CN117270053A - 一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，属于声波测井技术领域，包括如下步骤：基于前后振幅相位估计算法，提取得到偶极子测井数据中的慢度频散；基于偶极子测井数据，通过频谱分析得到频率相关的衰减系数；基于慢度频散和频率相关的衰减系数，得到地层和钻井液速度和衰减；基于等效仪器理论、地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，得到弯曲波理论慢度频散和弯曲波理论频率相关衰减；根据等效仪器理论，校准仪器参数，并通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波慢度和地层横波衰减。本发明解决了难以在有声波测井仪的情况下准确地估计地层横波的慢度和衰减的问题。

Description

一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法

技术领域

本发明属于声波测井技术领域，尤其涉及一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法。

背景技术

声波测井是主要的地球物理测井测量方法之一。现代阵列声波测井仪所提供的纵波和横波速度剖面在勘探地球物理和石油工程领域得到了广泛应用。除了速度，衰减也可以从单极和偶极测井的波形数据中测量。但在现有技术的诸多应用表明，应用的有效性都取决于声波波形数据的质量和衰减提取方法的稳健性。

偶极测井的常规应用是确定地层横波慢度。偶极源主要产生弯曲波，弯曲波是一种分散的井眼导波。与慢度频散类似，弯曲波表现出频率相关的衰减。在弯曲波的处理和反演中，为了获得准确的横波特性，还应考虑声波测井的影响。实际声波测井仪器的结构和组成可能相当复杂，包括开槽仪器主体、电子设备以及一套传感器和换能器等。为了描述声波测井仪对多极声波传播的影响，现有研究提出了许多理论模型，根据数值和现场资料分析表明，声波测井仪的存在对弯曲波的频散特性有显著影响。在偶极测井资料的离散化处理过程中，考虑了仪器效应对横波慢度的影响，但目前还不清楚声波测井仪的存在如何改变地层横波的衰减特性。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，通过将实际频散数据与预测的理论频散相匹配，反演横波慢度和仪器相关参数，根据估计的横波慢度和其他钻孔参数，进一步使用等效仪器理论计算了弯曲波的能量分配系数，基于能量分配原则，将衰减计算转化为一个线性优化问题，并从实际的偶极衰减数据中反演横波衰减，解决了难以在有声波测井仪的情况下准确地估计地层横波的慢度和衰减的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供的一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，包括如下步骤：

S1、基于前后振幅相位估计算法，提取得到偶极子测井数据中的慢度频散；

S2、基于偶极子测井数据，通过频谱分析得到频率相关的衰减系数；

S3、基于慢度频散和频率相关的衰减系数，得到地层和钻井液速度和衰减；

S4、基于等效仪器理论、地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，得到弯曲波理论慢度频散和弯曲波理论频率相关衰减；

S5、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，校准仪器参数，并通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波慢度；

S6、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论频率相关衰减和偶极子测井数据中的频率相关衰减，通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波衰减。

本发明的有益效果为：本发明提供的一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，从偶极子测井数据中得到慢度频散和频率相关的衰减系数，基于等效仪器理论对弯曲波慢度频散和频率相关衰减进行预测，得到弯曲波理论慢度频散和弯曲波理论频率相关衰减，最后，通过匹配实际数据和理论预测结果，反演得到了地层横波慢度和横波衰减，本发明基于等效仪器理论、能量分配原则，实现了对仪器参数的矫正，得到的横波慢度和横波衰减与其他测井资料提供的岩性解释一致，准确度高。

进一步地，所述S2包括如下步骤：

S21、基于偶极子测井数据，频谱分析导波振幅谱；

所述导波振幅谱的表达式如下：

其中，其中，X_i(ω)表示声波测井仪中第i个接收器记录的振幅谱，A(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数，e表示自然对数的底数，η(ω)表示频率相关的衰减系数，d_i表示声源和第i个接收器之间的偏移距，ω表示频率；

S22、对导波振幅谱的表达式两边取对数，得到导波振幅谱的对数关系式：

ln X_i(ω)＝-η(ω)d_i+ln A(ω)

其中，ln X_i(ω)表示第i个接收器记录的振幅谱的对数，ln A(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数的对数；

