CN114398816A - 全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及声波测井技术领域，尤其涉及全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，解决了现有技术中无法对井周速度剖面变化的真实方位角(环向)信息进行定量解释，无法有效的对复杂的井周三维速度场进行表征和定量解释的问题。全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，包括原始声波波形数据的预处理、不同环向方向接收器阵列波形的初至时间拾取、建立初始井旁速度场、不同环向方向接收器阵列的层析成像径向速度剖面反演和多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化等流程。本发明方位角成果更准确，引入仪器连续旋转的方位角校正方法，在三维空间进行反演结果的插值可以获得更准确的地层响应方位角信息。
Description
技术领域
本发明涉及声波测井技术领域，尤其涉及全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法。
背景技术
声波测井数据采集技术在近年有很大提高，其中声波测井仪器的接收器阵列在轴向、环向的个数均有所提高。最新的声波测井仪器在轴向上布置有13个接收器站，每个接收器站在环向间隔45度共布置有8个接收器。通过在井筒中匀速上提声波测井仪器阵列，可以采集具有环向分辨率的阵列波形数据。
现阶段的“三维”层析成像反演仍然是一种伪三维的数据处理方法。通过拾取轴向阵列波形的首波初至时间，使用层析成像走时反演的方法，对井旁径向的速度变化进行分析，获得井旁径向速度剖面。之后通过逐一对环向不同角度的接收器阵列波形数据进行处理，获得环向不同角度的井旁径向速度剖面。最后对多个速度剖面进行综合解释。
由于真实的井筒形态不规则、存在倾斜度，而且在实际的测井过程中，声波测井仪器总是在不断旋转中。现有处理、解释方法的主要局限为：
无法对井周速度剖面变化的真实方位角(环向)信息进行定量解释，无法有效的对复杂的井周三维速度场进行表征和定量解释。
发明内容
本发明的目的是提供全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，解决了现有技术中无法对井周速度剖面变化的真实方位角(环向)信息进行定量解释，无法有效的对复杂的井周三维速度场进行表征和定量解释的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，包括：
S1、原始声波波形数据的预处理：输入数据为声波测井测量得到的波形阵列和仪器第一极板方位角；
S2、不同环向方向接收器阵列波形的初至时间拾取：使用自动拾取算法和手工编辑的方法，拾取不同深度点测量阵列波形的初至时间；
S3、建立初始井旁速度场；
S4、不同环向方向接收器阵列的层析成像径向速度剖面反演：选取特定环向方向的阵列波形，使用射线追踪的正演方法计算不同源距接收器与初始井旁速度场对应的理论初至时间，理论初至时间和实际测量初至时间之间的差异指示出存在径向速度变化的深度层段；
S5、径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化：使用初始井旁速度场对反演得到的一组径向速度剖面进行归一化处理；
S6、使用仪器第一极板方位角进行方位校正及三维井筒曲面的网格化：使用仪器第一极板方位角信息，对某个速度变化率截止值所的一组径向深度曲线进行方位角校正，并使用样条插值方法生成三维井筒曲面网格，其中，径向深度曲线可作为三维曲线和三维井筒曲面网格共同显示；
S7、多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化：不同速度变化率截止值所对应的一组三维井筒曲面可以进行嵌套显示，并通过调整透明度实现模型的三维可视化。
优选的，S1中：对原始测量数据进行解编和重新排列，按照环向方向对接收器波列进行分组，生成多组阵列波形，后续文中的“阵列波形”均特指轴向的多个接收器阵列接收波形的组合，根据实际数据情况，对阵列波形进行带通滤波数据处理，压制低频噪声。
优选的，S2中：每个轴向接收器均对应输出一条初至时间曲线，阵列波形输出一组初至时间曲线，对环向方向的各个阵列波形重复进行初至时间拾取流程，输出多个环向方向的多组初至时间曲线。
优选的，S3中：根据初至时间和接收器间距计算地层声波速度，建立初始井旁速度场。
优选的，S4中：联合构建反演目标函数，使用层析成像反演方法，迭代调整径向速度以实现测量初至时间和射线追踪正演初至时间之间的误差达到最小，反演输出结果为径向速度剖面，对不同环向方向的阵列波形重复层析成像反演流程，生成一组径向速度剖面。
优选的，S5中：径向速度变化率＝(初始井旁速度–反演径向速度)/初始井旁速度；
使用归一化之后的径向速度变化率剖面进行定量解释。以10％的步长从0–100％设置11个截止值，对截止值对应的径向深度进行提取并矢量化，生成一组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线；
