阵列声波测井信号调理与首波提取技术研究_张嘉伟

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阵列声波测井仪

在声波测井中，常常会因为地层的衰减，使得声波测井仪无法接收声波的首波信号。

为了增强接收的声波信号，通常采用两种方法：一是通过增大换能器尺寸来降低声波的频率从而减小地层衰减；二是增大换能器的发射功率来增大声波信号的功率，但是由于换能器所能承受的最大激发电压和温度的限制，致使发射声信号功率有限。

所以，可以通过相控阵技术使阵列发射探头发出的声信号同相位叠加，改善指向性达到增强首波信号的目的。

阵列声波测井仪有两种组成方式：一是单接收器和一维阵列声源的组合；二是单声源和一维阵列接收器的组合。

换能器为薄圆管形压电换能器。

本文采用了声波测井中的传输网络理论与指向性权系数的概念，推导出了换能器的几何形状与尺寸对线阵声源的导向系数的关系。

通过改变阵列接收器接收到的声波信号的时间偏移量和线阵声源的激发延迟时间，可以令接收的首波幅度（阵列声源）与叠加波的首波幅度（阵列接收器）达到最大。

通过本文提出的方法可以令声波测井中接收到的声波测井信号的首波幅度大大增加。

关键词：阵列声波测井、相控阵、指向性、换能器、激发延迟时间In acoustic logging, often because of the decline of formation makes sonic tool cannot receive the first wave of sound wave signal. In order to enhance the received acoustic signal, usually adopts two methods: one is through increased to reduce the frequency of the acoustic transducer dimension reducing formation attenuation; Second is to increase the transmission power of the transducer to increase the acoustic signal of power, but because of the transducer can bear the limit of maximum excitation voltage and temperature, the sound emission signal power co., LTD. So can make through phased array technology emission probe array acoustic signals with the phase superposition, achieve the enhancement purpose to the first wave signal to improve the directivity. Array acoustic logging tool is composed of two ways: one is the combination of single receiver and a one-dimensional array source; The second is simple sound source and the combination of a one-dimensional array receiver. Transducer is a thin circular tube in the shape of a piezoelectric transducer. This paper adopts the transmission network theory and directivity of acoustic logging weight coefficient, the concept of the geometric shape and size of the transducer is deduced on the relationship between the linear array direction Guide coefficient of sound source. By changing the array receiver to receive the time offset and linear array acoustic signal source excitation delay time, can receive the first wave of sound source (array) and superposition of wave amplitude of the first wave amplitude (array receiver) maximum. By the proposed approach can make sonic logging in the received the first wave of acoustic logging signal amplitude increase greatly.Keywords: array sonic logging、phased array、directivity、transduc、Stimulate the delay time引言声波测井就是利用声波在油井下面的地层中传播后，因为不同的地层密度等参数不一样，导致接收到的声波的参数产生变化，分析这些变化的参数，就可以分析出这些地层的结构，岩石属性，以及石油的分布情况，估计出储集层的孔隙度等性质。

阵列声波测井中反射纵波和横波信号提取方法

阵列声波测井中反射纵波和横波信号提取方法王兵;陶果;王华;李卫;谭博蕾【摘要】A multi-scale semblance method for the separation and velocity ( slowness) analysis of the reflected waves and tleguided waves was presented. This new method is a combination of the dual tree complex wavelets transform ( DT-CWT) and the slowness-travel time coherence ( STC) method. It is specially designed for the newly developed tools with ultra-long source-receiver spacing for acoustic reflection survey. Dip stacking was used to enhance and separate the P-P and S-S reflection signals and suppress the direct waves and other noises. Processing examples with finite difference modeling data and fielrecorded full waveform data from one oilfield by the acoustic reflection imaging tool of Dagang Logging Company were presented to show the applicability of the proposed algorithm.%将双树复小波(DT-CWT)和慢度时间相关法(STC)相结合,同时利用尺度一时间域及阵列慢度信息,提出一种提取反射波信号的多尺度相关分析方法.应用倾角叠加来进一步压制直达模式波和噪声以增强反射信号,同时可以对P-P反射和S-S反射进行分离.通过有限差分模拟的数据和声反射成像测井仪器对某油田测得的实际数据进行处理.结果表明,所提出的反射信号处理方能更有效地去除各种噪声,更精确地分离反射波小信号.【期刊名称】《中国石油大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(035)002【总页数】7页(P57-63)【关键词】声反射测井;参数估计法;几何扩散因子;多尺度相关;倾角叠加【作者】王兵;陶果;王华;李卫;谭博蕾【作者单位】中国石油大学,油气资源与探测国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学,北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学,油气资源与探测国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学,北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学,油气资源与探测国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学,北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学,油气资源与探测国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学,北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249;中国石油大学,油气资源与探测国家重点实验室,北京,102249;中国石油大学,北京市地球探测与信息技术重点实验室,北京,102249【正文语种】中文【中图分类】TE19反射声波测井以辐射到井外地层中的声场能量作入射波,通过分析从井旁裂缝或小构造反射回来的声场,可以获得井旁介质的构造信息,对小型隐蔽油气藏及裂缝型储层进行评价,近年来引起了广泛关注[1-9]。

