处理频散声波的方法技术

一种处理声音数据的方法，包括采用动态滤波器频带。该方法和装置可特别适用于处理声波数据以测量钻井中的地层慢度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及从声波数据中检测、去除和/或分离信号的方法及装置。更具体地说，其涉及处理从声波钻孔测井获得的数据的方法。
技术介绍
声学测井仪在提供关于测井仪附近地层和钻井参数信息方面很有用。声学钻井测量的主要作用是用于估计压缩波和/或剪切波的地层慢度。不直接测量地层慢度，而是从由接收器接收到的各种声波中确定。地层慢度通常通过下述方法来测量在钻井中的探测装置中安放传感器阵列，所述阵列包含至少一个发送器和至少一个接收器；从发送器发送声音信息；用接收器接收声音信号；并考虑发送器和接收器之间的距离以及发送器发送信号和接收器接收信号之间的时间来计算地层慢度。但是计算地层慢度是复杂的，因为响应于一个所发送的信号，会接收到多种不同声音类型的信号。单个发送的声音信号(不论是单极、双极、四极或多极的)在钻井环境中能产生多种由接收器接收到的波形。为了处理声音数据，有必要对各种接收到的波形进行分离和分类为大体的波形种类，诸如压缩波、剪切波和Stoneley(斯通利波)。一种估计地层慢度的方法是慢度-时间相关法(slowness-time coherence，STC)，其中传感器阵列接收到的波形中的相似性波峰位于慢度-时间平面。美国专利第4,594,691号描述了STC处理，并且在此以整体方式被并入。特定的接收信号(诸如那些由双极弯曲模式(dipole flexural mode)产生的信号)是频散的。对于频散模式，STC的频散变形(诸如在美国专利第5,278,805号中描述的频散STC(dispersive STC，DSTC)处理和在美国专利第5,587,966号中描述的QDSTC，二者都在此以整体方式被包含)在处理频散声音信号时是有用的。STC处理的一个特殊用处是确定地层的压缩和剪切慢度。STC相似性处理使得确定沿(across)声波阵列传播的各种分量的慢度变得方便。相似性处理的结果通常表示为二维时间-慢度表(时间对慢度)。根据下列等式，通过将时间-慢度表投影到慢度轴上，相似处理的结果通常相对于深度表达Pi(S)=maxtρi(S,t)]]>其中Pi为慢度投影，ρi为在每一层计算得到的相似性，它是慢度S和时间t的函数。在STC处理中，对每一种到达类型识别一个窗口或频带(band)。为了最小化频散STC中参数不确定性(uncertainty)的影响，根据迭加(stacking)的慢度和测量到的井径(钻井直径)，考虑到对这些参数的敏感性，动态地调整处理频带。虽然DSTC处理是鲁棒的和有用的，但是它也有局限性。DSTC处理中的基本假设是钻井地层是均匀的、各向同性的地层，并且接收信号中由于钻井中测井仪存在导致的测井仪影响可以很容易地处理。随着钻井声学测井仪和声波测井数据处理的发展，可以修正这些假设。在双极声波测井中，弯曲波通过钻井流体，并沿井壁以一定速率移动，该速率取决于钻井流体速度(即泥浆慢度)和地层剪切慢度。弯曲模式也对其他参数敏感(诸如井径、密度和地层的压缩慢度)。必须考虑这些参数，但是它们的确切值可能难于确定。缺少这些参数的精确值意味着最后的慢度估计也会包含一定程度的不确定性。另外，它们在整个测井过程中还会变化，使得在整个测量间隔中采用一个统一值或校正值变得不正确。在估计声波数据过程中，在最终慢度估计中提供不确定性程度的测量将是有用的。本专利技术涉及一种在双极声波测井中确定频散因子及计算的地层剪切慢度对这些因子的敏感性的方法。更具体地说，本专利技术提供一种在双极声波测井中确定弯曲模式慢度对地层剪切慢度的敏感性的方法。本专利技术的其他优点和新颖特征将在随后的说明中给出，或本领域技术人员通过阅读这些材料或实践本专利技术可以了解到。本专利技术的优点可以通过引用所附权利要求的方式得到。
技术实现思路
