[发明专利]一种随钻声波测井评价地层各向异性的方法

摘要

本发明公开一种随钻声波测井评价地层各向异性的方法，包括在深度区间内获得声波全波阵列数据，处理得到随钻斯通利波和四极子波的频散数据以及各自的功率谱；利用假设的地层各向异性值和横波慢度值分别计算斯通利波和四极子波的理论频散曲线；在各自处理频段内，利用功率谱加权计算理论频散曲线相对于实测频散数据之间的误差平方和，并将两者结果作加权处理；重复步骤直至所有的假设值都计算完毕，寻找目标函数中最小值所对应的各向异性值；重复上述步骤直至整个深度区间处理完毕，得到处理深度区间内的地层各向异性曲线。由于随钻测量的实时性，本发明的处理结果更加真实准确；并且本发明有效压制了反演过程中的非唯一性问题，反演精度较高。

主权项

1.一种随钻声波测井评价地层各向异性的方法，采用如下处理方案：步骤一、在深度区间内进行随钻单极子和四极子声波测井，获得阵列波形数据；步骤二、分别对随钻单极子和四极子阵列波形进行慢度—频率相关法(SFC)处理，得到随钻斯通利波和四极子波的频散数据；步骤三、分别计算随钻斯通利波和四极子波的功率谱；步骤四、给定假设的地层各向异性值和地层垂直向横波慢度值；步骤五、利用假设值分别计算随钻斯通利波和四极子波的理论频散曲线；步骤六、在各自处理频段内，利用最小二乘法分别计算随钻斯通利波和四极子波理论频散曲线相对于实测频散数据之间的误差平方和，计算时按照各自的功率谱进行加权；步骤七、将随钻斯通利波和四极子波的误差平方和作加权计算；步骤八、重复步骤四到步骤七，直至所有的假设值都计算完毕，然后寻找利用所有假设值计算的加权误差平方和中最小值所对应的地层各向异性值，即为该深度点的各向异性大小；步骤九、重复步骤二到步骤八，直至整个深度区间处理完毕，得到处理深度区间内的地层各向异性曲线；所述步骤三具体为：利用Modified Matrix Pencil Algorithm方法分别从实测数据中计算随钻斯通利波和四极子波的功率谱，并按照最大值进行归一化；所述步骤五具体为：(1)通过对随钻声波测井进行波场分析可得到随钻多极声波在井孔中传播时的频散方程：D(n,k,ω,S_SV,γ,B)＝0  (1)其中，n代表声源的阶数(n＝0为单极，n＝2为四极)；k为波数；ω为角频率；S_SV为垂直向横波慢度(速度的倒数)；γ为各向异性系数；B表示与井孔流体、钻铤和地层有关的参数；(2)通过求解上述频散方程，可得到随钻斯通利波(用ST表示)和四极子波(用QD表示)的慢度频散曲线：所述步骤六具体为：(1)计算随钻斯通利波理论频散曲线和实测频散数据之间的误差平方和，计算时根据斯通利波的功率谱进行加权：其中，和分别表示随钻斯通利波的理论和实测频散数据；Ω_ST为随钻斯通利波反演时的处理频段；P_ST表示随钻斯通利波的功率谱；(2)计算随钻四极子波理论频散曲线和实测频散数据之间的误差平方和，计算时根据四极子波的功率谱进行加权：其中，和分别表示随钻四极子波的理论和实测频散数据；Ω_QD为随钻四极子波反演时的处理频段；P_QD表示随钻四极子波的功率谱；所述步骤七具体为：综合考虑随钻斯通利波和四极子波的计算结果，通过加权因子λ来控制斯通利波和四极子波的相对贡献大小：E＝(1‑λ)E_ST+λE_QD  (5)所述步骤八具体为：(1)对给定二维参数域(S_SV,γ)内的所有假设值都进行步骤四至步骤七的计算，得到二维误差平方和函数E(S_SV,γ)；(2)在二维区间内搜寻误差平方和函数E(S_SV,γ)极小值所对应的地层各向异性值，即为该深度点的各向异性大小：其中，为最后得到的地层垂直向横波慢度；和γ^f为各向异性值。