基于两种时频分析的裂缝性地层阵列声波测井信号时频特征

基于两种时频分析的裂缝性地层阵列声波测井信号时频特征向旻;帕尔哈提;张峰玮【摘要】在对阵列声波测井信号进行分析时,通常采用时间域或频率域的方法,但二者都存在时间域和频率域的局部化问题.普通的时频分析方法虽然对解决这一问题有帮助,却也难以很好地区分各组分波.本文利用分数阶Fourier变换对声波测井信号的Born-Jordan分布进行时频域滤波.结果表明,相比致密性地层,对于裂缝性地层而言,斯通利波幅度出现显著衰减,以至于在声波全波列时频分布图中出现至少两个波峰;纵波波至时间延迟,主频降低,同时幅度衰减增大;横波幅度衰减增大,但其波至时间和主频未发生明显改变;伪瑞利波在时间和频率特征上未出现明显变化,而在幅度上,斯通利波之前的伪瑞利波幅度会出现一些不规则的降低,而斯通利波之后的伪瑞利波幅度则无明显变化.【期刊名称】《石油地球物理勘探》【年(卷),期】2018(053)004【总页数】9页(P849-857)【关键词】阵列声波测井;分数阶Fourier变换;Born-Jordan分布;时频特征;裂缝识别【作者】向旻;帕尔哈提;张峰玮【作者单位】新疆工程学院采矿工程系,新疆乌鲁木齐830001;新疆工程学院采矿工程系,新疆乌鲁木齐830001;新疆工程学院采矿工程系,新疆乌鲁木齐830001【正文语种】中文【中图分类】P6311 引言声波测井是声学原理在地球物理测井中的重要应用，其核心是运用声波在岩层中的各种传播规律，测量所钻地层的地质和岩石物理参数，从而获取地层的油、气藏的存在与岩性等特征。

早期的声波测井只能测量沿着井壁传播的首波(即纵波)到达的时间或幅度。

随着技术的进步，阵列声波测井方法在近十几年得到了不断发展。

阵列声波测井仪具有多个接收探头，以不同的组合方式接受声波信号。

相比于早期的声波测井，其探测深度更大，并且可以接收多种不同类型的波[1-7]。

在进行声波测井信号分析时，时间域方法与频率域方法是两类主要的方法[8，9]。

阵列声波测井技术的研究与应用[1]

摘要：本文以阿特拉斯公司和哈里伯顿公司的新一代交叉偶极子阵列声波测井仪器
近年来随着阵列声波测井技术的发展，阿特拉斯公司和哈里伯顿公司先后推出了新一代的交叉偶极子阵列声波测井仪（ＸＭＡＣ—ＩＩ和ＷＡＶＥＳＯＮＩＣ）。从交叉偶极子阵列声波测井
资料中可以准确的提取出纵波时差、横波时差和斯通利波时差曲线，并可利用斯通利波的时
中值滤波处理，就得到了在到达时间上相差不大的直达斯通利波，而以“Ｖ”字型出现的反
射斯通利波将被滤除。把中值滤波前后的波形相减，可以得到反射斯通利波。由于仪器在裂缝上、下方时均存在反射斯通利波，对于同一条裂缝，求出的反射系数曲线将出现上、下两
处峰值。另外，在裂缝间隔较小的情况下，各条裂缝产生的反射斯通利波之间将出现重叠现
道为上行斯通利渡．第五道为下行斯通利波。
一
７
０
、
●Ｉ
～？
利用得到的直达斯通利波、上行反射斯通利波和下行反射斯通利波。计算斯通利波
反射系数的公式如下：ｙ（＿【ｃ＿）一Ｒ（ｗ）／Ｄ（ｗ）
）
ｊ
圈１波场分离示意图
式中Ｄ（训）——直达斯通利波的频谱；Ｒ（叫）——反射斯通利波的频谱。
由于反射系数是反射斯通利波与直达斯
这种现象，采用全毕奥特弹性理论，用一种
多参数反演方法计算储层渗透率。计算理论斯通利波的时滞和频移的参数的表达式，弹性地层被同类型的非零渗透性地层替代时出现的幅度衰减可以表示为：
筹孑２吲“ｐ（／ｋ棚
式中＾。——弹性斯通利波的渡数；
＾。——渗透性斯通利波的渡数｝
…、ｌ
Ｌ
图２反射系数判断裂缝示意圉
卜传播的距离。
彰闩 —Ｈ
∥ 闩 —Ｕ
流体流动影响
一

声波测井技术特点及应用

声波测井技术特点及应用作者：刘亮来源：《装备维修技术》2020年第11期摘要：在现阶段油田测井过程中，声波测井作为重要的测井技术，在实际应用中取得了积极效果。

从声波测井技术的分类来看，这种测井技术主要分为带井眼补偿的声波速度测井、声波全波列测井、超声成像测井以及多极子阵列声波测井。

这几种测井技术在技术原理方面存在差异，在应用中也各有侧重，如何选择测井技术，除了要根据地层的实际情况进行选择之外，也要根据测井的要求进行选择。

因此，应当重点了解声波测井技术的原理特点及具体应用情况，为声波测井技术的全面应用提供有力支持。

关键词：声波测井技术;特点;应用引言在现阶段油田测井过程中，声波测井作为重要的测井技术，在实际应用中取得了积极效果。

从声波测井技术的分类来看，这种测井技术主要分为带井眼补偿的声波速度测井、声波全波列测井，超声成像测井以及多极子阵列声波测井。

因此，我们应当重点了解声波测井技术的原理特点及具体应用情况，为声波测井技术的全面应用提供有力支持。

1发展特点与主要类型从声学角度来看，声速声学基本上是疏导问题，即有效利用声波研究井内不同类型的波动，从而获得有关井下情况的科学见解，如b .井下岩石密度、地面沉降、空间压力等，从而为综合评价井下情况提供了科学依据。

在科学快速发展的背景下，声速钻井技术的总体水平不断提高，在发展过程中着重发展四个发展特征：一、声速曲线较厚、声速减缓时，平均为2 ～3mm，并对曲线进行了读取。

当存储层内声衰减曲线中的时间缩短与曲线阻力明显增加之间的差异（例如b .位置和微孔）作为明显的凸度，这些凸度是导致闭合层的标记，而不是存储层属性，在计算凸度后应选择曲线的平均值。

