阵列声波的纵横波时差提取方法研究

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运算 ,大大增 加 了运 算 时 问 。从 计算 精度 上分析 , n
【 夏宏泉、 1 ] 祁斌 等 , 里木盆地声波成像 测井资料 的工程应 塔
用研 究与软件 实现 , 西南石油大学项 目报告 ,0 8 8 2 0 , [ 唐 晓明、 2 】 郑传汉著 , 晓敏 译 , 量测井声 学[ , 京: 赵 定 M】北 石
方法 都 具有 0 ≤R≤1 的性质 。
间, 可事先估算纵波初至和窗长 , 其估算值可根据 波形回放图选择 , 并保证初至在估算范围。
3 实例 分 析
基 于 S C法原 理 , T 编制 了 D I X C声 波 测 S 和 MA
2 S C法原 理 T
声 波测 井数 据 的 日常处 理 通 常采 用 时域 方法 。 时域 方 法 分 为 两 种 : 种 是 S C法 , 括 波 形 相 似 一 T 包 法 和 n次方 根 法 ; 另一 种 方 法 是 以线 形 预 测 理论 为
阵 列 声 波测 井 资料 的 处理 方 法 , 并依 此 原 理 编 制 了处理 程序 , 主要 用 以提 取 纵 波 、 波 的 时差 数 横 据 。经实际应用检验 , 该程序 处理精度 高, 与国外同类软件具有可比性。 关键词: 阵列声 波测 井 ; 波检 测 ;T 法 ; 首 SC 时差提取 由于 在 纵 波 到 达 之 前 ,接 收 到 噪 音 信 息 不 规
相关 系数 , 最大相关系数对应 的慢度即为该深度地
层 的纵波 和横 波慢 度 。 . 使用波形相似法 的相关系数 的定义如下 ( i— Km
出, 曲线形状非常一致 、 其 幅值非常接近。将本程序
提 取 的结 果 与 G oa e软 件 提 取 的结 果 进 行 对 比 ef m r
围 外 测 井 技 术
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2 1年 ・ 2期 00 第
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图 2 K 4井 一波形相似法提取纵、 A e 横波时差成 果图
块) 比, 相 处理结果平均相对误差在 3 %以内, 平均绝 对 误 差 2 st 内 , 有 较好 的可 比性 , 全 满足 工 u/ 以 f 具 完 程应用计算的精度要求 , 值得推广应用。
参 考文 献 :
(从计算速度上看 , 2 ) 波形相似法 比 n 次方根法 快 ,原 因是 r次方 根法 需要 求 n次方 根再 进行幂 方 i
统计可得 : 用波形相似法提取的纵 、 横波时差平均相 对 误 差 分 别 为 11 、.% ,平 均 绝 对 误 差 分 别 为 . 13 % 1 u/、. st用 n次方根法提 取的纵 、 波时差 . st1 u/; I f 5 f 横 平均相对误差分别为 1 %、. , . 1 % 平均绝对误差 分 1 2 别 为 11 s t1 u/。 .u/ 、 . s t f 4 f
化很大 , 以通过后峰与前峰值 的极大值来检测离 可
散 波 形 的纵 波 波 至点 。 当纵 波 幅度 与 噪 声 相 差 大
道重复波形信息来弥补 由井径变化等因素造成 的信 息 损失 , 而提 高测井数 据 的质量 。 从 阵列声 波测 井资
时, 这种方法精度高 ; 当纵波幅度与噪声相差小时 ,
辛 检 测 范 围 刀至 图 1 长 短 时 窗 示 意 图
图 中每个 步进 短 窗窗 长相 等( 一般取 4—5个 样
第一作者 简介 : 李奇 ( 93 , 在读硕士 , 18 一) 男, 现从 事阵列声波测井资料 的工程应 用研 究。
总 第 16期 7
阵列 声 波 的纵 横 波时 差 提 取 方 法 研 究
. 3 2.
点)每次步进一个样点 , , 以第 n个样点为开窗点的 第 m个短窗能量值 s 为 :
b l 和 Ma znt , 9 6): al re t 1 9 a

