LWF存储式声波测井首波检测方法技术

本发明专利技术公开了一种LWF存储式声波测井首波检测方法，包括步骤：一、获取测井声波波形数据；二、声波波形处理：201、确定首波检测起始采样点s

Head wave detection method for LWF storage acoustic logging

The invention discloses a LWF storage type acoustic logging head wave detection method, which comprises the following steps: 1. Acquiring acoustic wave data of logging sound; two, processing acoustic wave; 201 determining initial wave detection initial sampling point s;

【技术实现步骤摘要】
LWF存储式声波测井首波检测方法
本专利技术涉及声波检测
，具体为LWF存储式声波测井首波检测方法。
技术介绍
随着油田勘探开发进程的加快推进，水平井、大位移井、大斜度井及复杂井日益增多，钻井速度也大大提升，井况复杂和井眼不规则等问题严重制约着传统电缆测井取全取准资料。钻杆输送无电缆测井(LWF)是近年发展的新技术，它摒弃了传统测井中的电缆，有效地解决了水平井、大位移井、大斜度井及复杂井采用钻具输送测井所带来的成本高、耗时长、风险大等问题，已成为水平井、大位移井、大斜度井及复杂井的主要测井方法，但是在实际生产中，一方面，水平井、大位移井和大斜度井的井况复杂，钻杆会左右晃动，测井仪器无法完全处于居中状态，会导致声波测井仪器接收到的波形幅度差异较大，且噪声幅度大于纵波幅度。另一方面，由于井眼大，仪器直径小，发射能量小，同时结合储层等诸多因素导致声波测井仪器接收的波形失真严重，噪声影响极大、跳变严重。同时，常规设置门限检测首波的方法，结果严重失真，大部分情况必须采用人工手动选取首波到时，处理速度慢，效率低，准确率受人为因素影响较大。因此，急需研究适应性强的首波检测方法，提高生产效率及数据可靠性。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种LWF存储式声波测井首波检测方法，其设计新颖合理，结合时间域上波形失真的调整以及纵向深度域上时差突变的调整进行首波检测，方法能够实时、快速、自动的获取地层声波首波到时，实用性强，便于推广使用。本专利技术是通过以下技术方案来实现：本专利技术LWF存储式声波测井首波检测方法，包括以下步骤：步骤一，获取测井声波波形数据：采用声波测井仪器(1)且按照定时器(2)预先设定接收波形的记录时间T和每个所述记录时间T内采样点数N，获取测井不同深度位置的各记录时间T的波形数据，并传输至微控制器(3)，微控制器(3)将获取的各记录时间T的波形数据存储在存储器(4)中，微控制器(3)上连接有通信模块(5)，N为正整数；所述声波测井仪器(1)安装在伸入到测井井眼内的钻杆的前端，通过安装在井上的计算机(6)驱动钻杆拖动控制装置(7)，钻杆拖动控制装置(7)带动所述钻杆上移实现所述测井井眼内深度域上测井声波波形数据的获取；步骤二，声波波形处理：计算机(6)通过通信模块(5)获取存储器(4)中保存的波形数据，对步骤一中声波测井仪器(1)在各记录时间T获取的波形数据分别进行处理，各记录时间T获取的波形数据的处理方法均相同；分别为，首先确定首波检测起始采样点sx的范围，然后确定首波检测起始采样点sx，再次首波检测起始采样点sx后的负峰位置提取，第四确定首波负峰位置，最后完成深度域上测井声波波形数据的首波检测，形成首波负峰序列ti；步骤三，调整深度域上所述测井声波波形数据的首波异常点，首先确定首波序列节，然后进行首波异常点的替换，最后完成深度域上首波异常点调整过程。优选的，步骤一中所述声波测井仪器(1)包括声波发射器和用于接收所述声波发射器无线声波信号的声波接收器，所述声波发射器和所述声波接收器均设置在所述钻杆的前端的连杆上，所述声波接收器位于所述声波发射器上方布设。