当存储层中的声速曲线呈阶梯式时，应分段计算值，分段的最小厚度应与测速设备的层位容量相等。

正交偶极子阵列声波测井(XMAC-II)

3DTS 2 4 DT 2 K DEN 3DTS 2 DT 2
(6-4)
5、单轴抗压强度及固有剪切强度
单轴抗压强度表示岩石抵抗外力压性破坏的能力，它的大小与岩石的杨氏模量、泥质含量等参数有关。固有剪切强度表示岩石抵抗剪切破坏的能力，它的大小与单轴抗压强度及体积压缩系数等参数有关。
6、地层孔隙压力
2、岩石力学参数的计算
根据提取的纵横波时差、常规密度曲线及其它资料计算的孔隙度并利用岩石特性分析模块计算纵横波速度比、泊松比、体积模量、切变模量和杨氏模量等岩石物理参数。
3、岩石机械特性分析
利用上面计算的岩石力学参数、常规分析计算的泥质体积、泥浆性能等参数计算各项应力、破裂压力梯度、闭合压力梯度等参数。
E
DEN 3DTS 2 4 DT 2 DTS 2 DTS 2 DT 2
(6-2)
式中：DEN—体积密度。 3、切变模量(μ) 是剪切应力与切变角之比，它量度岩石抗切应力。计算公式：

DEN DTS 2
(6-3)
4、体积弹性模量(k)和体积压缩系数(CB)
岩石各个方向都受到力的作用时，应力与体积相对变化之比，它量度岩石的抗压应力。体积压缩系数与体积弹性模量互为倒数关系。计算公式：
二、正交偶极子阵列声波资料的处理
偶极子阵列声波测井资料是用 eXpress 的 WAVE 模块处理，主要包括地层纵波、横波和斯通利波的提取及其时差计算、岩石物理参数计算、岩石机械特性分析等。
1、地层纵波、横波和斯通利波的提取及慢度分析
采用慢度—时间相关 STC(Slowness-Time Coherence)技术从 MAC 全波列中提取地层的纵波、横波及斯通利波，并计算其慢度。STC 采用一种类似地震中使用的相似算法，检测阵列接收器中相关的波至，并估算它们的慢度。在利用 STC 技术处理之前要对波形进行滤波，以便消除所有直流偏移和信号频带以外的噪声。另外，为了得到真实的地层横波，在处理中要包括一个计算前的校正步骤，以便校正挠曲波频散引起的偏差。校正量取决于声源的声波响应特征、STC 滤波器特征、井眼大小和横波慢度。对硬地层来说这种校正量很小，但对大井眼软地层来说这种校正量可能达到 10%。

声波测井技术在水利工程中的应用

声波测井技术在水利工程中的应用
邱锴
【期刊名称】《西北水电》
【年(卷),期】2016(000)006
【摘要】水利水电工程勘测方法多种多样,随着科技的不断发展及应用,中国的水利水电勘测水平也得到了相应的提高.众所周知,中国地质条件复杂,水文状况多样,且不同因素处于一种不断变化的状态之中,因此需根据具体情况采用不同的物勘方法.文章结合工程实例,着重分析了声波测井技术(一发双收型)在水利工程中的应用.
【总页数】5页(P27-30,35)
【作者】邱锴
【作者单位】宁夏公路勘察设计院有限责任公司,银川 750001
【正文语种】中文
【中图分类】TV223.3
【相关文献】
1.多极子阵列声波测井技术在煤层气储层评价中的应用 [J], 刘鹏;乔文孝;车小花;王瑞甲;鞠晓东;卢俊强
2.偶极子声波测井技术在压裂评价中的应用 [J], 彭文耀
3.方位反射声波成像测井技术在井旁地质体评价中的应用 [J], 本建林;车小花;乔文孝;鞠晓东;王志勇;卢俊强;门百永
4.方位反射声波成像测井技术在井旁地质体评价中的应用 [J], 本建林;车小花;乔文
孝;鞠晓东;王志勇;卢俊强;门百永
5.声波时差测井技术在岩土勘察中的应用 [J], 任浩
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阵列声波井下信号采集与处理系统设计

阵列声波井下信号采集与处理系统设计
何雨今;师奕兵;张伟;刘西恩
【期刊名称】《测控技术》
【年(卷),期】2008(027)010
【摘要】针对阵列声波测井中声波全波列信号的特点,设计了一种满足实际生产作业要求的井下信号采集与处理系统.该系统以80C186为控制核心,主要实现与地面系统的通信和整个井下系统的控制;采用多片TMS320VC5416构成多通道实时信号处理电路,用于实现数字滤波、波形叠加、首波到时提取等处理.同时,阐述了基于短窗一长窗能量比算法的首波提取技术及其实现.
【总页数】4页(P29-32)
【作者】何雨今;师奕兵;张伟;刘西恩
【作者单位】电子科技大学,自动化工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学,自动化工程学院,四川,成都,610054;电子科技大学,自动化工程学院,四川,成都,610054;中海油田服务股份有限公司,技术中心,北京,101149
【正文语种】中文
【中图分类】TP333
【相关文献】
1.井下多通道高精度多极子阵列声波数据采集系统设计 [J], 成向阳;鞠晓东;李会银;卢俊强
2.随钻声波测井仪井下信号采集与处理系统设计 [J], 林聪;师奕兵;张伟
3.基于麦克风阵列的信号采集处理系统设计 [J], 许佳龙;张一闻;刘建平
4.三维声波测井仪近探头高精度信号采集阵列设计 [J], 刘西恩;张伟;马东;仇敖
5.随钻声波测井仪井下信号采集处理电路设计 [J], 康梓义;张伟
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基于Choi-Williams时频分布的阵列声波测井信号时频分析

