[發(fā)明專利]一種利用管波與地層聲波干涉原理提取地層聲速的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410372976.1
• 申請(qǐng)日: 2014-07-31
• 公開（公告）號(hào): CN104265277B
• 公開（公告）日: 2017-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐曉明;祁曉;蘇遠(yuǎn)大;李盛清
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類號(hào): E21B47/14
• 分類號(hào): E21B47/14;E21B49/00
• 代理公司: 北京匯澤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11228
• 代理人: 毛廣杰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于應(yīng)用地球物理聲學(xué)測(cè)井領(lǐng)域，具體涉及一種利用管波與地層聲波干涉原理提取地層聲速的方法。

背景技術(shù)

在套管與地層膠結(jié)不好或隨鉆儀器隔聲效果不佳時(shí)，沿著鋼管傳播的波(聲學(xué)上稱為拉伸波，以下統(tǒng)稱為管波)會(huì)嚴(yán)重影響對(duì)地層聲波信號(hào)的測(cè)量。從過套管測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中提取有效的地層波速，有助于地層評(píng)估和油氣識(shí)別，從而有利于對(duì)已有油田進(jìn)行挖潛改造。在隨鉆聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中提取地層波速，可為油田的勘探和開發(fā)提供實(shí)時(shí)聲速數(shù)據(jù)。

迄今為止，所有獲得地層聲速的方法都是針對(duì)測(cè)井聲波數(shù)據(jù)中直接提取的，受數(shù)據(jù)中的噪聲干擾影響很大。Hsu等人(Kai?Hsu?and?Arthur?B.Baggeroer,1986,Application?of?the?maximum-likelihood?method(MLM)for?sonic?velocity?logging,Geophysics,51(3),P.780-787)、Valero等人(Henri-Pierre?Valero,Oliver?Skelton?and?Carlos?Mauricio,2003,Processing?of?monopole?sonic?waveforms?through?cased?hole,SEG?Annual?Meeting)和Bose等人(Sandip?Bose,Henri-Pierre?Valero?and?Alain?Dumont,2009,Semblance?Criterion?Modification?to?Incorporate?Signal?Energy?Threshold,SEG?Annual?Meeting)分別提出了最大似然法、管波扣除法和能量閾值法來提取地層聲速，但這些方法具有以下局限性：

1、最大似然法受信號(hào)的相對(duì)幅度影響很大，當(dāng)?shù)貙硬ㄐ盘?hào)與管波信號(hào)的信噪比差，因而相關(guān)性降低時(shí)，難于獲得有效的地層信息。

2、管波扣除法利用管波與地層波的聲波波至到時(shí)差異，將先行到達(dá)的管波從波形中扣除，從而提取地層信息，但當(dāng)管波與地層波在時(shí)間上重疊時(shí)，該方法則難于有效地獲得地層信息。

3、能量閾值法根據(jù)管波與地層波的波形能量設(shè)置閾值，進(jìn)而提取地層信息，但當(dāng)管波能量比地層波能量強(qiáng)時(shí)，也難于提取地層信息。

油田中的生產(chǎn)井大多是套管井，當(dāng)套管與地層膠結(jié)差時(shí)，采用原有的聲波處理方法不能有效地獲取地層信息。同樣地，在隨鉆聲波處理中鉆鋌波干擾較強(qiáng)時(shí)，也難于提取地層信息。因此，需要新的聲波處理方法能夠更有效地在管波干擾的條件下提取地層的聲波信號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容

為克服現(xiàn)有處理技術(shù)在管波存在時(shí)的缺陷，本發(fā)明利用管波與地層波的干涉現(xiàn)象，提出一種提取地層聲速的方法，可用于隨鉆或套管井聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理并獲得地層聲速。在隨鉆或套管井聲波測(cè)井條件下，利用管波與地層聲波的相互干涉提取地層聲速，獲得地層聲波時(shí)差曲線；該方法中，管波和地層波可以相互混疊，因而不會(huì)局限于聲波幅度和聲波波至到時(shí)的影響，具有很好的應(yīng)用前景。

為實(shí)現(xiàn)上述方法，本發(fā)明采用如下為處理方案：

本發(fā)明提供一種利用管波與地層聲波干涉原理提取地層聲速的方法，包括以下幾個(gè)步驟：

步驟一、在深度區(qū)間進(jìn)行隨鉆聲波測(cè)井或過套管聲波測(cè)井，分別得到隨鉆單極子聲波全波陣列數(shù)據(jù)或過套管聲波全波陣列數(shù)據(jù)；

步驟二、對(duì)隨鉆單極子聲波全波陣列數(shù)據(jù)或過套管聲波全波陣列數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到處理深度位置處的管波慢度；

步驟三、在波形數(shù)據(jù)上加時(shí)間窗，利用傅里葉變換將時(shí)間窗內(nèi)聲波數(shù)據(jù)的時(shí)域波形轉(zhuǎn)換到頻域，計(jì)算窗內(nèi)陣列波形數(shù)據(jù)的功率譜、平均功率譜以及信號(hào)差譜；

步驟四、對(duì)陣列信號(hào)差譜進(jìn)行希爾伯特變換，將此變換信號(hào)作為虛部，陣列信號(hào)差譜作為實(shí)部，得到只含地層信息的復(fù)數(shù)解析信號(hào)譜，然后用傅里葉逆變換將該復(fù)數(shù)解析信號(hào)譜變換到時(shí)域，得到只含地層信息的陣列波形；

步驟五、對(duì)得到的只含地層信息的陣列波形進(jìn)行處理，得到當(dāng)前深度位置處的地層聲波時(shí)差；

步驟六、重復(fù)步驟二到步驟五，直至整個(gè)深度區(qū)間處理完畢，獲得處理深度區(qū)間內(nèi)的地層聲波時(shí)差曲線。

所述步驟一具體為：測(cè)井儀器的接收陣列由N個(gè)間距為d的接收器組成，在波形數(shù)據(jù)上加時(shí)間窗，窗內(nèi)的波形數(shù)據(jù)由管波和地層縱波組成，則第n個(gè)接收器上的波形數(shù)據(jù)D_n(t)表示為：