[发明专利]一种随钻岩性和油藏特性识别方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油钻井过程中随钻录井和测量技术，特别涉及钻具应力波 检测与分析技术。

背景技术

常规地质录井中地质分层、卡准层位和进行岩屑描述，主要是根据钻时、 岩屑样品以及气测值来进行的。但对于地层中出现的薄层和夹层岩性，在非 加密取样间隔或取心情况下，我们往往不能将它准确描述出来，况且砂样中 的掉块及地质师的经验都会造成岩屑描述的失真，进而使岩屑描述的剖面符 合率降低。随着PDC钻头的大量使用，钻井速度大幅提高，但由于PDC钻头 的工作原理与传统的牙轮钻头不同，给岩屑录井带来诸多问题，从岩屑颗粒 上鉴别岩性成为困难。目前，国外录井技术中有采用电磁波和光缆的方案， 但都不能很好地直接反映地层方面的有关信息。

在旋转钻井中，由于钻头与地层的作用，振动是不可避免的，钻头的破 岩作用使岩石在破碎时产生声波发射现象。这实际上是岩石应变能以弹性波 方式快速释放，其中一部分能量通过钻具作为传播介质以微振动的方式传至 地面。在这种看似杂乱无章的振动声波信号中，包含着大量的岩性和油藏流 体特性，过去一直被人们忽略。

钻具应力波的来源很广泛，诸如钻头的转动、岩石的破碎、钻具与地层 的接触，但我们所关心的是那些能够反应地层信息的应力波。使用PDC钻头 时，由于它无牙轮、齿小，反映到地面的振动特性相对牙轮钻头较弱，给分 析判断增加了难度。因此，钻具振动录井技术的关键是振动声波信号的采集 和分析。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种随钻岩性和油藏特性识别方 法，对振动声波信号进行检测和过滤，提取地层信息，通过消噪及频谱分析， 获得岩性和油藏流体特性。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种随钻岩性和油藏特性识别方法，包括以下步骤：

步骤①、在地面建立数据分析软硬件设备，该数据分析软硬件设备由数 字滤波器、无线数据接收单元、人工神经网络和专家系统组成；数字滤波器 由三级组成，第一级为功率谱分析单元，第二级为小波变换单元，第三级为 傅立叶变换单元；

步骤②、安装振动信号测量设备，该振动信号测量设备安装在油井口的 钻柱顶部或安装在井下测量装置中，该振动信号测量设备由振动传感器、模 拟滤波器、高保真放大器、数据采集单元和无线数据发送单元组成，振动传 感器用于接收钻头与地层岩石相互作用时产生的振动声波信号；

步骤③、振动传感器将接收到的振动声波信号传递到模拟滤波器中，该 模拟滤波器是一个带通滤波器，其带通范围是1千赫兹-10千赫兹；

步骤④、该模拟滤波器将振动声波信号中低于1千赫兹的频段和高于10 千赫兹的频段滤除，将包含了地层信息的有用频带，即1千赫兹-10千赫兹 输送给高保真放大器进行放大；

步骤⑤、高保真放大器将振动声波信号放大增强后，由数据采集单元获 取并输送给无线数据发送单元，它将数据以无线方式传输给地面数据分析软 硬件设备中的无线数据接收单元，无线数据接收单元将收到的振动声波信号 送给数字滤波器的第一级功率谱分析单元中进行功率谱分析；

步骤⑥、功率谱分析单元对高保真放大器输送来的振动声波信号进行功 率谱计算，得出其功率谱密度，即振动声波信号的能量随着频率的分布情况； 然后将振动声波信号的功率谱密度输送给小波变换单元；

步骤⑦、小波变换单元对振动声波信号的功率谱密度进行小波分解，选 择小波并确定分解层次为N，则噪声部分通常包含在高频中，然后对小波分 解的高频系数进行门限阈值量化处理，最后根据小波分解的第N层低频系数 和经过量化后的1～N层高频系数进行小波重构，达到消除噪声的目的，即抑 制信号的噪声，在实际信号中恢复真实信号；然后将真实信号输送给傅立叶 变换单元；

步骤⑧、傅立叶变换单元将经过小波消噪恢复的真实信号进行傅立叶变 换，即将时域的信号变换到频域中进行分析，以傅立叶变换频谱图和能谱图展 开，并将谱线细化成若干频段，通过识别每一组谱线，确定各种岩性特征、 油藏流体特征。

本发明有以下积极有益效果：