基于Choi-Williams时频分布的阵列声波测井信号时频分析第22卷第5期2007年1O月(页码:1481～1486)地球物理学进展PROGRESSINGEOPHYSICSV o1.22No.5Oct.2007基于Choi—Williams时频分布的阵列声波测井信号时频分析王祝文,刘菁华,聂春燕(1.吉林大学地球探测科学与技术学院.长春130026;2.长春大学电子信息工程学院,长春130022)摘要对多极子阵列声波测井信号,提出了一种基于信号时,频局域相关能量的新的时～频信号分析方法,Choi—Williams能量分布,它有着较明确的物理意义.该分析方法对于不同岩性的构造的响应具有很好的区分和识别能力,其声波全波列的Choi—w.1liams能量分布对由不同岩性组成的构造破碎带具有明显不同的表现特征.利用相应的模式识别方法,可以对这些岩性构造进行有效的区分和识别.关键词阵列声波,时一频分布,信号分析,Choi—Williams能量分布中图分类号P631文献标识码A文章编号1004—2903(20O7)05—1481—06 Time-frequencyanalysisofarrayacousticloggingsignalbasedonChoi-_WilliamsenergydistributionW ANGZhu—wen,LIUJing—hua,NIEChun—yan(1.CollegeofGeoexplorationSci.&Tech.,JilinUniversity.Changchun130026,China;2.ElectronicInformationInstitute,ChangchunUniversity,Changchun130022.China)AbstractAFleWtime-frequencysignalanalysismethodforarrayacousticloggingsignaldat aanalysis,Choi—Williamsenergydistribution,basedOnlocalcorrelationdistributionofsignalenergybetweentimeand frequencydomainswasproposedinthispaper.Thisdistributionhasanevidentphysicalsignificance.Thismethodwa sprovidedwiththea—bilitiestodistinguishandidentifythedifferentkindsofstructuralfracturezonesresponses.A ndthearrayacousticloggingsignalChoi—_Williamsenergydistributionshavetheevidencesofdifferentrepresentationcharacteristics fordif—-ferentkindstructuralfractureszones.Makinguseofthesuitablepatternrecognitionmethod,t hedifferentkindsof structuresandfracturezonescanbedistinguishedandidentifiedeffectively. KeywordsArrayacousticlogging,time-frequencydistribution,signalanalysis,Choi—Williamsenergydistribution0引言作为储集层评价的重要方法之一,声波全波测井不仅仅接收纵波,还接收横波,斯通利波,瑞利波等;不仅接收旅行时信息,还记录相位,振幅等信息.它已在油气勘探,开发及地应力计算,岩石物性等领域得到广泛应用.由于这些信息来自地层,我们可直接或间接地得到诸如岩石类型,孔隙度,流体饱和度及裂隙分布等信息,这为石油勘探和开发提供了一种新的手段.目前针对声波全波测井技术应用的研究主要集中在波形分离和速度等信息提取等方面.而对于新型声波测井仪获取的极为丰富的地层信息,其数据量相对以前也增大了数百倍,现在的研究相对而言尚嫌不足.研究科学和有效的数据处理和分析方法,提取全波列中蕴涵的丰富的信息,已成为当前声波测井的主要课题之一.本文就试图对阵列声波测井中声波信号的时频相关能量进行分析和探讨.信号的时频分析方法是当前信号处理领域研究十分活跃的方向的之一[1].时频分析能够明确地收稿日期2006—10—10;修回日期2007—03—08.基金项目"九五"国家重大科学工程"中国大陆科学钻探工程"项目(计高技~199911423号)资助.作者简介王祝文,男,1961年生,广东梅县人,博士,吉林大学教授,博士生导师,主要从事地球物理测井,核地球物理,测井新方法新技术等方面的解释理论和方法的教学与科研工作.(E-mail:********************)地球物理学进展表明信号的时变频谱特征l_6,因而是对于像阵列声波测井这种时变,非平稳信号进行分析与处理的有力工具.基于Wigner—Ville分布的Cohen类二次型时一频分布与线性的方法相比,其时一频分辨率一般较高,但对多分量信号存在交叉项的困扰.设计适当的核函数,在保持时一频高分辨性能的同时,降低多分量信号的交叉项是时频分布的主要研究内容之一l～51在现代数字信号处理领域,一般习惯于将Co—hen类的时一频分布理解为能量密度的分布,尤其是在满足时一频边缘分布的条件下.实际上,除Wigner—Ville分布外,其它所有分布对时一频平面的旋转都不满足广义的边缘分布.因此,Cohen类的时一频分布被解释为能量与能量密度的混合分布.而采用高斯窗函数的谱图是从能量密度分布过渡到能量分布的一个极限.