S23、对振幅谱的对数与接收器之间的偏移距进行线性拟合，并将得到的斜率作为衰减系数η；

S24、在若干不同频率下重复步骤S23，得到频率相关的衰减系数。

采用上述进一步方案的有益效果为：本发明通过声波测井仪的接收器接收的导波振幅谱提取频率相关衰减，并通过对数化处理和不同频率下线性拟合得到能够进行几何扩散的频率相关的衰减系数，为基于等效仪器理论的理论模型的准确构建提供基础。

进一步地，所述S3中地层和钻井液速度和衰减的计算表达式如下：

其中，Q^-1(ω)表示地层和钻井液速度和衰减，p_d(ω)表示偶极子测井数据中的慢度频散。

进一步地，所述S4包括如下步骤：

S41、基于等效仪器理论，构建充液井中的多极子声场频散：

det||M||＝D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a,n)＝0

其中，det||M||表示开放式充液钻孔的边界条件相关系数矩阵的行列式，D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a)表示充液井中的多极子声场频散模型，k表示轴向波数，α表示地层的纵波速度，β表示地层的横波速度，α_f表示钻井液的纵波速度，ρ表示地层的横波密度，ρ_f表示钻井液的纵波密度，R表示钻孔半径，M_T表示测井仪器的有效模量，a表示仪器半径，n表示多极子声源阶数，其中，n＝1,2,3，n＝1时表示单极子声源，n＝2时表示偶极子声源，n＝3时表示四极子声源；

S42、针对多极子声源阶数为2时，通过求解充液井中的多极子声场频散，预测得到弯曲波理论慢度频散：

其中，p_m(ω)表示弯曲波理论慢度频散，Re(k)表示复数波数k的实部；

S43、基于地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，预测得到弯曲波理论频率相关衰减：

其中，C_p(ω)表示纵波能量分配系数，C_s(ω)表示横波能量分配系数，C_f(ω)表示钻井液能量分配系数，表示纵波衰减，/>表示横波衰减，/>表示钻井液衰减，U表示弯曲波群速度，c表示弯曲波相速度。

采用上述进一步方案的有益效果为：本发明在考虑等效仪器影响下，对充液井中多极子声场频散进行表示，并在确定多极子声源阶数为2的情况下，预测到弯曲波理论慢度频散，且在考虑弯曲波能量分配的情况下，预测得到弯曲波理论频率相关衰减，为反演得到地层横波慢度和衰减提供理论模型基础。

进一步地，所述S5包括如下步骤：

S51、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，构建仪器参数目标函数：

其中，J(M_T,a)表示仪器参数目标函数，p_m(ω,M_T,a)表示基于等效仪器理论的频散曲线，表示2范数运算的平方；

S52、基于仪器参数目标函数，获取并校准仪器参数，得到校准后的仪器参数；

S53、将包括纵波慢度、体密度和井径的偶极子测井数据中的横波慢度作为第一未知参数，并将偶极子测井数据中除横波慢度外的其他参数作为第一已知参数；

S54、基于校准后的仪器参数、第一未知参数和第一已知参数，构建横波慢度目标函数：

其中，J(s)表示横波慢度目标函数，p_m(ω,s)表示基于校准后的仪器参数计算得到的理论频散曲线；

S55、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波慢度。

采用上述进一步方案的有益效果为：本发明采用基于模型的曲线拟合方法获得地层横波慢度，通过弯曲波理论慢度频散的理论频散曲线来拟合从偶极测井数据中提取得到的频散，实现地层横波慢度的反演。

进一步地，所述S6包括如下步骤：

S61、矩阵化处理弯曲波理论频率相关衰减，得到弯曲波理论频率相关衰减的矩阵表达式：

其中，C_p(ω₁)表示第1频率下的纵波能量分配系数，C_p(ω_N)表示第N频率下的纵波能量分配系数，C_s(ω₁)表示第1频率下的横波能量分配系数，C_s(ω_N)表示第N频率下的横波能量分配系数，C_f(ω₁)表示第1频率下的钻井液能量分配系数，C_f(ω_N)表示第N频率下的钻井液能量分配系数，Q^-1(ω₁)表示第1频率下的地层和钻井液速度和衰减，Q^-1(ω_N)表示第N频率下的地层和钻井液速度和衰减；

