置的第一计算结果包括：

获取所述水击压力信号在时域上的第一个压力趋势变化点，所述第一个压力趋势变化点对应所述压力趋势变化时间；

根据所述压力趋势变化时间及所述管道波速，根据公式确定水击波遇到井下事件的位置，所述公式为：

其中，a为水击波在管道中传播的速度，t_r为压力趋势变化时间。

3.根据权利要求1中所述的基于停泵压力信号的井下事件定位方法，其特征在于，所述根据振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定井下事件位置的第二计算结果包括：

对所述水击压力信号进行快速傅里叶变换，获取所述水击压力信号的振幅谱；

从所述振幅谱中确定所述水击压力信号的谐波序列及与所述谐波序列对应的谐波频率；

根据公式确定所述井下事件位置的第二计算结果，所述公式为：

其中，a为管道波速，n为第n次谐波序列的序号，f_n为第n次谐波的谐波频率。

4.根据权利要求3所述的基于停泵压力信号的井下事件定位方法，其特征在于，所述根据反射时间函数确定井下事件的反射时间包括：根据所述反射时间函数中幅值最大的时间函数，确定对应的反射时间的值，所述反射时间的值为所述最终井下事件的反射时间。

5.一种基于停泵压力信号的井下事件定位装置，其特征在于，所述装置包括：

第一确定单元，用于采集水击波在井下的水击压力信号，从所述水击压力信号中确定压力趋势变化时间，根据所述压力趋势变化时间及管道波速确定所诉井下事件位置的第一计算结果；

第二确定单元，用于获取所述水击压力信号的振幅谱，根据所述振幅谱中的谐波序列及谐波频率，确定所述井下事件位置的第二计算结果；

第三确定单元，用于获取所述水击压力信号的倒谱矩阵，根据所述倒谱矩阵生成反射时间函数，确定所述井下事件位置的第三计算结果，确定反射时间函数包括：将倒谱矩阵中正倒谱矩阵和负倒谱矩阵中代表不同物理时间的每一列数据作为一组向量；将所述向量成对进行排列组合确定反射时间函数，根据排列组合原则从多个分窗后的水击压力信号对应的倒谱矩阵中，选取任意两个具有不同物理时间的向量，作为一组向量，该组向量可以表示为第一向量和第二向量，根据公式

确定第一向量和第二向量的乘积，其中，

表示第i个向量，

表示第j个向量，i，j对应不同物理时间的两个不同点；

根据公式

确定该组向量中第一向量与第二向量的乘积的累加和，其中，Fτ表示反射时间函数，τ表示井下事件的反射时间；

第四确定单元，用于根据所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及所述井下事件位置的第三计算结果，对所述井下事件位置的第一计算结果、所述井下事件位置的第二计算结果以及井下事件位置的第三计算结果分别赋予权重，加权求和确定最终井下事件位置。

6.一种计算机设备，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如权利要求1-4任一项所述的方法。

7.一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计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-4任一项所述的方法。

Images