既然时一频分布的主要目的是为了明确地表明信号的时变频谱特征,而且时一频分布也不仅限于能量密度的分布,那么信号的时一频局域能量分布也应当是一种有效表示信号时频分布的方法.实际上,谱图就是一种最常用的能量分布.Choi—williams分布实际上就是Cohen类时一频分布中取相应的核函数, 它也是一种能量分布【5].本文尝试对这种能量分布在声波测井信号中的意义予以解释,并将其用于多分量的声波测井信号的分析.1Cohen类时频分布1966年,Cohen给出了时一频分布的一般表示形式～:cc,Q:g一jJJ("+号)("一号)g(O,r)ej''dudrd0,(1)式中,t为时间;Q为频率;r是时移;0是频移;U为积分变量.g(O,r)称为时频分布的核函数,也可以理解为是加在原Wigner—Ville分布上的窗函数.给出不同的g(O,r),就可以得到不同类型的时频分布.当g(O,r)一1时,Cohen类分布就变成了Wigner—Ville分布.也就是说,Wigner-Ville分布是Cohen类的成员,而且是最简单的一种.若取g(O,r)一e-矿,其相应的时频分布称为指数分布(ED),也就是Choi-Williams分布(CWD).显然,g(O,0),g(O,r)一g(,o)一1,且当0和r同时不为零时g(,r)<1.在该式中,为常数,越大,自项的分辨率越高;越小,对交叉项的拟制越大.因此,的取值应在自项分辨率和交叉项的拟制之问取折中,并且,要看具体的信号特征来确定. 若信号的幅度和频率变化得很快,那么就应该取较大的,反之则取较小的.的取值一般在0.1～10之间.当一..时,g(,r)一1,ED就变成了WVD.在这种情况下ED(即CWD)具有最好的分辨率,但交叉项也变得很大.虽然ED可以有效地拟制交又项,但是,它不能保证时频分布所希望具有的时间支持域和频率支持域的性质.相应的Choi-Williams分布(CWD)的表达式为【1]:CW,一J]√exp(一器)("+号)U--号)ejSrd"dr.(2)2Choi—Williams分布的特性对于Choi-Williams分布(CWD),通过研究,它一般具有以下的一些特性【1]:(1)由核函数g(O,r)一e-矿的表达式,可以知道:g(一0,一r)一g(O,r),(3)说明C(￡,Q)是实值分布的.(2)因为Choi-Williams分布属于Cohen分布的一种类型,而所有的Cohen类广义时频分布均有信号的时移或频移在其能量分布中产生相应的时移C(t,Q)和频移这种性质,所以信号的时移或频移在中亦产生相应的时移和频移.(3)由核函数g(,r)一e-矿的表达式,可以知道:g(0一1,()l一0,g()一1,)l一0?(4)这个表达式说明C(￡,Q)具有对时间t的一阶矩和对频率Q的一阶矩分别等于群延迟和瞬时频率的特性.(4)由g(O,0)一1,g(0,r)一g(,0)一1,说明C(￡,Q)有下列的边缘特征和能量特性:ICW(￡,12)d12一l(￡)l,(5)ICW(￡,Q)dt—lx(Q)l,(6)』』(,Q)d蹦Q—E.(7)CWD可以有效地拟制多频率成分信号的交叉性干扰.通常,为了对CWD分布做数字处理,需要将其5期王祝文,等:基于Choi—w.1liams时频分布的阵列声波测井信号时频分析连续形式变为离散形式,表示为:CW(,矗)===2∑WN(r)ej,w)√eJ4r2x(n++r)x(+—r),(8)式中:W(r)为对称窗,N为其窗宽,lrl>9,W(r)一0;WM()为矩形窗,M为其窗宽,Il>百M,WM()一O.W(r)窗的宽度和形状决定了Choi—Williams分布的频率分辨率,WM()窗口则决定了数字处理时的数据长度.下面我们利用Choi—williams分布的性质,对阵列声波测井的实际波列数据进行计算,以验证CWD方法对多分量信号的声波测井信号的时频分布性能及其特征有效性.3实际数据的处理及分析图1a为中国大陆科学钻探主孔阵列声波测井在致密岩石中测量得到的一个记录长度为4.32ms 的原始波列.我们以这个原始波列为例,用以检验上文中所叙述的Choi—williams能量分布对多分量信号的声波测井信号的时一频分布性能及其特征的表征.图1b为该测井原始信号的Choi—Williams能量分布三维图,其中W(r)和WM()均采用了Kaiser 窗.图中显示了纵波,横波,斯通利波以及伪瑞利波等不同模式波的能量在不同时间,不同频率出现的时间t/ps(a)分布特征;同时,图中还显示出了在不同的时间,不同的频率处,能量分布的强弱,我们可以很清楚地了解到纵波能量,横波能量,斯通利波能量以及伪瑞利波的能量时一频分布特征.纵波出现在(200s～350s,12kHz～15kHz)左右,横波出现在(500s～650s,10kHz～13kHz)左右,斯通利波出现在(1800s～2200s,1kHz～5kHz)左右,伪瑞利波出现在(2300s～3000s,1kHz～35kHz)左右,伪瑞利波的频率从低频到高频都有表现,只是大于10kHz后其能量很小,但一直延续着.后续的其它类型的波(泥浆波等)频率在5kHz以下.下面,我们再来看看,在不同岩性的构造带上,声波原始波列的Choi—Williams能量分布特征.图2 列出了几种在中国大陆科学钻探中所遇到的比较典型的破碎带的测量所获得的阵列声波原始波列所计算得到的Choi—williams能量分布图.图2(a)是由多硅白云母榴辉岩组成的构造破碎带,图2(b)是由含黄铁矿含石榴石蛇纹岩组成的构造接触破碎带,图2(c)是由阳起石片岩构成的破碎带,图2(d)是由含长英质片麻岩构成的破碎带.从图中,我们可以看出,同是破碎带,岩性不同,破碎带性质不同,其Choi—Williams能量分布特征有着明显不同的特点.我们知道,5700阵列声波仪器的最近的源距为2.44m(8ft),也就是说,我们测量得到的波列,是声波换能器发出的脉冲经过了2.44m的介质的散射,透射,吸收等过程而得到的.