S62、将纵波衰减、横波衰减和钻井液衰减作为第二未知参数，并将纵波慢度、横波慢度、体密度和井径作为第二已知参数；

S63、基于等效仪器理论、第二未知参数、第二已知参数和弯曲波理论频率相关衰减模型的矩阵表达式，构建横波衰减目标函数：

其中，表示地层横波衰减目标函数，/>表示基于等效仪器理论得到的弯曲波理论衰减曲线，/>表示偶极子测井数据中的频率相关衰减；

S64、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波衰减。

采用上述进一步方案的有益效果为：本发明采用采用基于模型的曲线拟合方法获得地层横波衰减，通过理论弯曲波衰减曲线来拟合从偶极测井数据中提取得到的频率相关衰减，实现地层横波衰减的反演。

针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法的步骤流程图。

图2为本发明实施例中存在仪器和无仪器时的弯曲波慢度图。

图3为本发明实施例中存在仪器和无仪器时的弯曲波衰减理论预测结果图。

图4为本发明实施例中存在仪器和不存在仪器时的能量分配系数图

图5为本发明实施例中偶极阵列波形图。

图6为本发明实施例中频散慢度图。

图7为本发明实施例中振幅谱图。

图8为本发明实施例中考虑仪器和不考虑仪器的理论反演结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，本发明提供一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，包括如下步骤：

S1、基于前后振幅相位估计算法，提取得到偶极子测井数据中的慢度频散；

S2、基于偶极子测井数据，通过频谱分析得到频率相关的衰减系数；

所述S2包括如下步骤：

S21、基于偶极子测井数据，频谱分析导波振幅谱；

所述导波振幅谱的表达式如下：

其中，其中，X_i(ω)表示声波测井仪中第i个接收器记录的振幅谱，A(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数，e表示自然对数的底数，η(ω)表示频率相关的衰减系数，d_i表示声源和第i个接收器之间的偏移距，ω表示频率；

S22、对导波振幅谱的表达式两边取对数，得到导波振幅谱的对数关系式：

ln X_i(ω)＝-η(ω)d_i+ln A(ω)

其中，ln X_i(ω)表示第i个接收器记录的振幅谱的对数，ln A(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数的对数；

S23、对振幅谱的对数与接收器之间的偏移距进行线性拟合，并将得到的斜率作为衰减系数η；

S24、在若干不同频率下重复步骤S23，得到频率相关的衰减系数。

S3、基于慢度频散和频率相关的衰减系数，得到地层和钻井液速度和衰减；

所述S3中地层和钻井液速度和衰减的计算表达式如下：

其中，Q^-1(ω)表示地层和钻井液速度和衰减，p_d(ω)表示偶极子测井数据中的慢度频散。

S4、基于等效仪器理论、地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，得到弯曲波理论慢度频散和弯曲波理论频率相关衰减；

所述S4包括如下步骤：

S41、基于等效仪器理论，构建充液井中的多极子声场频散：

det||M||＝D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a,n)＝0

其中，det||M||表示开放式充液钻孔的边界条件相关系数矩阵的行列式，D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a)表示充液井中的多极子声场频散模型，k表示轴向波数，α表示地层的纵波速度，β表示地层的横波速度，α_f表示钻井液的纵波速度，ρ表示地层的横波密度，ρ_f表示钻井液的纵波密度，R表示钻孔半径，M_T表示测井仪器的有效模量，a表示仪器半径，n表示多极子声源阶数，其中，n＝1,2,3，n＝1时表示单极子声源，n＝2时表示偶极子声源，n＝3时表示四极子声源；

所述无仪器的开放式充液钻孔的边界条件相关系数矩阵M的计算表达式如下：

M₂₁＝ρ_fω²I_n(fR)

M₃₁＝0

M₄₁＝0

其中，M₁₁、M₁₂、M₁₃、M₁₄分别表示边界条件相关系数矩阵M中第1行第1列的元素、第1行第2列的元素、第1行第3列的元素、第1行第4列的元素，M₂₁、M₂₂、M₂₃、M₂₄分别表示边界条件相关系数矩阵M中第2行第1列的元素、第2行第2列的元素、第2行第3列的元素、第2行第4列的元素，M₃₁、M₃₂、M₃₃、M₃₄分别表示边界条件相关系数矩阵M中第3行第1列的元素、第3行第2列的元素、第3行第3列的元素、第3行第4列的元素，M₄₁、M₄₂、M₄₃、M₄₄分别表示边界条件相关系数矩阵M中第4行第1列的元素、第4行第2列的元素、第4行第3列的元素、第4行第4列的元素，k表示轴向波数，α、β分别表示地层的纵波速度、横波速度，ρ_f表示钻井液的纵波密度，R表示钻孔半径，p地层纵波径向波数，s地层横波径向波数；