对不同环向方向的径向速度剖面重复进行归一化和截止值径向深度矢量化的流程，生成多组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线。
优选的，S6中：对不同速度变化率截止值所对应的一组径向深度曲线重复进行方位角校正和和三维井筒曲面格化的流程，生产一组三维井筒曲面网格，每个三维井筒曲面均可以赋予颜色，缺省颜色色标为深度，颜色色标可以透明化或半透明化，以实现后续多个三维井筒曲面的叠置、嵌套可视化。
优选的，S7中：模型可以进行三维旋转和不同光照效果的颜色渲染，可以对特定深度点进行径向速度变化率切片的提取和三维可视化，可以对特定真实方位角的速度变化率剖面的取和三维可视化，机械测量井径也可以按照步骤S6的流程形成三维井筒曲面，并和速度变化率三维井筒曲面进行嵌套显示和综合解释,地质分层、地层倾角可以作为地质信息在三维井筒模型中进行叠置显示以及模型的三维可视化。
本发明至少具备以下有益效果：
方位角成果更准确，引入仪器连续旋转的方位角校正方法，在三维空间进行反演结果的插值可以获得更准确的地层响应方位角信息。
本发明至少具备以下有益效果：
1、定量解释：径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化可以定量的进行径向深度的解释。
2.全三维解释：三维井筒曲面以及多个三维井筒曲面的嵌套、半透明化等三维可视化技术，使复杂三维井旁速度场的解释成为可能。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，包括：
S1、原始声波波形数据的预处理：输入数据为声波测井测量得到的波形阵列和仪器第一极板方位角；
S2、不同环向方向接收器阵列波形的初至时间拾取：使用自动拾取算法和手工编辑的方法，拾取不同深度点测量阵列波形的初至时间；
S3、建立初始井旁速度场；
S4、不同环向方向接收器阵列的层析成像径向速度剖面反演：选取特定环向方向的阵列波形，使用射线追踪的正演方法计算不同源距接收器与初始井旁速度场对应的理论初至时间，理论初至时间和实际测量初至时间之间的差异指示出存在径向速度变化的深度层段；
S5、径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化：使用初始井旁速度场对反演得到的一组径向速度剖面进行归一化处理；
S6、使用仪器第一极板方位角进行方位校正及三维井筒曲面的网格化：使用仪器第一极板方位角信息，对某个速度变化率截止值所的一组径向深度曲线进行方位角校正，并使用样条插值方法生成三维井筒曲面网格，其中，径向深度曲线可作为三维曲线和三维井筒曲面网格共同显示；
S7、多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化：不同速度变化率截止值所对应的一组三维井筒曲面可以进行嵌套显示，并通过调整透明度实现模型的三维可视化。
根据上述实施例可知：通过径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化、使用仪器第一极板方位角进行方位校正及三维井筒曲面的网格化和多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化等流程，方位角成果更准确，引入仪器连续旋转的方位角校正方法，在三维空间进行反演结果的插值可以获得更准确的地层响应方位角信息。
实施例二
S1中：对原始测量数据进行解编和重新排列，按照环向方向对接收器波列进行分组，生成多组阵列波形，后续文中的“阵列波形”均特指轴向的多个接收器阵列接收波形的组合，根据实际数据情况，对阵列波形进行带通滤波数据处理，压制低频噪声；
S2中：每个轴向接收器均对应输出一条初至时间曲线，阵列波形输出一组初至时间曲线，对环向方向的各个阵列波形重复进行初至时间拾取流程，输出多个环向方向的多组初至时间曲线；
S3中：根据初至时间和接收器间距计算地层声波速度，建立初始井旁速度场；
S4中：联合构建反演目标函数，使用层析成像反演方法，迭代调整径向速度以实现测量初至时间和射线追踪正演初至时间之间的误差达到最小，反演输出结果为径向速度剖面，对不同环向方向的阵列波形重复层析成像反演流程，生成一组径向速度剖面；
S5中：径向速度变化率＝(初始井旁速度–反演径向速度)/初始井旁速度；
使用归一化之后的径向速度变化率剖面进行定量解释，以10％的步长从0–100％设置11个截止值，对截止值对应的径向深度进行提取并矢量化，生成一组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线；
对不同环向方向的径向速度剖面重复进行归一化和截止值径向深度矢量化的流程，生成多组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线；
S6中：对不同速度变化率截止值所对应的一组径向深度曲线重复进行方位角校正和和三维井筒曲面格化的流程，生产一组三维井筒曲面网格，每个三维井筒曲面均可以赋予颜色，缺省颜色色标为深度，颜色色标可以透明化或半透明化，以实现后续多个三维井筒曲面的叠置、嵌套可视化；