这个原始波列的时间,频率,能量等的分布,包含了波在旅途中所遇见的介质的有用信息.≥嘲Choi.Willams分布三维图图1中国大陆科学钻探主孔金红石榴辉岩声波原始波列图及Choi～williams能量分布图(a)声波原始波列;(b)Choi—Williams能量分布图Fig.1TherawwavetrainofrutileeclogiteanditsChoi—Williams energydistributionofCCSDMainHole地球物理学进展22卷≥棚≥棚Choi—Willams分布三维图(a)Choi.Willams分布三维图2≥栅12≥栅1Choi—Willams分布三维图x107(b)Choi-Willarns分布三维图图2中国大陆科学钻探主孔所钻遇的构造破碎带的Choi—Williams能量分布图(a)多硅白云母榴辉岩构造接触破碎带;(b)含黄铁矿含石榴石蛇纹岩破碎带; (c)阳起石片岩破碎带;(d)长英质片麻岩构造破碎带Fig.2TheChoi—WilliamsenergydistributionoffaultedfracturezonesdrilledinCCSDMainHole图2(a)为主孔钻遇的多硅白云母榴辉岩组成的构造破碎带的Choi—Williams能量分布图.从岩心的地质编录中[19~223,我们知道,该点位于是厚度为1O.01m的多硅白云母榴辉岩中,岩性破碎,形成破碎带;往下是厚1.84m的含石榴石蛇纹岩,与上部的多硅白云母榴辉岩岩性单元接触关系不清;下伏厚0.70m的含多硅白云母金红石榴辉岩夹角闪石化多硅白云母金红石榴辉岩,与上面岩性单元接触关系不清楚.从这些岩心编录的描述中,我们可以认为,图2(a)的Choi—wmiams能量分布图反映了由多硅白云母榴辉岩组成的构造破碎带的时一频一能量分布特征.与图1(b)相比较,可以很明显地看出很大的差别.纵波,横波出现的时间和频率很难清晰的区分,而且延续的范围(时间长度,频率宽度),强度也相对增大了,斯通利波出现的时间明显提前了,并且延续时间长了,频率分布从低频到高频都有,后续的伪瑞利波,泥浆波的延续时间和频率分布也有很大的不同.图2(b)为主孔钻遇的含黄铁矿含石榴石蛇纹岩组成的构造接触破碎带,该点位于厚2.25m的含黄铁矿含石榴石蛇纹岩组成的构造破碎带中,往下是厚4.29m的含黄铁矿金红石石英角闪石化榴辉岩.Choi—williams能量分布图明显地表现了2.25m的含黄铁矿含石榴石蛇纹岩组成的构造破碎带的时一频一能量分布特征.在图中,我们可以看到,纵波,横波出现的时间和频率很难看清,斯通利波(伪瑞利波)出现的时间提前了,低频的能量降低了,但高频的能量相对增大了;后续的伪瑞利波,泥浆波出现的时间也相应地提前了,并且延续时间增加和频率分布也有很大的不同,其能量强度在低频处与前面的斯通利波相当,但在高频处要强于前面的斯通利波,而且持续时间很长,从2500s～3500s.图2(c)为主孔钻遇的阳起石片岩构成的破碎带,从地质岩心编录中,我们可以知道,这段地层是1.46m的绿帘斜长角闪岩与下伏的0.58m的蛭石化金云母片岩呈突变接触关系;其下面的0.54m5期王祝文,等:基于Choi—Williams时频分布的阵列声波测井信号时频分析厚的地层,其主要岩性为阳起石片岩,还有一些互层状的滑石片岩,与上面的岩层呈突变接触的,与下面的0.46m厚的蛭石化金云母片岩的接触关系不太清楚,下面0.76m厚的绿泥滑石片岩与上面的岩层的接触关系也是不太清楚.这段岩性相互之间的关系相当复杂,而Choi—Williams能量分布图也充分地表现出来了这种复杂的关系,时间一频率一能量的分布的表现相当复杂,与前面两种构造带的表现也完全不一样!图2(d)为主孑L钻遇的长英质片麻岩构成的破碎带,对于这段地层,地质岩心编录为厚度为1.20m的角闪岩,底部渐变为绿帘斜长角闪岩;下面遇见的是厚度为3.58m的长英质片麻岩,其与上部的角闪岩呈突变接触关系;该段岩层中夹有数层绿帘角闪岩,厚度从0.15m～O.35m不等;所夹的绿帘角闪岩与该层主体岩性长英质片麻岩呈突变接触关系;厚度为1.20m的绿帘角闪黑云斜长片麻岩,与上部岩层呈断层接触关系;该单元上部(厚0.2 m)穿插枝状长英质脉体,该脉体宽0.5cm～2cm不等,且沿片麻岩分布;紧接着是与上部岩层呈突变接触的厚1.62m的角闪岩,其中夹有绿帘黑云斜长片麻岩,与角闪岩呈突变接触关系.从这些描述中,结合阵列声波测量原理,我们可以知道,Choi—williams能量分布反映的是长英质片麻岩构成的破碎带时间一频率一能量的分布,斯通利波,伪瑞利波, 以及后续的泥浆波出现的时间明显提前,而且,强度也增大了许多.4初步结论文中提出采用时频局域相关的能量分布——Choi—williams分布对阵列声波测井信号进行时频分析,取得了较明确的物理效果.从得到的结果来看,这种时一频分析方法对于不同岩性的构造类型的响应具有很好的区分和识别能力,其声波的Choi—williams能量分布对由不同岩性组成的构造破碎带具有明显不同的表现特征.利用相应的有效的识别方法,可以较容易地对这些不同类型的构造进行有效的区分和识别.随着勘探程度的不断加深,所遇到的问题也在不断增加,对地球物理测井的要求也在不断地提高,特别是现在不断发现的复杂岩性油气藏对地球物理测井的解释以及储集层的准确评价更是提出了严峻的挑战.对于复杂岩性(变质岩,火成岩等)油气藏,岩性,构造,裂缝的识别和确定,对地球物理测井解释,储集层的准确评价具有重要的意义.本文利用Choi—Williams能量分布特征对中国大陆科学钻探中所钻遇的断裂,构造等现象进行了初步的识别,取得了一定的成效.这些结果对于油气勘探中储集层的评价也具有借鉴和指导意义.然而,在多极子阵列声波测井中,其所获取的原始信息很多,有许多信息等待着人们去挖掘,开发和利用,本文的方法只是提供一种新的分析全波列声波测井数据的思路和手段.