所述无仪器的开放式充液钻孔的边界条件相关系数矩阵M由多极声波场为偶极子阵列声波且仪器参数为0的情况下得到；

所述仪器相关系数由贝塞尔函数、仪器参数和径向流体波数得到，所述仪器相关系数的计算表达式如下：

其中，E_tool表示仪器相关系数，M_T表示测井仪器的有效模量，a表示仪器半径，I_n()表示n阶的第一类修正贝塞尔函数，K_n()表示n阶的第二类修正贝塞尔函数，f表示径向流体波数，I_n+1()表示n+1阶的第一类修正贝塞尔函数，K_n+1()表示n+1阶的第二类修正贝塞尔函数，ρ表示地层的横波密度，ω表示角频率，k表示角频率下的复波数根，α_f表示钻井液的纵波速度，其中，n表示若干极子声源阶数，当n＝1时为单极，当n＝2时为偶极，当n＝3时为四级；

S42、针对多极子声源阶数为2时，通过求解充液井中的多极子声场频散，预测得到弯曲波理论慢度频散：

其中，p_m(ω)表示弯曲波理论慢度频散，Re(k)表示复数波数k的实部；

S43、基于地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，预测得到弯曲波理论频率相关衰减：

其中，C_p(ω)表示纵波能量分配系数，C_s(ω)表示横波能量分配系数，C_f(ω)表示钻井液能量分配系数，表示纵波衰减，/>表示横波衰减，/>表示钻井液衰减，U表示弯曲波群速度，c表示弯曲波相速度。

S5、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，校准仪器参数，并通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波慢度；此处的理论模型即为弯曲波理论慢度频散，实际数据即为偶极子测井数据中的慢度频散；

所述S5包括如下步骤：

S51、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，构建仪器参数目标函数：

其中，J(M_T,a)表示仪器参数目标函数，p_m(ω,M_T,a)表示基于等效仪器理论的频散曲线，表示2范数运算的平方；

S52、基于仪器参数目标函数，获取并校准仪器参数，得到校准后的仪器参数；

S53、将包括纵波慢度、体密度和井径的偶极子测井数据中的横波慢度作为第一未知参数，并将偶极子测井数据中除横波慢度外的其他参数作为第一已知参数；

S54、基于校准后的仪器参数、第一未知参数和第一已知参数，构建横波慢度目标函数：

其中，J(s)表示横波慢度目标函数，p_m(ω,s)表示基于校准后的仪器参数计算得到的理论频散曲线；

S55、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波慢度。

S6、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论频率相关衰减和偶极子测井数据中的频率相关衰减，通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波衰减。此处的理论模型即为弯曲波理论频率相关衰减，实际数据即为偶极子测井数据中的频率相关衰减；

所述S6包括如下步骤：

S61、矩阵化处理弯曲波理论频率相关衰减，得到弯曲波理论频率相关衰减的矩阵表达式：

其中，C_p(ω₁)表示第1频率下的纵波能量分配系数，C_p(ω_N)表示第N频率下的纵波能量分配系数，C_s(ω₁)表示第1频率下的横波能量分配系数，C_s(ω_N)表示第N频率下的横波能量分配系数，C_f(ω₁)表示第1频率下的钻井液能量分配系数，C_f(ω_N)表示第N频率下的钻井液能量分配系数，Q^-1(ω₁)表示第1频率下的地层和钻井液速度和衰减，Q^-1(ω_N)表示第N频率下的地层和钻井液速度和衰减；

S62、将纵波衰减、横波衰减和钻井液衰减作为第二未知参数，并将纵波慢度、横波慢度、体密度和井径作为第二已知参数；

S63、基于等效仪器理论、第二未知参数、第二已知参数和弯曲波理论频率相关衰减模型的矩阵表达式，构建横波衰减目标函数：

其中，表示地层横波衰减目标函数，/>表示基于等效仪器理论得到的弯曲波理论衰减曲线，/>表示偶极子测井数据中的频率相关衰减；

S64、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波衰减。

在本方案的一个验证试验中，为证明仪器对弯曲波频散的影响，采用测井仪器有效模量M_T＝30Gpa且仪器半径a＝0.04m的等效仪器来模拟频散曲线；其他模型参数包括地层和钻井液的速度、密度及衰减，如表1所示：

