用于校准声学接收器的方法及系统技术方案

一种用于校准声学接收器（１１２）的方法和系统。该方法和系统便于在声学接收器（１１２）安装于井下声学工具（１０２）的同时对其校准。原位校准声学接收器（１１２）提供了比现在可用方法更加精确的结果。该方法和系统对声学接收器（１１２）在不同频率和对不同发射源提供了独立的补偿因子。独立的补偿因子便于在更广的条件范围上获取更精确的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及用于在钻孔中进行的声学测量研究地表下地层的方法及系统。更加特别地，本专利技术关注用于校准用来沿钻孔收集声学测量结果的声学接收器的方法及系统。
技术介绍
钻孔声学波的产生和记录是在油田钻孔测井中采用的一种关键测量。目前，有多种可供用于进行声学测量的钻孔工具和方法。某些工具包括单个声波源及两个或更多个接收器，而目前，大多数工具包括两个或更多个声源及按阵列排列的多个接收器。虽然，目前可供利用的声学工具对于提供关于邻近地层和钻孔参数的大量信息是有帮助的，但声学钻孔测量的主要用途在于压缩波和剪切波地层减慢度的评价。压缩波地层减慢度通常利用经第一运动检测法获得的行进时间来评价。在现有技术提出的单个源、两个接收器的工具的情况下，地层减慢度通过将两个接收器的到达时间之间相减并除以接受器间距离进行评价。然而，这种评价由于工具倾斜、钻孔缺口、底层边界效应等而导致不精确。已经采用了额外的声源和接受器及包括诸如STC(减慢度时间相干分析)的更加有力的方法来降低由这些环境影响导致的不准确。压缩波可以利用单极测量来检测。然而，在慢地层中，剪切波无法用单极测量来检测。方向性或双极声源有助于压缩波和剪切波两者的检测。然而，双极测量的单极和四极污染是使用接受器阵列的声学测井工具的首要问题。声学接收器通常具有不同的灵敏度，而对于相同波的不同灵敏度导致了非双极污染的更大的可能性。即使是类似或相同方式制造的接收器，也容易报告出不同的振幅和接收时间(即，振幅和相位失配)。因此，通常必须通过检查和校正安装于测井工具上的各个接收器的振幅和相位失配来校准声学测井工具，从而改善减慢度评价和井下模式计算。通常，在每次测井操作前由当地员工独立地校准每个单个接收器，来试图校准振幅和相位失配。虽然这种校准可以起到一定的帮助，但每个接收器是在安装到工具前并且是在接收器处于大气条件下进行校准。然而，即使进行了通常的校准努力，仍有多个因素会一起对导致明显的灵敏度变化产生作用。导致灵敏度变化的某些因素包括接收器的位置和排列、井下的电子装置、诸如压强和温度的环境因素、及其它。通常，接收器将经受与地表校准条件相当不同的条件，且其目前难以或无法解决由接收器在测井工具上的最后定位和排列导致的变化。工作时，接收器安装在注油的检测装置中，但在校准期间，其暴露于空气。因此，尽管某些接收器供应商保证对于单个接收器的较小的(≤0.5％)的灵敏度变化，在接收器安装到声学工具上以后，灵敏度变化通常不再处于规定的参数范围内。另外，某些声学测井工具采用成打的接收器或更多。随着对于越来越精确的测井数据需要的增加，用于测井工具中的接收器数量也越来越多。因此，校准每个单独的接收器变得非常费时和昂贵的事务。然而，如上所述，即使是昂贵而费时的方法，目前可供利用的方法的效果也有限。目前的校准方法忽略了多个重要因素，包括接收器在测井工具上的最终定位和实际工作环境。
技术实现思路
本专利技术关注于克服或至少降低上述一种或多种问题的影响。本专利技术满足上述需要及其它要求。具体而言，本专利技术提供一种用于校准声学接收器的方法和系统。该方法和系统便于原位校准声学接收器。现有技术的校准技术是在声学接收器安装于工具前对其校准。本专利技术是在接收器安装于工具的情况下校准声学接收器。在安装于工具的情况下校准声学接收器导致更加精确的测井数据。根据本专利技术的一些方面，所述方法和系统通过对不同接收器之间应用校正和补偿振幅和相位失配的过程便于校准声学接收器。该过程可以验证和校正声学接收器的响应以确保适当的操作，并且在关注双计测量时排除非双极模式。该过程可以包括对不同频率范围和对不同的声学发射源计算不同的补偿因子。根据本专利技术的一个方面，对于一个或多个单个的声学接收器的振幅和相位补偿因子从在装载工具的声学腔中产生的低、中和高频处的静态测量结果来确定。将从多个工具取向获得的原始波形信号平均化并观测。