同时,文章仅仅对阵列声波测井信号中所蕴涵的断裂,构造特征进行了简要的分析和探讨,而对于信号中蕴涵的大量的有关储集层性质(诸如储集结构,孑L隙,流体性质等特征)还没有进行挖掘和研究,这有待于将来进一步的工作.参考文献(References):[1]王宏禹.非平稳随机信号分析与处理[M].北京:国防工业出版社.1999.WangHY.Nonstationaryrandomsignalanalysisandpro—cessing[M].Bering:DefenseIndustryPress,1999.[21张贤达,保铮.非平稳信号分析与处理[M].北京:国防工业出版社,1998.ZhangXD,BaoZ.Analysisandprocessofnon—stationarysignal[M].Beijing:DefenseIndustryPress,1998.[3]LeonCohn.Time-frequencyanalysis:theoryandapplications [M].EnglewoodCliffs:PrenticeHall,1994.[41葛哲学,陈仲生.Matlab时频分析技术及其应用[M].北京:人民邮电出版社,2006.GeZX,ChenZS.Time-frequencyanalysistechnique&its applicationbasedmatlab[M].Beijing:Posts&Telecom Press,2006.L5]ShieQian.Introductiontotime—frequencyandwavelettrans—forms[M].Beijing:ChinaMachinePress,2005.[61徐亚,郝天珧,周立宏,等.位场小波变换研究进展[J].地球物理学进展,2006,21(4):1132～1138.XuY,HaoTY,ZhouLH,eta1.Reviewofwavelettrans—forminpotentialfield[J].ProgressinGeophysics(inChi—nese),2006,21(4):l132～l138.[7]殷文,印兴耀.基于MPI的时频分布的改进及应用[J].地球物理学进展,2005,20(1):165～169.YinW,YinXY.Theameliorationandapplicationoftime- frequency,distributionsonthebasisofMPI[J].Progressin Geophysics(inChinese),2005,20(1):165～169.[81金雷,李月,杨宝俊.用时频峰值滤波方法消减地震勘探资料中随机噪声的初步研究[J].地球物理学进展,2005,20(3):724～728.JinL,LiY,Y angBJ.Reductionofrandomnoiseforseismic databytime-frequencypeakfiltering[J].ProgressinGeophys—ics(inChinese),2005,20(3):724～728.[91王祝文,刘菁华,聂春燕.Hilbert—Huang变换在提取阵列声波1486地球物理学进展22卷信号动力特性中的应用[J].地球物理学进展,22,(6):(待刊).WangZW,LiuJH,NieCY.ApplicationofHilbert—Huang transforminextractingdynamicpropertiesofarrayacousticsignals[J].ProgressinGeophysics(inChinese),2007,22(6): (tobepublished).[10]王祝文,刘菁华,聂春燕.非平稳信号时频分析的重排方法及其在声波信号处理中的应用[J].吉林大学(地球科学版),2007,(待刊).WangZW,LiuJH,NieCY.TheReassignmentMethod BasedonTimeFrequencyAnalysisandItsApplicationinthe ArrayAcousticLoggingDataProcessing[J].JournalofJilin University(EarthScienceEdition)(inChinese).2007,(to bepublished).[11]王祝文,刘菁华,聂春燕.阵列声波测井信号的时频局域相关能量分析[J].吉林大学(地球科学版),2007,(待刊).WangZW,LiuJH,NieCY.Arrayacousticloggingsignal analysisbasedonthelocalcorrelationenergy[J].Journalof JilinUniversity(EarthScienceEdition)(inChinese),2007, (tobepublished).[12]陈雨红,杨长春,曹齐放,等.几种时频分析方法比较[J].地球物理学进展,2006,21(4):118O～1185.ChenYH,Y angCC,CaoQF,eta1.Thecomparisonofsometime-frequencyanalysismethods[J].ProgressinGeo—physics(inChinese),2006,21(4):118O～1185.[13]王西文,杨孔庆,周赢宏,等.基于小波变换的地震相干体算法研究[J].地球物理,2002,45(6):847～853.WangXW,Y angKQ,ZhouLH,eta1.Methodsofcalcu—latingcoherencecubeonthebasisofwavelettransdorm[J]. 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数字声波6680在江汉油田的应用