表1

如图2所示，考虑仪器(实线)和不考虑仪器(虚线)时的弯曲波频散曲线。尽管两条频散曲线在低频极限下均靠近地层横波慢度，但仪器的存在使频散曲线向低频移动。与没有仪器的频散相比，等效仪器理论预测在中高频范围弯曲波具有更高慢度。对比表明，声波仪器对弯曲波的频散有不可忽略的影响。

如图3所示，考虑仪器(实线)和不考虑仪器(虚线)时的弯曲波衰减。弯曲波衰减与频率有关，在低频极限下趋近于地层横波衰减。仪器的存在导致衰减曲线向低频范围移动，这与仪器对慢度频散的影响相似。等效仪器理论预测在中频范围弯曲波衰减较低，由该仪器引起的弯曲波衰减的差异在低频和高频下变得更小。对比表明，声波仪器对弯曲波衰减具有较强影响。综上，仪器的存在将会影响基于偶极测井数据的地层横波速度及衰减反演。

如图4所示，弯曲波的能量分配表明，弯曲波衰减在低频范围对地层横波衰减最为敏感。弯曲波衰减在高频对钻井液衰减最为敏感。纵波衰减对弯曲波衰减的作用可以忽略不计。图4中比较考虑和不考虑仪器影响下的能量分配系数。对比表明，声波仪器的存在使能量分配系数向低频方向移动，且对于横波和钻井液能量分配系数在两种情况下存在明显差异。由此可见，仪器的存在将会影响基于偶极测井数据的地层横波衰减反演。

如图5所示，为验证试验流程的准确性，本实施例中将构建的模型与仪器应用于一组偶极测井模拟数据中，所述偶极阵列波形由频率-波数积分法正演得到。

如图6所示，图6中展示了图5中波形相应的慢度频散能量图，在每个频率点处搜索能量极大值可以得到弯曲波慢度频散曲线，结果显示为图2中的圆圈。可以看到提取的慢度频散和理论预测在整个频段有较高的一致性，表明该方法对于横波慢度估计的准确性。

如图7所示，图7显示了图5中波形相应的振幅谱，在每个频率点对对数频谱进行线性拟合可以得到弯曲波随频率变化的衰减，结果显示为图3中的圆圈。在中高频范围，提取的衰减与理论预测有较好的一致性。在低频段，由于横波首波能量叠加，提取的衰减高于理论预测结果。根据该特点，在横波衰减反演时选取中高频段进行。

如图8所示，与地层纵波和钻井液衰减相比，反演得到的横波衰减的结果最好。反演得到的横波品质因子为Q_s＝21，接近模型定义的横波品质因子大小Q_s＝20，误差为5％。反演得到的钻井液品质因子为Q_f＝195，接近于实际值Q_f＝200。在没有仪器的情况下，反演得到的横波品质因子为Q_s＝40，为实际值的两倍，误差100％。该验证实例证实了所提出方法的准确性，同时表明为准确估算横波慢度和衰减需要考虑声波仪器的影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、基于前后振幅相位估计算法，提取得到偶极子测井数据中的慢度频散；

S2、基于偶极子测井数据，通过频谱分析得到频率相关的衰减系数；

S3、基于慢度频散和频率相关的衰减系数，得到地层和钻井液速度和衰减；

S4、基于等效仪器理论、地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，得到弯曲波理论慢度频散和弯曲波理论频率相关衰减；

S5、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，校准仪器参数，并通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波慢度；

S6、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论频率相关衰减和偶极子测井数据中的频率相关衰减，通过理论模型对实际数据进行最小二乘拟合，反演得到地层横波衰减。

2.根据权利要求1所述的基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，所述S2包括如下步骤：

S21、基于偶极子测井数据，频谱分析导波振幅谱；

所述导波振幅谱的表达式如下：

其中，其中，X_i(ω)表示声波测井仪中第i个接收器记录的振幅谱，A(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数，e表示自然对数的底数，η(ω)表示频率相关的衰减系数，d_i表示声源和第i个接收器之间的偏移距，ω表示频率；

S22、对导波振幅谱的表达式两边取对数，得到导波振幅谱的对数关系式：

lnX_i(ω)＝-η(ω)d_i+lnA(ω)

