基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法及装置，涉及石油地球物理勘探和声波信号处理技术领域。方法包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，获取反射波信号；根据反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围；在粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据该曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位。

【技术实现步骤摘要】
基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法及装置
本专利技术涉及石油地球物理勘探和声波信号处理
，尤其涉及一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法及装置。
技术介绍
当前，随着世界范围内油气勘探开发程度的不断深入，油气勘探逐渐趋向于寻找中小型、隐蔽型和复杂构造油气藏。而地震勘探和常规声波测井分别由于分辨率较低和探测深度较浅而无法满足这些油气藏的勘探需求。近年来新兴的反射声波成像测井技术以井中声源辐射到井外地层中的声场能量作为入射波，探测从井旁裂缝、地层界面或小构造等声阻抗不连续界面反射回来的声场。通过分析处理接收器接收到的全波列阵列信号，可以对井周围的地层构造进行声波成像，以了解井旁地质构造信息。这种新的测井方法在分辨率和探测深度方面恰好介于井间地震和常规声波测井之间，可以用于对井周围数米到数十米范围内的地层构造及地质体进行探测和精细描述，还可能用于钻井地质导向。该技术具有良好的应用前景，因而受到国内外学者的广泛关注。在实际应用中，能否准确识别反射界面所在的方位对反射声波成像测井的应用效果具有极大的影响。在反射界面方位识别方法研究方面，Rougha等人于2005年提出了一种利用分布在仪器不同方位的接收器接收到的反射波到时的差别(或各方位接收器到反射界面距离的差别)来确定反射界面方位的方位聚焦法。这种方法理论上可以确定反射界面所在的方位，但应用效果会受到源距和偏移成像精度的影响。2009年，Tang等人研究认为，当偶极声源和接收器所在方位与反射界面的走向平行或垂直时仅产生纯的SH和SV反射波且正交分量(XY和YX)的反射波能量为零，由此提出了基于正交分量反射波能量最小的反射界面方位反演法。这种方法反演的结果仍存在180°的不确定性，且当井旁存在两个(或两个以上)非平行的反射界面时该方法不再有效。2014年，Zhang和Hu提出了一种利用反射界面处质点位移反射系数和正应力反射系数的极性特征消除反射界面方位不确定性的方法。这种方法需要同时记录三分量正应力和质点位移，实际操作存在一定的困难。为了弥补单极纵波法和偶极横波法的不足，乔文孝和鞠晓东等人率先将相控阵技术应用于反射声波成像测井中，提出了基于相控阵的方位反射声波成像测井方法，研制了相应的方法验证样机，且于2014年成功地进行了井下测试。该仪器特殊的声系结构使其具有识别反射界面方位的能力，但尚无配套的反射界面方位判定方法。当前，国内外研究现状表明，现有技术中还没有简便易行且能准确确定反射界面方位的方法，反射声波成像测井方法还不完善。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法及装置，以解决当前还没有简便易行且能准确确定反射界面方位的方法，反射声波成像测井方法还不完善的问题。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法，包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，从所述多通道接收信号中获取反射波信号；根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各所述相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围；在所述粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位。具体的，所述读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，从所述多通道接收信号中获取反射波信号，包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号；根据信号处理方法对圆弧阵接收器各阵元多通道接收信号进行滤波处理，获取所述反射波信号；其中，所述信号处理方法包括中值滤波、F-K滤波以及小波变换滤波。另外，该根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各所述相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围，包括：根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形；统计各方位相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值，并根据所述目标反射模式波的峰峰值从大到小进行排序；确定排在第二位和第三位的目标反射模式波的峰峰值对应的相控合成反射波波形所对应的方位角，并分别记为第一方位角θ1和第二方位角θ2；将所述第一方位角θ1和第二方位角θ2之间的方位范围确定为反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围。进一步的，所述根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形，包括：根据公式：进行相控合成处理，得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形；其中，θ为相控聚焦方位，dt为波形时间采样间隔，j为波形样点索引号，r为圆弧阵接收器各阵元外表面中心点所在的圆周的半径，θi为第i号阵元所在的方位，vf为圆弧阵接收器周围流体的波速，τi(θ)为第i号阵元接收波形参与θ方向相控叠加处理时的相位加权参数，Wi(j×dt+τi(θ))为第i号阵元接收波形中j×dt+τi(θ)时刻的样值，m和n分别为相控子阵包含的阵元在圆弧阵中对应的最小和最大编号，Wp(j×dt,θ)为θ方向相控合成反射波波形中j×dt时刻的样值。具体的，该在所述粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位，包括：将圆弧阵接收器中位于所述粗略方位范围内的阵元及所述粗略方位范围外与粗略方位范围的边界方位最邻近方位的阵元确定为一系列相控接收子阵；获取所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形，并根据所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形通过相控叠加处理方法相控合成所述粗略方位范围内预设的第一步进方位角的各方位相控合成波形；根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线；其中，所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位为反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位；根据所述反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位和圆弧阵所处的绝对方位确定反射界面所在的绝对方位；所述圆弧阵所处的绝对方位为圆弧阵中1号阵元在大地坐标系中所处的方位。