数字声波6680在江汉油田的应用摘要：利用信号处理方法对各种不同类型波群的识别，并提取各种模式波的速度、幅度、频率等信息发展成为声波测井的信号处理方法。

本文主要探讨数字声波6680在江汉油田的应用。

关键词：数字声波江汉油田测井声测井仪器，包括常规的井眼补偿仪器、数字阵列声波仪、水泥胶结评价测井仪、井眼成像测井仪和多极阵列声波仪等。

多极子阵列声波测井(mac)的产生是专门为解决慢地层(慢速、△t很大)横波资料获取问题的。

许多油田遇到了松散砂岩是高质量储集层的情况。

这些岩层纵波△t大于100μs/ft，井眼横波速度低于纵波速度，横波△t值在松散地层中是很难确定的。

由mac仪器提供的低频偶极测量是求取这类地层横波慢度的好方法，且横波速度对于avo技术是很重要的参数[1]。

一、数字声波6680的测量原理与描述声波时差或慢度(△t)是声波在地层中传播1ft(或1m)所需要的时间，是声波速度的倒数。

这个术语用于描述声波在以固定间隔放置的两个或多个接收器间的传播时间。

许多实际应用中，声阻抗是很有用的，特别是有明显声阻抗变化的地层剖面。

在层界面处地震波发生反射，反射发生的主要原因是密度变化，也可由速度增加引发。

一般情况下，油气田勘探中沉积岩层纵波速度范围是6250ft/s 到25000ft/s(相应的纵波的△t范围是160μs/ft到40μs/ft)，纵波速度最大值与最小值之比是4。

密度范围是从2.0g/cm2到3.0g/cm2。

mac由2个交错的声波阵列系统组成的。

仪器包括两个间隔30in(76cm)靠近仪器下部的单极发射器，两个单极发射器问放置两个间隔12in(30cm)的偶极发射器，8个间隔6in(1 5cm)的单极接收器和8个偶极接收器，偶极接收器间距也是6in(15cm)，交错在单极接收器之间。

接收器与发射器的最小距离是8ft(244cm)，最大距离是10ft 6in(320cm)。

偶极发射器有两种工作模式，线性校正工作需要在仪器下井前作好。

多极子阵列声波成像测井技术研究

多极子阵列声波成像测井技术研究辛鹏来;王东;陈浩;张海澜;王秀明【摘要】多极子阵列声波成像测井已经成为测井中主要方法之一,在地层评价与油气田开发中有重要作用.在已有理论与数值模拟的基础上,经过近十年的技术攻关,我们已经在多极阵列声波成像仪器制造、测试与数值处理等主要关键技术方面都取得了长足的进展,具体包括高温正交偶极子发射换能、高温低频单极子换能器、声系测试、多极子阵列声波测井高温电路及仪器集成、资料处理及解释等主要方面.所研制的仪器及资料处理方法,经过与国外同类仪器的测井结果进行了对比分析,验证了所研发的仪器的可靠性和处理方法的正确性,这些关键技术为我国声学测井仪器装备技术研发和快速发展打下了基础,提供了技术支撑.【期刊名称】《应用声学》【年(卷),期】2013(032)004【总页数】9页(P237-245)【关键词】交叉偶极子;声波测井;声学换能器【作者】辛鹏来;王东;陈浩;张海澜;王秀明【作者单位】中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190;中国科学院声学研究所声场与声信息国家重点实验室北京 100190【正文语种】中文【中图分类】TB511 引言在油田勘探和开发特别是在非常规油气藏勘探开发中，声波测井是一种重要的测井方法，也是声学的一个重要应用领域。

最早的声波测井是由对称的声源激发的单极子测井，这类仪器存在一个主要问题，即无法测量横波速度小于井中流体声速的所谓软地层的横波速度[1]，而在实际的地层，特别是海上油气层中，软地层还是占有很大比例的，而且横波速度又是一个和地层很多参数有关的重要参数[2]。

上世纪90年代初，为了解决软地层横波信息的获取，在深入研究井孔声场的基础上，出现了偶极子声波测井仪[3]。

阵列声波测井信号调理与首波提取技术研究_张嘉伟

一化的信号幅值。
第 m 个步进短窗时的长窗 (见图 5) 能量值 Em
为:
m
∑ Em
=
1 m i =1 Sm
(2)
短窗能量与长窗能量比值 Rm 为 :
Rm
=
Sm Em
(3)
在首波到达前 ,包络振幅近于 0 值 , Sm 与 Em 近于相
在检测到初始值后 ,再根据 E1 < E2 < E3 这个
约束条件来判断是首波还是噪声 ,这样就能够比较精确地提取到首波。
Research of signal process and detecting head wave of acoustic array
ZHANGJia2wei , SHI Yi2bing , WANG Zhi2gang , LIU Xi2en (11School of Automation Engineering ,Ueiversity of Electronics Science and Technology ,Chengdu 610054 ,China ;
100
中国测试技术
2006 年 7 月
值相差不大。另外此方法是借助于离散傅立叶变换而来 ,若在采样过程中保证采样点的数目为 2 的整数次幂 ,傅立叶变换所需时间就越少。具有计算速度快的优点 ,而且经过周期图法变换后得到的功率谱密度函数具有较高的精度 ,这是三角级数法无法比拟的。
前置通道信号调理电路前已述及下面针对首波的有效提取主要从原理和软件设计方面论述100中国测试技术200631首波提取原理及算法在整个采集过程中首波的提取是最重要的它不仅直接决定自动增益的效果地层时差的精度同时提取的首波到时也可以作为质量控制参数

基于2DGVMD的偶极阵列声波测井反射波提取方法

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tsma
探测储层评价领域,该技术数据处理的关键是从接收到的声波全波列中分离出反射波并进行成像.目前的反射波分离算法虽然
实现了波场分离,但存在直达波和反射波的模态混叠问题,分离后的反射波信号能量损失较大.针对这些问题,基于引入的二维
变分模态分解(
２DＧVMD)建立反射波提取新算法,将原始信号分解为多个具有特定方向和振动特性的固有模态分量,然后选取
等 [１６]在２０１７年使用 Ka
rhunen
ＧLoeve(
KL)变换分别
对数值模拟和水槽实验测得的数据进行处理,证明
场分离方法,但是二者之间也有一些不同之处,主要