【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及测井数据质量评估领域，尤其涉及一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。
技术介绍
1、在石油勘探开发过程中固井质量评价是一个重要的步骤，关乎到油气资源的安全高效生产。声波测井是最为重要的固井质量评价技术之一，按照声波测井仪器声源发射的声波频段不同可以将声波测井分为声波测井(声源主频在20khz以下)和超声波测井(声源主频在200khz以上)。
2、20世纪50年代，基于声波的固井质量评价方法就已经开始应用在实际中，但由于声波的分辨率较低，给出的固井质量评估结果比较模糊，并且只能根据首波的幅度定性评价固井质量因而后续又发展出了基于超声波频段的超声波固井质量评价方法。得益于其上搭载的聚焦换能器，超声波测井仪器能够提供较高环向分辨率的固井质量评价结果。且随着信号处理技术的逐渐进步，人们可以利用超声波测井仪器中记录的脉冲回波信号定量反演水泥声阻抗。因此，基于超声脉冲回波的固井质量评价方法逐渐成为主流。
3、目前各大油田服务公司都研发了各自的超声波固井质量评价仪器，该类仪器一般搭载一个可以360度旋转的超声波聚焦换能器以实现对井下360度的全方位探测。一般该类仪器的角度分辨率可以达到5度甚至更高，因而数据采集能力较强。
4、在某些情况下，测井仪器记录到的测井数据可能质量比较差，如果这些存在质量问题的数据进入到后续的数据解释阶段会影响最终的解释结果，因而测井数据质量评估尤为重要。早期的数据质量评估很大程度上依赖于具有相关背景知识的技术人员，然而这会导致数据质量评估的过程效率低且带有一定的
5、基于数据驱动的质量评估方法在一定程度上可以提高质量评估的效率，但是该方法只适合评估简单的一维测井数据，而测井数据的种类较多，尤其是对于测井波形来说数据特点较为复杂，需要考虑到其特殊的物理意义和用途，这需要我们在深入了解测井数据的基础上发展有针对性的数据质量评估方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。本专利技术的方案为
2、一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，包括：
3、步骤s1：按照信号的最大值对信号进行幅度归一化；
4、步骤s2：利用小波变换将时域信号转换至时频域，得到时频谱；
5、步骤s3：按照时频谱幅度的最大值对时频谱进行归一化；
6、步骤s4：设置阈值对归一化的时频谱进行二值化操作；
7、步骤s5：根据二值化后的时频谱自动确定一个面积最小的能够完全覆盖二值化后的时频谱的矩形区域；
8、步骤s6：计算矩形区域内时频谱值为1的比例α；
9、步骤s7：根据模拟波形确定阈值。
10、具体地，所述步骤s1中的信号幅度归一化的过程包括：
11、
12、其中，wave(t)＝{wave(1),wave(2),wave(3),…wave(n)}，wave′(t)为归一化后信号的幅度，max(abs(wave(t)))为该信号序列最大幅度。
13、具体地，所述步骤s2中时频变换计算过程包括：
14、wf＝cwt(wave′(t))#
15、其中wf为计算得到的时频信息，cwt为计算连续小波变换。
16、具体地，所述步骤s3中时频谱进行归一化包括：
17、
18、其中wf′为计算得到的归一化时频谱信息，max(abs(wf))为信号时频谱最大值。具体地，所述步骤s4包括：
19、
20、其中，wf″为二值化之后的信号时频谱，a为预设置的阈值。
21、具体地，所述步骤s5中自动确定一个面积最小的能够完全覆盖二值化后的时频谱的矩形区域包括：得到信号时频谱每个维度的长度，设时频谱为一个二维矩阵，找到这个二维矩阵中值为1的元素的坐标集合a，其中a＝{(xi,yi)|wf″(xi,yi)＝1}；
22、找到xi和yi的最大、最小值，包括：
23、xmin＝min(xi),xmax＝max(xi)#
24、ymin＝min(yi),ymax＝max(yi)#
25、以集合b＝{(xmin,ymin),(xmin,ymax),(xmax,ymax),(xmax,ymin)}中的四个点为顶点构造矩形框。
26、具体地，所述步骤s6中计算矩形区域内时频谱值为1的比例α包括：统计矩形区域内值为1的像素点的个数，并计算其占整个矩形区域的比例，设这个比例值为α。
27、具体地，所述步骤s7中根据模拟波形确定阈值包括：
28、步骤s71，利用波形正演模型计算得到模拟波形，其中波形正演包括：
29、wave(ω)＝r(ω)f(ω)#
30、其中wave(ω)为模拟波形的频域表现形式，r(ω)为模型在频域上的系统函数，f(ω)为模拟声源；
31、步骤s72，选择雷克子波作为正演模型的声源，所述声源的频域表达式为：
32、
33、其中f是频率，范围为0～8mhz，f0是声源主频，主频设置为250khz，i是虚数单位，ts＝1.5/f0；
34、步骤s73，计算正演模型的频域系统函数，所述函数为：
35、
36、其中zm为泥浆声阻抗、zc为水泥声阻抗、zs为套管声阻抗、vs为套管的声速、ω为角频率且ω＝2πf，th为套管厚度，i为虚数单位，设置固定套管的厚度th＝10mm以及固定套管的声速vs＝5860m/s；
37、步骤s74，设置随机700组(zm,zc)值，将参数[zm,zc,th,zs,vs]输入到正演模型的频域系统函数中并与声源作用得到正演波形的频域表达形式wave(ω)，对模拟波形的频域表现形式做傅里叶逆变换可得时域模拟波形：
38、wave(t)＝f-1(wave(ω))#
39、其中wave(t)为模拟波形的时域表现形式，f-1为傅里叶逆变换；
40、步骤s75，将得到的模拟波形wave(t)输入到计算模块，确定数据质量较好的脉冲回波的α的变化范围，根据此范围设定合理的阈值。
41、一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。
42、一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。
43、本专利技术的有益效果：
44、本专利技术通过计算超声脉冲回波信号在时频域的特征参数α评价判断数据质量，为超声脉冲回波数据质量控制提供了高效的解决方案。
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1.一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S1中的信号幅度归一化的过程包括：
3.根据权利要求2中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S2中时频变换计算过程包括：
4.根据权利要求3中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S3中时频谱进行归一化包括：
5.根据权利要求4中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
6.根据权利要求5中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S5中自动确定一个面积最小的能够完全覆盖二值化后的时频谱的矩形区域包括：得到信号时频谱每个维度的长度，设时频谱为一个二维矩阵，找到这个二维矩阵中值为1的元素的坐标集合A，其中A＝{(xi,yi)|Wf″(xi,yi)＝1}；
7.根据权利要求6中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其
8.根据权利要求7中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤S7中根据模拟波形确定阈值包括：
9.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1～8任意一项所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1～8任意一项所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法。
...【技术特征摘要】
1.一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤s1中的信号幅度归一化的过程包括：
3.根据权利要求2中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤s2中时频变换计算过程包括：
4.根据权利要求3中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤s3中时频谱进行归一化包括：
5.根据权利要求4中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤s4包括：
6.根据权利要求5中所述的一种单层套管井超声脉冲回波数据质量评估方法，其特征在于，所述步骤s5中自动确定一个面积最小的能够完全覆盖二值化后的时频谱的矩形区域包括：得到信号时频谱每个维度的长度，设时频谱为一个二维矩阵，找到这个二...
【专利技术属性】
技术研发人员：王华，杨耿骁，李婉莹，周殷泽，欧海燕，
申请(专利权)人：电子科技大学深圳高等研究院，
类型：发明
国别省市：
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