本专利技术提供一种最小化由钻井中由于测井仪的存在导致的声音数据中的误差概率以及其他模型参数中的不确定性。本专利技术提供一种利用DSTC处理来处理声学数据的方法，包括计算频散敏感性和实现动态处理频带以最小模型误差的影响。所述方法还包括确定接收声音数据中针对各种参数(包括钻井中测井仪的存在)的敏感性极限或“截止频率”。通过认识到弯曲模式到达的敏感性依赖于发送信号的频率，可以建立用于处理的有用频带的极限。本专利技术的另一个实施例包括在每个深度层的迭代过程，其中第一慢度是通过利用假设各向同性模型的参数来估计的，然后重复迭代相似性处理，直到满足停止标准。所述停止标准的例子包括被降低的误差条大小、两次迭代间的最小的慢度变化或者是低于阈值的一致性(均值或峰值)。附图说明附解了本专利技术的优选实施例，并且是本说明书的一部分。所述附图和下列描述一起展示和解释了本专利技术的原理。图1示出一个安放在钻井中的传统声学测井仪的示意图；图2A和2B示出了快速地层中弯曲模式慢度对各种参数的敏感性；图3A和3B示出了慢速地层(例如Ss＝600μs/ft)中弯曲模式慢度对各种参数的敏感性；图4A示出了在钻井中具有测井仪的6英寸钻井中的配置以及在钻井中只有流体的钻井配置的、针对信号频率和计算得到的慢度的各种组合的模型结果；图4B示出了建模为6英寸钻井中在从0到8kHz的频率范围上、包含测井仪的模型与不包含测井仪的模型之间慢度的差别；图5A示出了在钻井中具有测井仪的12英寸钻井中配置以及在钻井中只有流体的钻井配置的、针对信号频率和计算得到的慢度的各种组合的模型结果；图5B示出了建模为6英寸钻井中的在从0到8kHz的频率范围上的、包含测井仪模型与不包含测井仪模型之间慢度的差别；图6示出了为了允许定义等效井径而最小化的残差差值；图7示出了针对不同流体慢度的一组偏移表a(s，d)；和图8示出了动态滤波器频带随深度变化并且依赖于等效井径和迭加慢度。具体实施例方式现在转到附图，具体转到图1，声学测井仪(100)被示为接近均匀地层(102)，所述均匀地层(102)由外壳包着。所述声学测井仪(100)包括至少3个传送器，其包含至少一个发送器(T)和至少一个接收器(R)。本实施例中有两个接收器(R)和一个发送器(T)，但是也可以使用更多接收器(R)和发送器(T)。示出的一个发送器(T)和两个接收器(R)的配置实际上是示范性的，可以有整个阵列的接收器和/或发送器，或者是单个发送器(T)和接收器(R)。发送器(T)和接收器(R)连接到计算机处理器(106)，用于收集和处理来自声学测井仪的数据。同时示出了波向线路径(108)，表示由发送器(T)激活引起的压缩波的路径。接收器(R)可以为不同类型，包括但不仅限于压电的和磁致伸缩的接收器。接收器(R)可以检测到声波的到达。从声学测井仪(100)收集到的信息或数据可能包括接收器(R)不时产生的波形，这些信息或数据通过一根悬吊声学测井仪(100)的电缆(110)而发送到计算机处理器(106)。数据还可以通过任何其他便利的通信技术在计算机处理器(106)和接收器(R)之间发送。计算机处理器(106)可以从许多来源商业获得。由声学测井仪(100)获得并被计算机处理器(106)接收的声音数据可以根据STC处理来处理。在一个实施例中，本专利技术的方法包括产生一组估计的慢度曲线。慢度计算对多个钻井参数敏感，这些参数包括如井径、流体慢度、密度以及压缩慢度(Vp)和剪切慢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种处理声音数据的方法，包括：产生一组估计的慢度曲线；确定所述估计的慢度曲线中的不确定性；确定频率滤波器频带的上限；确定所述频率滤波器频带的频率下限；和在相似性计算中采用所述频率滤波器频带。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斋木芳之，奥利弗斯凯尔顿，杰希尔帕邦，比卡什辛哈，
申请(专利权)人：普拉德研究及开发股份有限公司，
类型：发明
国别省市：VG[英属维尔京群岛]