一种确定地质层中井筒性质的方法技术

本发明专利技术提供了一种确定地质层中井筒性质的方法，包括以下步骤：获取声波波形数据，标准化声波波形，工作流反转处理，参数输出。本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术提供的一种确定地质层中井筒性质的方法适用于目前更常用的钻孔泥浆中更大、更厚的套管声衰减；不会受到井筒环境对声波性能影响，提高了评价的准确性；可以确定并输出准确的套管厚度、环形充填材料的声阻抗和泥浆的声阻抗等数据。

A method to determine the properties of wellbore in geological layer

【技术实现步骤摘要】
一种确定地质层中井筒性质的方法
本专利技术属于井筒作业
，涉及一种利用声波井筒数据确定地下地层特征的技术，具体涉及一种利用套管后环空声阻抗的共振反演确定地质层中井筒性质的方法。
技术介绍
井筒是指采矿、修建长隧道和地下铁道时开凿的联系地面和地下巷道的通道。完井时，套管或管柱通常设置在井筒中，在套管与地层之间的环形空间中设置环空充填材料(例如水泥)，其目的之一是将产油层和产气层相互分离，并将其与含水地层分离。如果水泥不能提供一个区域与另一个区域的隔离，压力下的流体可能从一个区域迁移到另一个区域，从而降低生产效率，而且向含水层迁移的碳氢化合物在环境和经济上都是不可取的。因此，可靠地评价环空含量对于确定不同地层的纬向隔离度具有重要意义。声波评价通常用于确定水泥是否在钻井穿过的地层之间提供水力分区隔离作用。某些声学测量，如超声脉冲回波测量，在水泥评价中得到了广泛的应用，其通过提供高方位角和轴向分辨率的套管附近环空材料的有效声阻抗，从而评价水泥特性和地带性隔震。例如，超声脉冲回波工具可以将宽带脉冲(通常在200～700kHz之间)传输到套管壁，以激发套管中的厚度谐振模式，可以使用建模技术来估算环形声阻抗来处理所获取的信号。然而，这些传统的方法更适用于较薄的套管(例如，薄于12毫米的套管)，但不适用于目前更常用的钻孔泥浆中更大、更厚的套管声衰减，因为这种井筒环境会影响声波性能，从而降低对水泥评价的准确性。因此需要开发一种确定地质层中井筒性质的方法，使其能够适用于目前常用于钻孔泥浆中的较大、较厚的套管的检测，并且提供准确、可靠地环空含量评价数据。
技术实现思路
本专利技术提供了一种确定地质层中井筒性质的方法，此方法是利用套管后环空声阻抗共振反演的方式实现的，利用声波波形共振尾迹中的信息，教导改进了对井中环空物质的研究。涉及对声波波形进行规范的工作流程，以使归一化波形在其频谱中具有清晰的共振陷波，并将参考波形与归一化波形匹配；在识别匹配参考波形之前，利用迭代反演方法处理匹配波形，以便更准确地估计环形充填材料声阻抗、泥浆声阻抗和套管厚度等井筒参数。一种确定地质层中井筒性质的方法，包括以下步骤：(1)获取声波波形数据：从声波测井仪获取声波数据，具体为从部署在泥浆、套管和环形填充材料的井筒中的声波测井仪中输入一个或多个由反射声波组成的声波波形数据；其中所述声波测井仪为脉冲回波测井仪；(2)标准化声波波形：用归一化工作流程对所述声波波形数据进行规范化处理，得到归一化波形；(3)工作流反转处理：依据已知的井筒参数通过查表，查阅参考波数据库，使用参考波发生器、模型、波形合成器或其组合的方式形成参考波形；之后将所述归一化波形与所述参考波形采用相同的方式进行拟合，使两个波形具有实际意义；之后将拟合归一化波形与拟合参考波形进行波形比较，如果波形匹配则输出最佳拟合参考波；如果不匹配，则在比较的基础上，采用迭代反演示的方法产生一个新的拟合参考波，并将所述拟合归一化波与所述新的拟合参考波进行迭代比较，直到确定最佳拟合参考波为止；(4)参数输出：根据所述最佳拟合参考波，确定并输出井筒参数。