∑ Aj
() 1
R(, =— )
筐— f —一— 】 [ —)Ld + 1 一 △ t z ——
井资料 的纵横波时差提取程序 ,其 中首波检测子程 序采 用 的是 短 长时 窗能量 比法 。用所 编 程序 处 理 了 多 口井资料 , 效果较好 , 限于篇幅 , 以 A e 仅 k4井f 采 用 D I 井) 例 。 S测 为 Ae k 4井处 理井 段 为 3 6 3 6 m, 用 波形 相 30 4 0 采
基础的波形匹配法或波形反演法 。阵列声波资料的
时域 内处理 一般采 用 S C法 。 T S C( lw es i oeec ) , T So ns meChrne 法 即慢 度 时 间 T
似法( 4和 n 式 ) 次方根 法( 5 式 ) 分别计算 了相关系数 并 对 纵横 波 时 差 提 取 结果 进 行 了 比较 ,其 成 果 图



F2i  ̄ -1

() 2
分 波 的到达 时刻 和慢 度相 吻合 时 ,窗 内的波 形 有较
好 的相似性 , 相似度 R值较大, 否则 R值较小。 阵列相关 系数的另外一种度量方法 是 n次方 根法 。n次方根法所 定义的相关 系数 ( cF de M — adn
() 3
( 1西南石油大学石油工程测井实验 室 四川 成都 6 0 0 2塔里木油 田通信事务部 新疆 塔里木 8 10 15 0 4 00)
摘 要 : 多极子阵列声波测井是继长源距声波测井之后的新一代全波列测井 , 其资料 蕴含着丰 富 的地 层 ( ) 信 息 , 地质 和 工程 应 用 中发 挥 着越 来越 大的作 用 。本 文探 讨 了基 于 S C 法的 岩石 物理 在 T
田勘 探开 发 的不断 深入 ,阵列声 波 测井在 石 油工 程
此方法是采用短窗 能量 与长窗能量 比值 法来 检测 初 至纵 波 , ( 1 所示 : 如 图 )
/ 第 1个 步 进 短 窗 T 1
领域 中的作用 1 3 益突出,因此准确地提取纵横波时 差信息显得尤为重要 。

图 3A e K 4井 一 次 方根 法提 取 纵 、 波 时差 成 果 圈 n 横
Hale Waihona Puke Baidu
算速 度快 。
4 结 论
() 1 与振幅 比值法相 比, 采用短长时窗能量 比
法可 以有效 地检测 波 至 时问 , 能去 除噪音 影 响 , 效果
比较理 想 。
() 5用该程 序 处理 了多 口井 的 D I MA S/ X C测井 资 料 , 处 理结 果 看 , 果 良好 。 与 国外 同类 软 件 ( 从 效 模
0 引 言
多 极 子 阵列 声 波 测 井 ( S/ DI XMA / vSn CWaeoi c) 是 目前 应用 较广 的全 波列测 井 ,其优 点是 可利 用 多
则 , 幅度 比纵波幅度要小得多 , 其 并且在噪音信号 内部或者纵波信号 内部 , 它们振幅变化 不大 , 而在
纵波 波 至点 前 后 的振 幅 , 即噪音 与 纵波 之 问振 幅变
处可认为是纵波的初至。横波波速低于纵波而大于 斯 通利 波 , 波至 时 间一 般 为纵 波波 至 时 间 的 1 — . .2 4 4 倍。应用此方法可有效地检测初至, 即使是 口 裂缝
带、 泥岩 段) 的初 至 也 能有效 地 检 测 。为 了节省 时 弱
数学运算。通常数据处理 中, 常用的 n 值为 4 。两种
卜 匿[m rnt 一 — J-- so s1 g[ ) f k △ 4 ( + z

