[實(shí)用新型]在聲波測井中消除直達(dá)波干擾的系統(tǒng)及聲波測井儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220208110.3
• 申請日: 2012-05-10
• 公開（公告）號: CN202832520U
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鮑雪山;肖加奇;白慶杰
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油集團(tuán)長城鉆探工程有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曲寶壯;李家麟

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種在利用聲波測井儀進(jìn)行的聲波測井中消除直達(dá)波干擾的系統(tǒng)，其中從聲波測井儀的發(fā)射換能器向兩個(gè)或更多接收換能器發(fā)射測井聲波，通過所述接收換能器采集所述測井聲波,對于每個(gè)接收換能器，通過在時(shí)間域和慢度域進(jìn)行掃描求取所述測井聲波的時(shí)間慢度相關(guān)系數(shù)，由此形成時(shí)間慢度相關(guān)系數(shù)譜，搜索所述時(shí)間慢度相關(guān)系數(shù)譜，通過峰值查找確定地層各個(gè)模式波的慢度，根據(jù)所述慢度確定油藏和地質(zhì)特征。另外，本實(shí)用新型還涉及一種應(yīng)用于該系統(tǒng)的相應(yīng)聲波測井儀。?

背景技術(shù)

聲波測井方法是用于記錄井剖面上巖石的聲學(xué)性質(zhì)，如聲速和聲波幅度衰減規(guī)律，進(jìn)而判斷巖性，估計(jì)儲(chǔ)集層孔隙度及巖層的彈性力學(xué)性質(zhì)，了解井壁附近巖層的性質(zhì)和流體的分布，研究鉆井地質(zhì)剖面、判斷固井質(zhì)量等問題的一種測井方法。聲波測井儀就是實(shí)現(xiàn)該方法的觀測儀器。聲波測井儀有很多種，但是基本原理是類似的，圖1是常見的陣列聲波測井儀器的測量原理圖。?

如圖1所示，測井儀器居中放置在井中，它有一個(gè)聲波發(fā)射換能器1，二個(gè)聲波接收換能器3和5。各換能器1、3、5之間設(shè)有隔聲槽2、4。根據(jù)射線聲學(xué)理論，當(dāng)聲波從發(fā)射換能器1穿過泥漿再到達(dá)井壁的地層表面時(shí)，如果聲波在地層的傳播速度快于聲波在泥漿里的傳播速度，在某一個(gè)臨界的入射角度下，聲波會(huì)以一種滑行波的形式沿著地層表面繼續(xù)向前傳播，最后再返回到泥漿中并被接收換能器3、5所接收。?

如圖2所示，同時(shí)記錄相距L的具有不同源距（指發(fā)射換能器到接收換能器的距離）的兩個(gè)接收換能器3和5接收到的聲波信號。這兩道波由于源距不同，因此聲波到達(dá)接收換能器的時(shí)刻不同。計(jì)算出兩道波的到時(shí)差異△T，由已知兩個(gè)接收換能器的源距差異L，就可以算出聲波在接收換能器3和5之間對應(yīng)的地層的聲波傳播速度V：?

V=L/△T

在測井界，往往用慢度S，即聲波傳播速度V的倒數(shù)來描述地層的聲波傳播快慢：

S=△T/L，其中該慢度值越大，表示聲波傳播速度越慢，反之越快。

這種算法的關(guān)鍵是找到聲波首次到達(dá)接收換能器的時(shí)間（通常稱之為首波到時(shí)）。為找到該首波到時(shí)，使用最廣泛的方法是門閾法，如圖3所示。?

在圖3中，由測井工程師現(xiàn)場設(shè)置一個(gè)首波搜索起始時(shí)間A（也即圖中的聲窗起始點(diǎn)），一個(gè)首波搜索終止時(shí)間B（也即圖中的聲窗終止點(diǎn)），一個(gè)首波幅度低門閾值C（也即低門限），一個(gè)首波幅度高門閾值D（也即高門限）。通過計(jì)算軟件從時(shí)間A開始搜索信號，直到時(shí)間B停止。在這個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)，找到第一個(gè)波峰，其幅度至少要大于低門閾值C（如果能夠同時(shí)大于D值則表示信號足夠強(qiáng)）再從該波峰開始往前搜索，找到一個(gè)點(diǎn)，它的幅度是該波峰的峰值的30%（或其他比例系數(shù)），即圖中的小圓圈所示，它即可以被認(rèn)為是首波到達(dá)。?

上述門閾法應(yīng)用非常廣泛，目前仍然是測井界低端測井市場的主力。它的好處在于儀器結(jié)構(gòu)簡單可靠。缺點(diǎn)是：一旦地層變化劇烈，由于不同性質(zhì)的地層對聲波幅度的衰減作用差異很大，首波幅度會(huì)劇烈波動(dòng)，而且對于偏軟地層，噪聲和首波幅度值相當(dāng)，首波更難以找到，表現(xiàn)在最終輸出的測井曲線會(huì)劇烈跳動(dòng)，導(dǎo)致測不準(zhǔn)。?

現(xiàn)在較高端的儀器使用的是另一種方法，即時(shí)間慢度相關(guān)法STC。這種方法需要設(shè)置更多的接收換能器，少則4個(gè)，多者8個(gè)或更多。這些換能器等間距分布，同步采集接收信號。?

由于STC算法比傳統(tǒng)的門閾法更加穩(wěn)定，可靠，逐漸在一些高端陣列儀器上得到應(yīng)用。然而，STC本身的特性決定了它對通道之間的信號相關(guān)性更加敏感，而對信號本身的能量不太敏感。即使很微弱的信號，如果通道之間的相關(guān)性足夠好，也能夠被檢測到。因此，該方法極易受到相關(guān)性較好的干擾信號的干擾。在這種干擾信號中，典型的就是直達(dá)波信號，該信號未經(jīng)過地層的傳播而直接到達(dá)接收器。?

在實(shí)際應(yīng)用中，接收換能器陣列既能夠接收到通過地層到達(dá)的聲波，也能夠接收到通過隔聲體到達(dá)的聲波。源距較短的儀器，由于刻槽的空間有限，通過外殼傳播的直達(dá)波的信號幅度往往低于地層波，但是其依然具有較高的信噪比，加上剛性外殼的物理屬性穩(wěn)定，通過它傳播過來的直達(dá)波，通道間的相關(guān)性較好。在STC相關(guān)性峰值判決中，該直達(dá)波有時(shí)會(huì)被誤認(rèn)為是地層波，這種情況在軟地層尤為明顯。這就限制了短源距儀器的地層適應(yīng)范圍，但是短源距的陣列聲波儀器又有其緊湊，信號能量高的優(yōu)勢。因?yàn)橹边_(dá)波的幅度往往并不大。當(dāng)?shù)貙拥南嚓P(guān)性弱于直達(dá)波的相關(guān)性時(shí)，就會(huì)造成誤判。?

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題就在于，在聲波測井中減小或消除直達(dá)波對測井?dāng)?shù)據(jù)分析的影響，提高測井?dāng)?shù)據(jù)分析的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。?