进一步的，步骤(2)所述归一化工作流程为：将声波波形数据转换为频域，产生波谱；从所述波谱中估计镜面波谱；用所述镜面波谱对所述波谱进行归一化，得到归一化频谱；利用朔造频谱，对归一化频谱再次进行归一化处理，得到朔造波形；将所述朔造波形转换为时域，从而得到归一化波形；其中所述从波谱估计镜面波谱包括使用与井筒有关的先验知识；所述井筒包括套管，套管与地层之间环形填充材料，套管与声波测井工具之间的泥浆。进一步的，步骤(3)所述参考波形包括根据初始套管厚度估计产生的参考波形。进一步的，步骤(3)所述新的拟合后参考波参包括迭代调整套管厚度后预估的参考波形，迭代调整泥浆声阻抗后预估的参考波形，迭代调整环形填充材料声阻抗后预估的参考波形，迭代调整泥浆声阻抗和环形声阻抗后预估的参考波形。进一步的，步骤(3)所述拟合的方式包括使用log-Hilbert变换，频率转换。进一步的，所述频率转换的具体方法为，对所述参考波形和归一化波形应用第一个窗口，从而产生第一个加窗参考波形和第一个加窗归一化波形；对所述参考波形和归一化波形应用第二个窗口，从而产生第二个加窗参考波形和第二个加窗归一化波形；将所述第一个加窗参考波形、第二个加窗参考波形以及第一个加窗归一化波形、第二个加窗归一化波形转换成频域，从而产生第一参考频谱、第二参考频谱、第一归一化频谱和第二归一化频谱；将所述第一参考频谱与第一归一化频谱相匹配，以确定第一个最佳拟合参考频谱；将第二参考频谱与第二归一化频谱相匹配，以确定第二个最佳拟合参考频谱；以及基于第一参考频谱与第二参考频谱的相交来确定环形填充材料的声阻抗和泥浆的声阻抗。进一步的，步骤(4)所述输出参数包括套管厚度T、环形充填材料声阻抗Za和泥浆声阻抗Zm。进一步的，所述方法可使用一种非暂时性计算机可读介质存储计算机可执行指令来完成，整个过程需要至少一个处理器来执行。进一步的，所述步骤(2)可通过至少一个非暂时性计算机可读介质存储计算机可执行指令来完成；所述步骤(3)可通过至少一个非暂时性计算机可读介质存储计算机可执行指令来完成；所述步骤(4)可通过至少一个非暂时性计算机可读介质存储计算机可执行指令来完成。进一步的，环形填充材料可以是水泥、树脂等。本专利技术的有益效果在于：①本专利技术提供的一种确定地质层中井筒性质的方法适用于目前更常用的钻孔泥浆中更大、更厚的套管声衰减。②本专利技术提供的一种确定地质层中井筒性质的方法不会受到井筒环境对声波性能影响，提高了评价的准确性。③本专利技术提供的一种确定地质层中井筒性质的方法对套管厚度、环形充填材料的声阻抗和泥浆的声阻抗等数据的估计，显示出比现有技术更高的准确性。④本专利技术提供的一种确定地质层中井筒性质的方法可以确定并输出准确的套管厚度、环形充填材料的声阻抗和泥浆的声阻抗等数据。附图说明图1是对比实施例1评估水泥安装和井筒的分区隔离的系统示意图；图2是对比实施例1获取脉冲回波声水泥评价数据的声波测井仪工作流程示意图；图3是对比实施例1获取沥青捕捉声水泥评价数据的声波测井仪工作流程示意图；图4是对比实施例1在填充和自由管道条件下在套管井筒中的声波测井仪器的横截面表示和声响应衰减的相应表示示意图；图5是本专利技术的一种确定地质层中井筒性质的方法的流程示意图；图6是图5中标准化声波波形步骤的具体工作流程示意图；图7是图6中的规范化处理的工作流程示意图；图8是本专利技术的实施例1一种确定地质层中井筒性质的方法用于估计套管厚度的工作流程示意图；图9是图8中的工作流反转处理过程示意图；图10是本专利技术的实施例2一种确定地质层中井筒性质的方法估计声阻抗的工作流程示意图；图11是图