数 学 上 ,波形 相似 法是 叠加后 的波形 的归 一 化 能 量 , 明显 的物理 意义 , n次方 根法 则是 纯 粹 的 有 而
显的脉冲极值 。找出 R 的最大值 ,.倍 R 最大值 m 0 2
即在弱 至波 情形 时 , 效果 不是 很理想 。
1 短长 时窗能 量 比法 . 2
料记录了井 内传播声信号的整个波列 ,蕴含丰富的
地层f 岩石) 物理信息 , 从中提取 的纵波 、 横波时差可 用于岩石力学参数计算 、 井壁稳定性分析、 地层各向 异性研 究 、 应力 分析 、 层识 别等 方 面 。随着 油气 地 气
( 4)
驯 ∑ +(一) It Ⅲ 1z d A 。
式 中 :w T 为时窗长度 ,sS为慢度 ,stt u; u/;为时 f 窗在第一道波形上的开窗位置 ,S I 。相关系数 R的 l 取值范 围为 O ≤R≤1 ,当 s t 和 与参考波列上某一
式 中: L为窗长, 1 A为包络信号 幅值 。 第 m个步进短窗时的长窗能量值为:
( 图 2 图 3 所示 , 2为采 用波形 相 似法 处 理 的 如 、 ) 图 成 果 图 , 3为 采 用 n次 方 根 法 (= ) 理 的 成 果 图 n 4处
相关法 , 是一种时域内多道信号相关 分析方法。这 种 方 法 的基 本 思 想是 : 一 组 阵 列 波列 中 , 取 一 在 选
短窗能量与长窗能量 比值 R 为
热 :

等 ,9 6 如下 : 18 )
在 波至 点前 , S 与 E 近 乎相 等 , 一 条 近 R为 于 水平 的直 线 ; 至 点 处 ,m 突然 增 大 , E 滞 波 S会 而 后 于 S 缓慢增 大 ,因而在 波 至点 处 R 表现 为一 明
油 工业 出版 社 ,0 4,4 6 2 0 5 —5
次方根法计算所得的相关 系数峰值的尖锐度较高 。 因为取波形 的 n 次方根相对于波形其他部分来说保 留了波形的峰值及谷值部分 的振幅 ( 即峰值及谷值 部分相对尖锐) , 此时再对阵列波形进行相关叠加会 使相关系数峰值更加尖锐 ,因此慢度计算的分辨率 得到 加强 。
I/ l每次前进一个采样 点
L—

1 波 至 检 测
阵列声波资料处理流程为 :原始数据解编 波
形数据预处理 波至检测一时差提取。其中波至检 测是关键 ,直接关系到后面纵横波时差提取 的运算 速度和精度。对纵波初至波拾取可采用振幅比值法 和短 长时 窗能量 比法 。
11 振 幅 比值 法 .
2 1 年 4月 00
固 外 测 井 技 术
W ORL W EL L D L OGGI T CHNOL NG E OGY
Ap . 0 r201 Toa 1 6 tl 7
总第 1 6 7 期
阵列声波 的纵横 波时差提 取方法研 究
李 奇 夏宏泉 房 国庆 刘远征 赵丹颖
图。其 中曲线名后缀为 “S 是本程序 的提取结果 , L” I
后 缀 为 “f 是 G orm g” ef e软 件 的提 取 结 果 。可 以看 a
个参考波列 , 使用时间窗依次截取每个波列。时间 窗在参考波列上的位置为 下, 在其它波列上的时间 窗位置是线性移动的 , 相邻窗之间移动记为 s 通过 。 选取合理的时窗长度和慢度搜索范 围, 求得 8 个接 收器收到 由同一发射源在某时刻发 出的波信 号的
( 采用 S C法 提 取 纵 、 波 慢 度 时 , 3 ) T 横 时窗 长 度
[】 3 陈必孝、 张筠, 声波全 波列测井资料分析处理技 术及应用,
测 井技 术 ,0 2 2 5:6 — 7 2 0 ,6( 3 9 3 2 )
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院学报 ,9 4 1 ( ) 19 ,61 2
f i a n r t . 9 6 S mb nepo e ig 6 mblC V adMa etT L 18 . e l c rcsn 6 K 】 l r a a s
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