[发明专利]基于声波测井资料提取模式波慢度的方法

说明书

本发明涉及基于声波测井资料提取模式波慢度的方法。该方法包括针对地层中的至少一个深度点中的每一个深度点执行以下步骤：在发射器发射时，接收器接收到与发射器对应的原始波形集合；对原始波形集合进行信号预处理，以提高原始波形集合的相似性和信噪比；对经预处理的原始波形集合分别进行相关性估计，以得到相应的时间‑慢度‑相关性三维矩阵；对相应的时间‑慢度‑相关性三维矩阵中的相关性维度上的峰值点进行识别；以及根据所识别的峰值点之间的大小关系和井眼补偿关系，确定与每一个深度点对应的模式波的类型和慢度。发射器在所述接收器的两端对称布置。

技术领域

本发明大体上涉及石油地质勘探与开发的领域，尤其涉及声波测井资料的时差提取处理，具体地涉及基于声波测井资料提取模式波慢度的方法。

背景技术

测井，也被称为地球物理测井或石油测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性来测量地球物理参数的方法。在油田勘探与开发过程中，测井是确定和评价油层、气层的重要手段之一，也是解决一系列地质问题的重要手段。它能直接为石油地质和工程技术人员提供各项资料和数据。

声波测井是地球物理测井的主要方法之一。它利用声波在地层中传播时声速和衰减等特征获取地层信息，为工程应用提供技术支持。地层弹性波（例如纵波、横波等）波速在石油勘探中的应用广泛。它可以被用来测定油气田的位置，估计油气储量，推算油气田的形状，并给出油气开采的最佳完井方案。弹性波波速还可以用来估算地层的力学性质，从而使人们能更好的选择完井及采油程序。利用纵波、横波波速和地层密度的测井曲线，可以确定地层的体积模量、剪切模量、杨氏模量以及泊松比，这些都是确定地层力学性质的重要参数。

声波测井仪器的主要功能之一就是测量地层慢度，慢度即速度的倒数，又称时差。声波测井仪测井时，测井仪器置于井中，声波由仪器自带的发射器产生，并沿井壁传播，最后被同一仪器的接收器接收。通过处理不同源距接收器的波形之间的到时延时，估计地层慢度。通过在每一个深度点估计的地层慢度，绘制地层慢度曲线。

随着测井技术的发展，声波测井仪器的发展经历了早期的单发单收，到单发双收，再到双发双收，最后发展到阵列声波测井仪器。阵列声波测井的主要原理就是利用阵列接收的大量重复信息来弥补由于各种可能的测量误差造成的信息损失。随着偶极子声波测井仪器的发展，能够越来越多、越来越准确地获取地层的各种模式波信息。

参照图1A和图1B，分别示出了单极子声源10在某地层20中激发的声波11、12（如图1B所示）以及采集到的阵列波形（如图1A所示）。在图1A的阵列波形中用斜线表示了三个模式波，最先到达的是纵波（由图1A中的斜线I表示），其次是横波（由图1A中的斜线II表示），再次是斯通利波（由图1A中的斜线III表示）。

通过对声波测井仪器采集到的阵列波形进行提取,可以得到准确的地层声速信息。

在现有技术中主要采用首波法来提取模式波慢度，即通过不同源距接收器接收波形同一相位点A、A’（如图2所示）的到时差来估计地层慢度。如图2所示，示出了根据现有技术的利用首波法来提取慢度的原理图。具体地，通过如下公式来估计地层慢度：

（1）

其中，n代表接收器序号，表示第n个接收器的源距，表示第n个接收器的首波到时。

注意的是，需要根据波形实时调节首波窗30、40（如图2所示）的位置以便准确的获取首波，因而智能型不高。此外，当遇到井壁粗糙或者存在裂隙带等情况时，首波信号严重衰减、很难辨识，导致首波窗截获不到真正的首波，因此会出现“周波跳跃”的现象，无法准确地获取慢度曲线，稳定性不好。另外，首波法单独使用一个相位点来估计声波慢度，因而得到的结果受信噪比的影响较大且精度不高。

此外顾名思义，首波法只能用来估计首波的慢度，因此其应用范围也受到限制。

因此，需要一种更为智能、应用更广泛、稳定性好且精度高的模式波慢度提取方法。