获取对于每个声学发射器和测井频率的多个帧，并且在每个工具取向处平均化，从而计算对于一个或多个声学接收器的补偿因子。根据本专利技术的某些方面，剪切波测量以低频补偿因子补偿，而高频压缩波测量以中和高频补偿因子补偿。校准过程确认每个接收器的功能和灵敏度，指定最灵敏的接收器作为参照，给予参照接收器与其余接收器之间的差异计算对于其余接收器的增益和延迟因子。根据本专利技术的某些方面，应用校准过程确保接收器之间约1.0dB的振幅失配最大水平，以及接收器之间约1.5度的最大相位失配。通过确保接收器之间的最大失配水平，双极对单极比例一般将大于等于30dB，这确保了在双极测量中排除单极、四极和六极模式。本专利技术的其它优点和新颖特征将在以下介绍中展示或可以由本领域技术人员通过阅读这些材料或实践本专利技术而掌握。本专利技术的优点可以通过在所附权利要求中提出的装置获得。附图说明附图示出了本专利技术的优选实施例，且成为说明书的一部分。附图连同下面的介绍论证和说明了本专利技术的原理。图1为根据本专利技术一实施例，一声学工具和声学腔的装配图；图2为根据本专利技术一实施例，装载声学工具的图1的声学腔的透视图；图3为根据本专利技术一实施例，与声学工具和声学腔相关联的电子装置的示意图；图4A为向接收器应用任何补偿因子前声学工具第一接收器位置处的波形帧；图4B为根据本专利技术一实施例，向接收器应用补偿因子后声学工具第一接收器位置处的波形帧；图5为根据本专利技术一实施例，示出波形平均化过程后的一系列典型波形；图6A为根据本专利技术一实施例，沿第一取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；图6B为根据本专利技术一实施例，沿第二取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；图6C为根据本专利技术一实施例，沿第三取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；图6D为根据本专利技术一实施例，沿第四取向的声学腔内装载的声学工具的端面截面图；图7A至7D示出了根据本专利技术一实施例，可应用于波形的窗化技术；图8A为根据本专利技术一实施例，示出在低频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波形图；图8B为根据本专利技术一实施例，示出在低频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波谱图；图9A为根据本专利技术一实施例，示出在中或高频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波形图；图9B为根据本专利技术一实施例，示出在中或高频处向失配接收器信号应用补偿因子的结果的波谱图；以及图10示出了根据本专利技术一实施例，向失配接收器信号应用补偿因子前后，每个接收器位置的平均压强和标准偏差的计算。附图中，相同的附图标记始终表示类似但不必是相同的元件。具体实施例方式下面，将介绍本专利技术的说明性实施例和各个方面。为清楚起见，实际应用的并非所有的特征都在本说明书中介绍。显然可以理解的是，在任何这样一个实际实施例的开发中，必须进行大量的专门用途的选择，从而实现开发者的具体目的，诸如服从于相关系统和相关行业的限制，这将使得一种应用于另一种之间相差甚多。然而，可以理解的是，这种开发努力会比较复杂且费时，但仍然不失为对于从本公开受益的本领域技术人员的一种例行保证。本专利技术关注于声学工具的声学接收器与安装于声学工具上的声学接收器的校准。如上所述，现有技术中，声学接收器是从工具上分离开地且在大气条件下校准。现有技术校准由于接收器在工具上的最终定位和从工具上分离后无法精确估计的其它因素而进行了妥协。本专利技术提供了用于在原位校准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预备用于钻孔测井的声学工具（１０２）的方法，包括在多个声学接收器（１１２）安装于声学工具（１０２）的情况下校准该多个声学接收器（１１２）。

【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：费尔南多加西亚奥萨纳，池上彻，
申请(专利权)人：石油研究和发展公司，
类型：发明
国别省市：AN[菏属安的列斯群岛]