一种交叉偶极子各向异性快速反演方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种交叉偶极子各向异性快速反演方法及系统，所述方法，包括：对待处理数据进行预处理；待处理数据包括四分量数据；旋转待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角

A fast inversion method and system for cross dipole anisotropy

The present invention relates to a fast inversion method and system for cross-dipole anisotropy. The method includes: preprocessing the processed data, including four-component data, and rotating the processed data to obtain an azimuth angle of 45 degrees with the azimuth of fast shear wave or slow shear wave.

【技术实现步骤摘要】
一种交叉偶极子各向异性快速反演方法及系统
本专利技术涉及应用地球物理测井
，特别涉及一种交叉偶极子各向异性快速反演方法及系统。
技术介绍
探测地层的各向异性对非常规油气开发有重要的作用，地层的各向异性成因有两大类：一类由地层本身的定向裂缝或者交互层理引起，一类是由偏置的地应力引起，因此识别地层的各向异性可以探测地层的裂缝或所受的地应力。现阶段，在测井中一般采用交叉偶极子所测量的四分量数据通过反演得到地层的各向异性参数：包括快慢横波时差以及快横波或慢横波的方位角。反演的方法一般采用Alford旋转或三参数同时反演的波形匹配方法。旋转方法由于在微弱各向异性地层下存在90°的不确定性，一般较少采用。波形匹配方法虽然可以获取比较稳定的结果，但由于是三个参数联合反演，特别是由于需要对一个非线性比较强的函数进行全局优化，效率一般较低，结果也可能不稳定。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术是在综合考虑横向各向同性地层下四分量的波形特征基础上，提出了一种交叉偶极子各向异性快速反演方法及系统，将现有的三参数联合反演变为三步反演方法，每一步反演一个参数，既提高了反演的速度，也增强了结果的稳定性。第一方面，本专利技术提供了一种交叉偶极子各向异性快速反演方法，包括：对待处理数据进行预处理；所述待处理数据包括四分量数据；旋转所述待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角利用所述方位角当为快横波方位时，将θ带入旋转公式，得到快横波波形和慢横波波形；将所述快横波波形和所述慢横波波形用于快慢横波慢度差反演，通过波形匹配原理，得到快慢横波慢度差δs；将所述慢横波波形阵列用于慢横波慢度反演，通过线性预测理论，得到慢横波慢度s2。优选地，所述旋转所述待处理数据，构建目标函数Esita：其中，和为将所述四分量数据旋转角度得到的同向分量。优选地，所述将所述快横波波形和所述慢横波波形用于快慢横波慢度差反演，通过波形匹配原理，构建目标函数Eds：其中，δs表示快慢横波慢度差，FP表示快横波波形，SP表示慢横波波形，zm表示声波到第m个接收器沿井壁传播距离，m表示接收器位置。优选地，包括：当所述目标函数的最小值出现在正值处，则θ指向快横波方位；当所述目标函数的最小值出现在负值处，则θ指向慢横波方位，令θ＝θ+90°来指向快横波方位，且将快横波波形与慢横波波形对换。优选地，所述慢横波波形阵列用于慢横波慢度反演，通过线性预测理论，构建目标函数Es2：其中，s2表示遍历的慢横波慢度，d表示接收器间隔。优选地，所述快慢横波慢度差δs与慢横波慢度s2结合，得到各向异性大小为：ani＝δs/s2。优选地，所述角度θ在处理实际测井数据时，需要加上仪器旋转角AZ来确定所述快横波方位。优选地，所述采用线性预测理论，包括，利用第n道的波形来预测第m道的波形，通过每一道上的实际波形与预测波形进行比较，来反演慢横波的慢度。第二方面，本专利技术提供了一种交叉偶极子各向异性快速反演系统，包括：对待处理数据进行预处理；所述待处理数据包括四分量数据；旋转所述待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角利用所述方位角当为快横波方位时，将θ带入旋转公式，得到快横波波形和慢横波波形；将所述快横波波形和所述慢横波波形用于快慢横波慢度差反演，通过波形匹配原理，得到快慢横波慢度差δs；将所述慢横波波形阵列用于慢横波慢度反演，通过线性预测理论，得到慢横波慢度s2。本专利技术通过将三参数联合反演改为三参数分步反演，加快了反演速度；该反演方案中全部采用遍历反演，不存在参数依赖性，结果更加稳定可靠；在快横波方位反演中，方位单独进行反演，相较于三参数联合反演中利用对角度求导的辅助波形来增加角度灵敏度，角度在反演中比例加重，反演得到的快横波方位更具有可信度；在线性预测滤波的过程中，充分利用了阵列波形数据，加大声波信息的重复率，从而有效抑制噪声影响，改进慢度反演精度。附图说明图1为本专利技术环向异性地层中的横波测量原理；图2为本专利技术实施例一提供的交叉偶极子各向异性快速反演方法的流程图；图3(a)为本专利技术实施例一提供的弱各向异性下四分量数据加噪后第一列波形；图3(b)为本专利技术实施例一提供的弱各向异性下反演三个目标函数曲线，从左到右依次为反演45°角曲线、快慢横波慢度差曲线和慢横波慢度曲线；图4(a)为本专利技术实施例一提供的强各向异性下四分量数据加噪后第一列波形；图4(b)为本专利技术实施例一提供的强各向异性下反演三个目标函数曲线，从左到右依次为反演45°角曲线、快慢横波慢度差曲线和慢横波慢度曲线；图5为本专利技术实施例二提供的X4202米深度的预处理后的同向分量XX和YY波形；图6为本专利技术实施例二提供的反演实际测井数据时X4202米深度三个目标函数曲线，从左到右依次为反演45°角曲线、快慢横波慢度差曲线和慢横波慢度曲线；图7为本专利技术实施例二提供的X4202米深度分步反演得到的快横波波形和慢横波波形。具体实施方式为使本专利技术实施例的技术方案以及优点表达的更清楚，下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1为本专利技术环向异性地层中的横波测量。如图1所示，交叉偶极子测量得到的四分量数据中包括两个同向分量XX和YY(X/Y方向发射X/Y方向接收)和两个交叉分量XY和YX(X/Y方向发射Y/X方向接收)。本专利技术的各向异性反演方法是针对四分量数据，利用各向异性的三个参数分步反演，快速可靠地反演各向异性的大小和方位。为检测三参数分步反演方法在不同程度各向异性情况下的稳定性和可靠性，实例一，利用时域有限差分方法数值模拟了环向各向异性ani＝0.5％和ani＝25％两种地层下的四分量数据。地层参数如表1所示(因为限定了快横波方位在0～180°，所以快横波方位为171°)：表1有限差分模拟中各向异性地层参数图2为本专利技术实施例提供的交叉偶极子各向异性快速反演方法的流程图。如图2所示，本专利技术提出了一种交叉偶极子各向异性快速反演方法，具体实现步骤如下：步骤S201，对待处理数据进行预处理；待处理数据包括四分量数据。具体地，数据预处理包括去增益(必要时)、滤波(必要时)和计算处理窗口即加窗。为了考虑反演方法抗噪能力，对有限差分数值模拟得到的环向各向异性地层的四分量数据进行加噪后再进行后续的反演。两地层加噪后信噪比SNR＝10，加噪后的四分量波形如图3(a)和图4(a)所示。在实例一中，预处理不需要进行去增益和滤波。步骤S202，旋转待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角具体地，根据各向异性的极化效应导致的横波分裂，声源发出的横波分裂时将波形投影到快慢主轴方向，接收器接收时从主轴方向再次投影到X和Y方向。经过在地层中传播以及两次投影，接收器接收到的两个同向分量XX/YY可以表示如下：其中，θ为声源与快横波方位之间的夹角，S(t)为声源波形，s1和s2分别为快横波慢度和慢横波慢度，z为声波沿井壁传播距离。由式(1)可知，当θ＝45°时，XX、YY分别为：所以在与快横波方位夹角45°的方位，同向分量XX＝YY。为与测量的四分量数据区分，旋转得到的其他方位的同向分量记为和为旋转角度。由以下公式得到：据此在确定快横波方位角时，我们可以首先利用两个同向分量和差值最小来得到与快横波方位夹角45°的角度再对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交叉偶极子各向异性快速反演方法，其特征在于，包括：对待处理数据进行预处理；所述待处理数据包括四分量数据；旋转所述待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角