S7中：模型可以进行三维旋转和不同光照效果的颜色渲染，可以对特定深度点进行径向速度变化率切片的提取和三维可视化，可以对特定真实方位角的速度变化率剖面的取和三维可视化，机械测量井径也可以按照步骤S6的流程形成三维井筒曲面，并和速度变化率三维井筒曲面进行嵌套显示和综合解释,地质分层、地层倾角可以作为地质信息在三维井筒模型中进行叠置显示以及模型的三维可视化，定量解释：径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化可以定量的进行径向深度的解释，全三维解释：三维井筒曲面以及多个三维井筒曲面的嵌套、半透明化等三维可视化技术，使复杂三维井旁速度场的解释成为可能。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (8)
1.全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，包括：
S1、原始声波波形数据的预处理：输入数据为声波测井测量得到的波形阵列和仪器第一极板方位角；
S2、不同环向方向接收器阵列波形的初至时间拾取：使用自动拾取算法和手工编辑的方法，拾取不同深度点测量阵列波形的初至时间；
S3、建立初始井旁速度场；
S4、不同环向方向接收器阵列的层析成像径向速度剖面反演：选取特定环向方向的阵列波形，使用射线追踪的正演方法计算不同源距接收器与初始井旁速度场对应的理论初至时间，理论初至时间和实际测量初至时间之间的差异指示出存在径向速度变化的深度层段；
S5、径向速度剖面的归一化和径向速度变化率剖面的矢量化：使用初始井旁速度场对反演得到的一组径向速度剖面进行归一化处理；
S6、使用仪器第一极板方位角进行方位校正及三维井筒曲面的网格化：使用仪器第一极板方位角信息，对某个速度变化率截止值所的一组径向深度曲线进行方位角校正，并使用样条插值方法生成三维井筒曲面网格，其中，径向深度曲线可作为三维曲线和三维井筒曲面网格共同显示；
S7、多个三维井筒曲面及地质信息的嵌套模型及模型三维可视化：不同速度变化率截止值所对应的一组三维井筒曲面可以进行嵌套显示，并通过调整透明度实现模型的三维可视化。
2.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S1中：对原始测量数据进行解编和重新排列，按照环向方向对接收器波列进行分组，生成多组阵列波形，后续文中的“阵列波形”均特指轴向的多个接收器阵列接收波形的组合，根据实际数据情况，对阵列波形进行带通滤波数据处理，压制低频噪声。
3.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S2中：每个轴向接收器均对应输出一条初至时间曲线，阵列波形输出一组初至时间曲线，对环向方向的各个阵列波形重复进行初至时间拾取流程，输出多个环向方向的多组初至时间曲线。
4.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S3中：根据初至时间和接收器间距计算地层声波速度，建立初始井旁速度场。
5.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S4中：联合构建反演目标函数，使用层析成像反演方法，迭代调整径向速度以实现测量初至时间和射线追踪正演初至时间之间的误差达到最小，反演输出结果为径向速度剖面，对不同环向方向的阵列波形重复层析成像反演流程，生成一组径向速度剖面。
6.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S5中：径向速度变化率＝(初始井旁速度–反演径向速度)/初始井旁速度；
使用归一化之后的径向速度变化率剖面进行定量解释，以10％的步长从0–100％设置11个截止值，对截止值对应的径向深度进行提取并矢量化，生成一组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线；
对不同环向方向的径向速度剖面重复进行归一化和截止值径向深度矢量化的流程，生成多组不同径向速度变化率径对应的径向深度曲线。
7.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S6中：对不同速度变化率截止值所对应的一组径向深度曲线重复进行方位角校正和和三维井筒曲面格化的流程，生产一组三维井筒曲面网格，每个三维井筒曲面均可以赋予颜色，缺省颜色色标为深度，颜色色标可以透明化或半透明化，以实现后续多个三维井筒曲面的叠置、嵌套可视化。
8.根据权利要求1所述的全三维井周速度场反演的定量解释及三维可视化方法，其特征在于，S7中：模型可以进行三维旋转和不同光照效果的颜色渲染，可以对特定深度点进行径向速度变化率切片的提取和三维可视化，可以对特定真实方位角的速度变化率剖面的取和三维可视化，机械测量井径也可以按照步骤S6的流程形成三维井筒曲面，并和速度变化率三维井筒曲面进行嵌套显示和综合解释,地质分层、地层倾角可以作为地质信息在三维井筒模型中进行叠置显示以及模型的三维可视化。
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