优选的，步骤二中，对任一记录时间T获取的波形数据进行处理时，具体过程如下：步骤201，确定首波检测起始采样点sx的范围：s1≤sx≤s2，其中，s1为采样点数N中第s1个采样点，s2为采样点数N中第s2个采样点，sx为介于第s1个采样点和第s2个采样点之间的第sx个采样点，s1、sx和s2均为正整数且s1≤s2≤N，第s1个采样点对应的采样时刻为第s2个采样点对应的采样时刻为第sx个采样点对应的采样时刻为在记录时间T的时间域上，排除记录时间T中首先获得的直达波波形数据，第s1个采样点之前采集的采样点为直达波波形数据，直达波波形数据采样点数量为s1-1个；步骤202，确定首波检测起始采样点sx，具体过程如下：步骤A1，选择采样点滑动窗口n进行y(k)＝a+bx(k)线性拟合，其中，n为正整数且0＜n≤s2-s1+1，x(k)为滑动窗口n内第k个采样点对应的时间，y(k)为x(k)采样点处的数值，a和b为滑动窗口n内线性拟合系数，k＝1、2、……、n；步骤A2，根据公式计算滑动窗口n内拟合系数a和b；步骤A3，根据公式计算滑动窗口n内所有采样点偏离拟合直线y(k)＝a+bx(k)的方差var；步骤B，多次重复步骤A1，直至完成第s1个采样点到第s2个采样点上所有滑动窗口n内采样点的方差var；步骤C，确定最小方差varmin，计算机(6)对步骤B中所有方差var进行比较，最小方差varmin的值对应的采样点为首波检测起始采样点sx；步骤203，首波检测起始采样点sx后的负峰位置提取：计算机(6)对首波检测起始采样点sx至所述记录时间T内第N个采样点的前后两个采样点数值进行比较，当任一采样点的数值均小于与其相邻的前后两个采样点的数值时，判断此采样点为负峰点，提取所有负峰位置并保存在存储器(4)中；步骤204，确定首波负峰位置：通过计算机(6)选定首波负峰的偏离门槛值Vs，步骤203中提取的所有负峰位置中第一个超过所述偏离门槛值Vs的负峰位置确定为首波负峰位置，确定的所述首波负峰位置对应的采样时刻为t，步骤205，多次重复步骤201，通过钻杆拖动控制装置(7)带动所述钻杆等间距上移，对下一记录时间T获取的波形数据进行处理，直至完成深度域上所述测井声波波形数据的首波检测，形成首波负峰序列ti，其中，i＝1、2、……、m，m为深度域上的测井位置序列且m为正整数，L为测井深度，Δl为所述钻杆上移的等间距。进一步，步骤201中所述首波检测起始采样点sx的范围的经验值满足：10≤sx≤45。进一步，步骤A1中所述采样点滑动窗口n的取值为9。进一步，步骤204中所述首波负峰的偏离门槛值Vs取值为180。进一步，步骤3的具体过程如下：步骤301，确定首波序列节：通过计算机(6)对步骤205中所述首波负峰序列ti中相邻两个首波负峰的采样时刻进行比值计算，连续深度域上至少三个首波负峰的采样时刻比值γi满足：0.9≤γi≤1.08时，得到每个首波的采样时刻均正确的首波序列节，其中，所述首波序列节的数量为多个，相连两个所述首波序列节之间的首波异常点的数量为一个或多个，连续深度域上相邻的两个首波负峰的采样时刻比值γi不满足：0.9≤γi≤1.08时，存在故障状态下的首波异常点，且所述首波异常点离散在相邻的两个所述首波序列节之间；所述故障状态包括井眼中扩径故障、缩径故障和地层垮塌故障，当发生扩径故障或地层垮塌故障时，声波到测井井眼中岩层的传输距离变长，首波异常点的首波负峰延迟出现，两个首波负峰的采样时刻比值γi＞1.08；当发生缩径故障时，声波到测井井眼中岩层的传输距离变短，首波异常点的首波负峰提前出现，两个首波负峰的采样时刻比值γi＜0.9；步骤302，首波异常点的替换，过程如下：步骤Ⅰ，判断两个所述首波序列节之间的首波异常点的数量的奇偶性：当计算机(6)根据步骤301中统计得到的两个所述首波序列节之间的首波异常点的数量为偶数时，执行步骤Ⅱ；当计算机(6)根据步骤301中统计得到的两个所述首波序列节之间的首波异常点的数量为奇数时，执行步骤Ⅲ；步骤Ⅱ，偶数个首波异本文档来自技高网...