此外，所述大地坐标系中正北方位为0°，逆时针方向为正方向；所述反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位的方位角为α，圆弧阵所处的绝对方位的方位角为β；根据所述反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位和圆弧阵所处的绝对方位确定反射界面所在的绝对方位，包括：根据公式：A＝α+β确定反射界面所在的绝对方位；其中A为所述反射界面所在的绝对方位的方位角。具体的，所述根据所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形通过相控叠加处理方法相控合成所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法，其特征在于，包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，从所述多通道接收信号中获取反射波信号；根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各所述相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围；在所述粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位。

【技术特征摘要】
1.一种基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法，其特征在于，包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，从所述多通道接收信号中获取反射波信号；根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各所述相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围；在所述粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位；根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内多个等间隔方位的相控合成反射波波形，根据各所述相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值之间的大小关系信息确定反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围，包括：根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形；统计各方位相控合成反射波波形中目标反射模式波的峰峰值，并根据所述目标反射模式波的峰峰值从大到小进行排序；确定排在第二位和第三位的目标反射模式波的峰峰值对应的相控合成反射波波形所对应的方位角，并分别记为第一方位角θ1和第二方位角θ2；将所述第一方位角θ1和第二方位角θ2之间的方位范围确定为反射界面相对于圆弧阵接收器存在的粗略方位范围；所述根据所述反射波信号，通过相控合成得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形，包括：根据公式：进行相控合成处理，得到周向360°范围内预设的第二步进方位角的多个等间隔方位的相控合成反射波波形；其中，θ为相控聚焦方位，dt为波形时间采样间隔，j为波形样点索引号，r为圆弧阵接收器各阵元外表面中心点所在的圆周的半径，θi为第i号阵元所在的方位，vf为圆弧阵接收器周围流体的波速，τi(θ)为第i号阵元接收波形参与θ方向相控叠加处理时的相位加权参数，Wi(j×dt+τi(θ))为第i号阵元接收波形中j×dt+τi(θ)时刻的样值，m和n分别为相控子阵包含的阵元在圆弧阵中对应的最小和最大编号，Wp(j×dt,θ)为θ方向相控合成反射波波形中j×dt时刻的样值；在所述粗略方位范围内以预设的第一步进方位角通过相控叠加处理方法获得各方位相控合成波形，并根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线，根据所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位定量确定反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位及其所在的绝对方位，包括：将圆弧阵接收器中位于所述粗略方位范围内的阵元及所述粗略方位范围外与粗略方位范围的边界方位最邻近方位的阵元确定为一系列相控接收子阵；获取所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形，并根据所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形通过相控叠加处理方法相控合成所述粗略方位范围内预设的第一步进方位角的各方位相控合成波形；根据各方位相控合成波形中目标反射模式波的峰峰值获取反射波幅度随方位变化曲线；其中，所述反射波幅度随方位变化曲线的极大值指示的方位为反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位；根据所述反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位和圆弧阵所处的绝对方位确定反射界面所在的绝对方位；所述圆弧阵所处的绝对方位为圆弧阵中1号阵元在大地坐标系中所处的方位；所述根据所述相控接收子阵中各阵元对应的反射波波形通过相控叠加处理方法相控合成所述粗略方位范围内预设的第一步进方位角的各方位相控合成波形，包括：根据公式：进行相控合成处理，获取所述粗略方位范围内预设的第一步进方位角的各方位相控合成波形；其中，θ为相控聚焦方位，dt为波形时间采样间隔，j为波形样点索引号，r为圆弧阵接收器各阵元外表面中心点所在的圆周的半径，θi为第i号阵元所在的方位，vf为圆弧阵接收器周围流体的波速，τi(θ)为第i号阵元接收波形参与θ方向相控叠加处理时的相位加权参数，Wi(j×dt+τi(θ))为第i号阵元接收波形中j×dt+τi(θ)时刻的样值，m和n分别为相控子阵包含的阵元在圆弧阵中对应的最小和最大编号，Wp(j×dt,θ)为θ方向相控合成波形中j×dt时刻的样值。2.根据权利要求1所述的基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法，其特征在于，所述读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号，从所述多通道接收信号中获取反射波信号，包括：读取圆弧阵接收器各阵元采集到的多通道接收信号；根据信号处理方法对圆弧阵接收器各阵元多通道接收信号进行滤波处理，获取所述反射波信号；其中，所述信号处理方法包括中值滤波、F-K滤波以及小波变换滤波。3.根据权利要求1所述的基于相控接收指向性的反射界面方位定量判定方法，其特征在于，所述大地坐标系中正北方位为0°，逆时针方向为正方向；所述反射界面相对于圆弧阵接收器所在的方位的方位角...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡明，车小花，柴细元，乔文孝，鞠晓东，王志勇，卢俊强，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11