其中，lnX_i(ω)表示第i个接收器记录的振幅谱的对数，lnA(ω)表示声源、接收器和耦合相关函数的对数；

S23、对振幅谱的对数与接收器之间的偏移距进行线性拟合，并将得到的斜率作为衰减系数η；

S24、在若干不同频率下重复步骤S23，得到频率相关的衰减系数。

3.根据权利要求2所述的基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，所述S3中地层和钻井液速度和衰减的计算表达式如下：

其中，Q^-1(ω)表示地层和钻井液速度和衰减，p_d(ω)表示偶极子测井数据中的慢度频散。

4.根据权利要求3所述的基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，所述S4包括如下步骤：

S41、基于等效仪器理论，构建充液井中的多极子声场频散：

det||M||＝D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a,n)＝0

其中，det||M||表示开放式充液钻孔的边界条件相关系数矩阵的行列式，D(k,ω,α,β,α_f,ρ,ρ_f,R,M_T,a)表示充液井中的多极子声场频散模型，k表示轴向波数，α表示地层的纵波速度，β表示地层的横波速度，α_f表示钻井液的纵波速度，ρ表示地层的横波密度，ρ_f表示钻井液的纵波密度，R表示钻孔半径，M_T表示测井仪器的有效模量，a表示仪器半径，n表示多极子声源阶数，其中，n＝1,2,3，n＝1时表示单极子声源，n＝2时表示偶极子声源，n＝3时表示四极子声源；

S42、针对多极子声源阶数为2时，通过求解充液井中的多极子声场频散，预测得到弯曲波理论慢度频散：

其中，p_m(ω)表示弯曲波理论慢度频散，Re(k)表示复数波数k的实部；

S43、基于地层和钻井液速度和衰减，以及弯曲波能量分配系数，预测得到弯曲波理论频率相关衰减：

其中，C_p(ω)表示纵波能量分配系数，C_s(ω)表示横波能量分配系数，C_f(ω)表示钻井液能量分配系数，表示纵波衰减，/>表示横波衰减，/>表示钻井液衰减，U表示弯曲波群速度，c表示弯曲波相速度。

5.根据权利要求4所述的基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，所述S5包括如下步骤：

S51、根据等效仪器理论，基于弯曲波理论慢度频散和偶极子测井数据中的慢度频散，构建仪器参数目标函数：

其中，J(M_T,a)表示仪器参数目标函数，p_m(ω,M_T,a)表示基于等效仪器理论的频散曲线，表示2范数运算的平方；

S52、基于仪器参数目标函数，获取并校准仪器参数，得到校准后的仪器参数；

S53、将包括纵波慢度、体密度和井径的偶极子测井数据中的横波慢度作为第一未知参数，并将偶极子测井数据中除横波慢度外的其他参数作为第一已知参数；

S54、基于校准后的仪器参数、第一未知参数和第一已知参数，构建横波慢度目标函数：

其中，J(s)表示横波慢度目标函数，p_m(ω,s)表示基于校准后的仪器参数计算得到的理论频散曲线；

S55、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波慢度。

6.根据权利要求5所述的基于偶极声波测井的地层横波慢度和衰减计算方法，其特征在于，所述S6包括如下步骤：

S61、矩阵化处理弯曲波理论频率相关衰减，得到弯曲波理论频率相关衰减的矩阵表达式：

其中，C_p(ω₁)表示第1频率下的纵波能量分配系数，C_p(ω_N)表示第N频率下的纵波能量分配系数，C_s(ω₁)表示第1频率下的横波能量分配系数，C_s(ω_N)表示第N频率下的横波能量分配系数，C_f(ω₁)表示第1频率下的钻井液能量分配系数，C_f(ω_N)表示第N频率下的钻井液能量分配系数，Q^-1(ω₁)表示第1频率下的地层和钻井液速度和衰减，Q^-1(ω_N)表示第N频率下的地层和钻井液速度和衰减；

S62、将纵波衰减、横波衰减和钻井液衰减作为第二未知参数，并将纵波慢度、横波慢度、体密度和井径作为第二已知参数；

S63、基于等效仪器理论、第二未知参数、第二已知参数和弯曲波理论频率相关衰减模型的矩阵表达式，构建横波衰减目标函数：

其中，表示地层横波衰减目标函数，/>表示基于等效仪器理论得到的弯曲波理论衰减曲线，/>表示偶极子测井数据中的频率相关衰减；

S64、通过最小化横波慢度目标函数，反演得到地层横波衰减。