【技术保护点】
LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，获取测井声波波形数据：采用声波测井仪器(1)且按照定时器(2)预先设定接收波形的记录时间T和每个所述记录时间T内采样点数N，获取测井不同深度位置的各记录时间T的波形数据，并传输至微控制器(3)，微控制器(3)将获取的各记录时间T的波形数据存储在存储器(4)中，微控制器(3)上连接有通信模块(5)，N为正整数；所述声波测井仪器(1)安装在伸入到测井井眼内的钻杆的前端，通过安装在井上的计算机(6)驱动钻杆拖动控制装置(7)，钻杆拖动控制装置(7)带动所述钻杆上移实现所述测井井眼内深度域上测井声波波形数据的获取；步骤二，声波波形处理：计算机(6)通过通信模块(5)获取存储器(4)中保存的波形数据，对步骤一中声波测井仪器(1)在各记录时间T获取的波形数据分别进行处理，各记录时间T获取的波形数据的处理方法均相同；分别为，首先确定首波检测起始采样点s

【技术特征摘要】
1.LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，获取测井声波波形数据：采用声波测井仪器(1)且按照定时器(2)预先设定接收波形的记录时间T和每个所述记录时间T内采样点数N，获取测井不同深度位置的各记录时间T的波形数据，并传输至微控制器(3)，微控制器(3)将获取的各记录时间T的波形数据存储在存储器(4)中，微控制器(3)上连接有通信模块(5)，N为正整数；所述声波测井仪器(1)安装在伸入到测井井眼内的钻杆的前端，通过安装在井上的计算机(6)驱动钻杆拖动控制装置(7)，钻杆拖动控制装置(7)带动所述钻杆上移实现所述测井井眼内深度域上测井声波波形数据的获取；步骤二，声波波形处理：计算机(6)通过通信模块(5)获取存储器(4)中保存的波形数据，对步骤一中声波测井仪器(1)在各记录时间T获取的波形数据分别进行处理，各记录时间T获取的波形数据的处理方法均相同；分别为，首先确定首波检测起始采样点sx的范围，然后确定首波检测起始采样点sx，再次首波检测起始采样点sx后的负峰位置提取，第四确定首波负峰位置，最后完成深度域上测井声波波形数据的首波检测，形成首波负峰序列ti；步骤三，调整深度域上所述测井声波波形数据的首波异常点，首先确定首波序列节，然后进行首波异常点的替换，最后完成深度域上首波异常点调整过程。2.根据权利要求1所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤一中所述声波测井仪器(1)包括声波发射器和用于接收所述声波发射器无线声波信号的声波接收器，所述声波发射器和所述声波接收器均设置在所述钻杆的前端的连杆上，所述声波接收器位于所述声波发射器上方布设。3.根据权利要求1所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤二中，对任一记录时间T获取的波形数据进行处理时，具体过程如下：步骤201，确定首波检测起始采样点sx的范围：s1≤sx≤s2，其中，s1为采样点数N中第s1个采样点，s2为采样点数N中第s2个采样点，sx为介于第s1个采样点和第s2个采样点之间的第sx个采样点，s1、sx和s2均为正整数且s1≤s2≤N，第s1个采样点对应的采样时刻为第s2个采样点对应的采样时刻为第sx个采样点对应的采样时刻为在记录时间T的时间域上，排除记录时间T中首先获得的直达波波形数据，第s1个采样点之前采集的采样点为直达波波形数据，直达波波形数据采样点数量为s1-1个；步骤202，确定首波检测起始采样点sx，具体过程如下：步骤A1，选择采样点滑动窗口n进行y(k)＝a+bx(k)线性拟合，其中，n为正整数且0＜n≤s2-s1+1，x(k)为滑动窗口n内第k个采样点对应的时间，y(k)为x(k)采样点处的数值，a和b为滑动窗口n内线性拟合系数，k＝1、2、……、n；步骤A2，根据公式计算滑动窗口n内拟合系数a和b；步骤A3，根据公式计算滑动窗口n内所有采样点偏离拟合直线y(k)＝a+bx(k)的方差var；步骤B，多次重复步骤A1，直至完成第s1个采样点到第s2个采样点上所有滑动窗口n内采样点的方差var；步骤C，确定最小方差varmin，计算机(6)对步骤B中所有方差var进行比较，最小方差varmin的值对应的采样点为首波检测起始采样点sx；步骤203，首波检测起始采样点sx后的负峰位置提取：计算机(6)对首波检测起始采样点sx至所述记录时间T内第N个采样点的前后两个采样点数值进行比较，当任一采样点的数值均小于与其相邻的前后两个采样点的数值时，判断此采样点为负峰点，提取所有负峰位置并保存在存储器(4)中；步骤204，确定首波负峰位置：通过计算机(6)选定首波负峰的偏离门槛值Vs，步骤203中提取的所有负峰位置中第一个超过所述偏离门槛值Vs的负峰位置确定为首波负峰位置，确定的所述首波负峰位置对应的采样时刻为t，步骤205，多次重复步骤201，通过钻杆拖动控制装置(7)带动所述钻杆等间距上移，对下一记录时间T获取的波形数据进行处理，直至完成深度域上所述测井声波波形数据的首波检测，形成首波负峰序列ti，其中，i＝1、2、……、m，m为深度域上的测井位置序列且m为正整数，L为测井深度，Δl为所述钻杆上移的等间距。4.按照权利要求3所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤201中所述首波检测起始采样点sx的范围的经验值满足：10≤sx≤45。5.按照权利要求3所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤A1中所述采样点滑动窗口n的取值为9。6.按照权利要求3所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤204中所述首波负峰的偏离门槛值Vs取值为180。7.根据权利要求3所述的LWF存储式声波测井首波检测方法，其特征在于：步骤三的具体过程如下：步骤301，确定首波序列节：通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃禄，田方，仵杰，黄蓉，郑昊，何旭，平朋勃，王红发，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团测井有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11