[發(fā)明專利]一種多參數(shù)聯(lián)合反演計(jì)算巖石散射衰減的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611192339.1
• 申請(qǐng)日: 2016-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN106814397B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黑創(chuàng);唐曉明;莊春喜;蘇遠(yuǎn)大;李振;李修權(quán)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01V1/40
• 分類號(hào): G01V1/40
• 代理公司: 武漢河山金堂專利事務(wù)所(普通合伙) 42212
• 代理人: 胡清堂

本發(fā)明公開了一種多參數(shù)聯(lián)合反演計(jì)算巖石散射衰減的方法，首先在深度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行陣列聲波測(cè)井，得到深度區(qū)間內(nèi)偶極陣列波形數(shù)據(jù)；計(jì)算每個(gè)深度點(diǎn)實(shí)測(cè)波形的功率譜；構(gòu)建反演目標(biāo)函數(shù)；通過最小二乘獲得每個(gè)深度點(diǎn)的散射衰減；循環(huán)執(zhí)行步驟2至步驟4，最終獲得深度區(qū)間散射衰減曲線。從聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)正確分析和提取彈性波的散射衰減，將會(huì)提供很有價(jià)值的地層信息，與大尺度地震波散射衰減相比，聲波測(cè)井計(jì)算的散射衰減可提供地下巖石小尺度的非均勻性信息。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信號(hào)處理及模式識(shí)別領(lǐng)域，具體地，涉及一種適用于多光柵傳感探測(cè)系統(tǒng)的陵區(qū)入侵振動(dòng)信號(hào)特征提取與分類識(shí)別算法。

背景技術(shù)

聲波信號(hào)的散射衰減是描述地球介質(zhì)物理化學(xué)狀態(tài)的重要參數(shù)，它表征了尾波幅度隨時(shí)間的變化趨勢(shì)。迄今為止，有關(guān)地球物理問題的彈性波散射研究主要集中在大尺度傳播的地震波研究方面，而在井孔聲場(chǎng)的研究中卻鮮有報(bào)道。在聲波測(cè)井常規(guī)數(shù)據(jù)處理中，散射波和尾波往往被視為噪聲而加以壓制。現(xiàn)代聲波測(cè)井儀器已廣泛應(yīng)用于油氣勘探，采集了大量包括單極、偶極和正交偶極的陣列聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)。如果能從聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)正確分析和提取彈性波的散射衰減，將會(huì)提供很有價(jià)值的地層信息，并為聲波測(cè)井的處理和解釋開辟新的應(yīng)用前景。

目前主要有兩種計(jì)算散射衰減的模型：?jiǎn)未紊⑸洳Ｐ秃臀膊芰客磕Ｐ汀未紊⑸洳Ｐ蛯?duì)尾波衰減的分析沒有區(qū)別固有吸收衰減和散射衰減，而是把兩種類型的衰減歸為一項(xiàng)，用“Coda Q”來描述，該模型假定尾波衰減與直達(dá)波在介質(zhì)中傳播的衰減相等，忽略了散射過程中直達(dá)波的能量損失對(duì)尾波衰減的影響，難于真實(shí)反映地層的散射衰減信息(Aki K,Chouet B.Origin of coda waves:Source,attenuation and scatteringeffects,Journal of Geophysical Research,1975,80:3322–3342)。尾波能量通量模型假定散射衰減和固有吸收衰減對(duì)尾波衰變速率的作用不一樣，隨著持續(xù)時(shí)間的增加，增加散射衰減將使更多的直達(dá)波能量轉(zhuǎn)換為尾波能量，而增加固有吸收衰減，尾波和直達(dá)波均將失去更多的彈性能，該方法在聲波測(cè)井?dāng)?shù)千赫茲頻率下固有吸收衰減品質(zhì)因子的靈敏度較低，不適用于井孔聲波測(cè)井的散射衰減計(jì)算(Frankel A,Wennerberg L.Energy-fluxmodel of seismic coda:Separation of scattering and intrinsic attenuation,Bulletin of the Seismological Society America,1987,77:1223-1251)。

地層巖石散射衰減既與頻率有關(guān)，也與尾波的持續(xù)時(shí)間有關(guān)，它與巖石的固有衰減共同作用，在反演的過程中需要綜合考量各種因素的影響。因此，本專利提出一種基于偶極聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的多參數(shù)聯(lián)合反演方法計(jì)算巖石的散射衰減。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不適用于計(jì)算散射衰減的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種多參數(shù)聯(lián)合反演的方法，利用偶極聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的尾波，綜合考慮固有衰減、散射衰減與頻率和時(shí)間的關(guān)系，為計(jì)算聲波測(cè)井頻率下散射衰減提供一種實(shí)用可行的方法。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種多參數(shù)聯(lián)合反演計(jì)算巖石散射衰減的方法，包括如下步驟：

步驟1：在深度區(qū)間內(nèi)進(jìn)行陣列聲波測(cè)井，得到深度區(qū)間內(nèi)偶極陣列波形數(shù)據(jù)；

步驟2：獲得處理深度位置處濾波后的偶極子全波列數(shù)據(jù)v(t)，設(shè)定窗函數(shù)g(t)，利用短時(shí)傅里葉變換(STFT)計(jì)算出實(shí)測(cè)波形不同時(shí)刻的功率譜：

其中，t為時(shí)間，為角頻率，f為頻率，A(t,f)函數(shù)給出了以t時(shí)為中心的時(shí)窗g(t)內(nèi)信號(hào)v(t)的傅里葉振幅譜；

步驟3：構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)ΔE，它是理論的尾波振幅譜A_C(t,f)和實(shí)測(cè)的尾波振幅譜A(t,f)的函數(shù)，定義為：