10的工作流反转处理过程使用的原理示意图；图11中的11-1表示归一化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种确定地质层中井筒性质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n(1)获取声波波形数据：从声波测井仪获取声波数据，具体为从部署在泥浆、套管和环形填充材料的井筒中的声波测井仪中输入一个或多个由反射声波组成的声波波形数据；其中所述声波测井仪为脉冲回波测井仪；/n(2)标准化声波波形：用归一化工作流程对所述声波波形数据进行规范化处理，得到归一化波形；/n(3)工作流反转处理：依据已知的井筒参数通过查表，查阅参考波数据库，使用参考波发生器、模型、波形合成器或其组合的方式形成参考波形；之后将所述归一化波形与所述参考波形采用相同的方式进行拟合，使两个波形具有实际意义；之后将拟合归一化波形与拟合参考波形进行波形比较，如果波形匹配则输出最佳拟合参考波；如果不匹配，则在比较的基础上，采用迭代反演示的方法产生一个新的拟合参考波，并将所述拟合归一化波与所述新的拟合参考波进行迭代比较，直到确定最佳拟合参考波为止；/n(4)参数输出：根据所述最佳拟合参考波，确定并输出井筒参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种确定地质层中井筒性质的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)获取声波波形数据：从声波测井仪获取声波数据，具体为从部署在泥浆、套管和环形填充材料的井筒中的声波测井仪中输入一个或多个由反射声波组成的声波波形数据；其中所述声波测井仪为脉冲回波测井仪；
(2)标准化声波波形：用归一化工作流程对所述声波波形数据进行规范化处理，得到归一化波形；
(3)工作流反转处理：依据已知的井筒参数通过查表，查阅参考波数据库，使用参考波发生器、模型、波形合成器或其组合的方式形成参考波形；之后将所述归一化波形与所述参考波形采用相同的方式进行拟合，使两个波形具有实际意义；之后将拟合归一化波形与拟合参考波形进行波形比较，如果波形匹配则输出最佳拟合参考波；如果不匹配，则在比较的基础上，采用迭代反演示的方法产生一个新的拟合参考波，并将所述拟合归一化波与所述新的拟合参考波进行迭代比较，直到确定最佳拟合参考波为止；
(4)参数输出：根据所述最佳拟合参考波，确定并输出井筒参数。


2.根据权利要求1所述一种确定地质层中井筒性质的方法，其特征在于：步骤(2)所述归一化工作流程为：将声波波形数据转换为频域，产生波谱；从所述波谱中估计镜面波谱；用所述镜面波谱对所述波谱进行归一化，得到归一化频谱；利用朔造频谱，对归一化频谱再次进行归一化处理，得到朔造波形；将所述朔造波形转换为时域，从而得到归一化波形；其中所述从波谱估计镜面波谱包括使用与井筒有关的先验知识；所述井筒包括套管，套管与地层之间环形填充材料，套管与声波测井工具之间的泥浆。


3.根据权利要求1所述一种确定地质层中井筒性质的方法，其特征在于：步骤(3)所述参考波形包括根据初始套管厚度估计产生的参考波形。


4.根据权利要求1所述一种确定地质层中井筒性质的方法，其特征在于：步骤(3)所述新的拟合后参考波参包括迭代调整套管厚度后预估的参考波形，迭代调整泥浆声阻抗后预估的参考波形，迭代调整环形填充材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜霄，周静，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61