【技术特征摘要】
1.一种交叉偶极子各向异性快速反演方法，其特征在于，包括：对待处理数据进行预处理；所述待处理数据包括四分量数据；旋转所述待处理数据，得到与快横波或慢横波方位成45°角的方位角利用所述方位角当为快横波方位时，将θ带入旋转公式，得到快横波波形和慢横波波形；将所述快横波波形和所述慢横波波形用于快慢横波慢度差反演，通过波形匹配原理，得到快慢横波慢度差δs；将所述慢横波波形阵列用于慢横波慢度反演，通过线性预测理论，得到慢横波慢度s2。2.根据权利要求1所述的交叉偶极子各向异性快速反演方法，其特征在于，所述旋转所述待处理数据，构建目标函数Esita：其中，和为将所述四分量数据旋转角度得到的同向分量。3.根据权利要求1所述的交叉偶极子各向异性快速反演方法，其特征在于，所述将所述快横波波形和所述慢横波波形用于快慢横波慢度差反演，通过波形匹配原理，构建目标函数Eds：其中，δs表示快慢横波慢度差，FP表示快横波波形，SP表示慢横波波形，zm表示声波到第m个接收器沿井壁传播距离，m表示接收器位置。4.根据权利要求3所述的交叉偶极子各向异性快速反演方法，其特征在于，包括：当所述目标函数的最小值出现在正值处，则θ指向快横波方位；当所述目标函数的最小值出现在负值处，则θ指向慢横波方位，令θ＝θ+90°来指向快横波方位，且将快横波波形与...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈浩，宋云红，王秀明，张晋言，许孝凯，翟勇，
申请(专利权)人：中国科学院声学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11