[发明专利]一种基于密度聚类的井孔模式波有效频散拾取方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于密度聚类的井孔模式波有效频散拾取方法和装置，包括：通过频散提取算法，从声波测井仪器记录的波形信息中提取出声波的频散信息；对得到的原始频散数据进行范围限定；对得到的限定范围后的数据进行标准化处理；利用DBSCAN算法对得到的数据进行聚类，将数据集划分成不同的簇；对处理得到的数据进行逆标准化处理；通过数据集主簇中包含数据点的个数来判断数据质量的好坏。装置包括：慢度‑频率域变换模块、数据聚类处理模块和目标主簇鉴别模块。本发明可以解决传统的频散分析处理阵列声波测井数据存在的导致慢度‑频率域中存在噪点和伪解点，进而影响后续的频散分析等技术问题。

技术领域

本发明涉及应用地球物理和石油勘探开发技术领域，具体涉及一种基于密度聚类的井孔模式波有效频散分离方法。

背景技术

频散分析是处理阵列声波测井数据的重要方法。实际测井中的波形多为频散的井孔模式波，这些频散模式波包括但不限于：单极子源激发的斯通利波和各阶伪瑞利波、偶极子源激发的弯曲波、四级子源激发的螺旋波，以及各种声源在软地层中激发的漏能P波。井孔模式波的频散可以进一步用于地层信息反演。

仪器接收器阵列记录的声波波形信号，首先需要通过特定的频散提取算法将空间-时间域的波形变换到慢度-频率域中进一步提取波形的频散信息。前人已对频散提取方法进行了大量的研究，可以将这些方法分为单模式提取算法和多模式提取算法。Prony方法是最早的多模式提取方法，由Lang等人将其改进并应用于声波测井数据的处理(Lang S W,Kurkjian A L,McClellan J H,et al.Estimating slowness dispersion from arraysof sonic logging waveforms[J].Geophysics,1987,52(4):530-544.)；Ekstrom提出了矩阵束(Matrix Pencil)方法，相比Prony方法提高了抗噪能力和计算效率(Ekstrom MP.Dispersion estimation from borehole acoustic arrays using a modified matrixpencil algorithm[C]//Conference Record of the Twenty-Ninth AsilomarConference on Signals,Systems and Computers.IEEE,1996,1:449-453.)。Nolte提出的WSS方法通过构造频谱加权相关函数，提高了计算结果的稳定性(Nolte B,Rao R,HuangX.Dispersion analysis of split flexural waves[R].Massachusetts Institute ofTechnology.Earth Resources Laboratory,1997.)，该方法十分适合从仅含弯曲波模态的偶极波列中提取频散，是目前广泛使用的单模式频散提取方法。

虽然频散提取算法已经有了很大发展，但实际测井过程会不可避免地受到噪声和仪器有限工作频带的影响，这就导致慢度-频率域中存在噪点和伪解点，进而影响后续的频散分析。因此，开发一种从含有噪声和伪解的慢度-频率域原始频散中分离出来的数据处理方法是非常必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于密度聚类的井孔模式波有效频散拾取方法和装置，以解决传统的频散分析处理阵列声波测井数据存在的导致慢度-频率域中存在噪点和伪解点，进而影响后续的频散分析等技术问题。

本发明采取如下处理方案：

步骤一、通过频散提取算法，包括Prony方法、Matrix Pencil方法或加权频谱相干法，从声波测井仪器记录的波形信息中提取出声波的频散信息；

步骤二、对步骤一得到的原始频散数据进行范围限定；

步骤三、对步骤二得到的限定范围后的数据进行标准化处理；

步骤四、利用DBSCAN算法对步骤三得到的数据进行聚类，将数据集划分成不同的簇；