[发明专利]使用方位角和/或间隙面元划分的声波波形叠加

说明书

相关申请案

本申请主张2010年8月18日提交的标题为Acoustic Waveform Stacking Using Azimuthal And/Or Standoff Binning的美国申请案第12/858,626号的权利。

技术领域

本发明大体上涉及地层的随钻声波测井。更特定来说，本发明涉及一种用于使用方位角和/或间隙面元划分的波形叠加的方法。

背景技术

在现有技术井下应用(诸如随钻测井(LWD)、随钻测量(MWD)和电缆测井应用)中声波(例如，可听见的和/或超声波的)测量系统的使用是为人熟知的。这些声波测量系统用于多种井下应用，包括(例如)井眼的井径测量、钻井流体性质的测量和地层的不同物理性质的测定。在一个应用中，可以在部署于井眼中的一个或多个传输器处生成声波脉冲。接着可以在部署于井眼中的纵向隔开的接收器阵列处接收声波响应。以此方式，声波钻井提供井眼数据的重要集并且通常用于LWD和电缆应用两者以测定地层的压缩波速度和剪切波速度(也称作慢度)。

在声波测井测量的分析中，接收的声波波形通常经过相干性处理以获得时间-慢度图。在时间-慢度图(也称作慢度-时间-相干性(STC)图或相似度图)中，通过对每个接收的信号合并单独时移来处理来自声波接收器阵列的数个信号的集。单独时移是基于为了处理波形而假设的慢度值。所述处理提供称作相干性的结果，其可表示由单独接收器接收的可辨别信号的呈现。以此方式，可根据接收的波形辨别压缩波和剪切波到达，从而导致其速度的测定。测定的压缩波和剪切波速度是与周围地层的压缩和剪切强度有关，且因此提供关于所述地层的有用信息。

如同任何其它井下测量，声波测井数据常遭受声波测井工具内部和外部的不同噪声源。内部噪声可以包括仪器噪声和附近井下工具的干扰。外部噪声可以包括钻井噪声、泥流噪声、来自不稳定工具位置或泥浆性质改变时的噪声和附近井眼岩石性质的局部变化。这些噪声源通常本质上是至少有一定程度的随机性并且可明显减小检测的声波信号的信噪比。

因此，需要一种用于在地层中进行随钻声波测井测量的改进型方法。特定来说，需要一种用于进行随钻声波测井测量且可实现在随钻测井操作期间改进信噪比的改进型方法。

发明内容

本发明解决了用于在地层中进行随钻声波测井测量的当前可用且切实可行的方法的一个或多个上述缺点。本发明的方面包括将接收的声波波形分组成多个组中的一个，每组代表测量的井眼条件，诸如测量的间隙值的范围和/或测量的方位角的范围。优选地，所述组是不重叠的。使存储在所述组的至少一个中的波形叠加以获得平均波形。可以(例如)经由相似度算法进一步处理平均波形以获得压缩波慢度、剪切波慢度或井眼导波慢度的一个或多个。

本发明的示例性实施方案提供数个技术优点。例如，对已分类成具有类似间隙距离和/或方位角的组平均引起明显减少随机噪声。这个噪声减少引起进一步改进计算的声波慢度的准确度。波形叠加还可以提供根据其可以推断计算的慢度的品质指标的信息。例如，分组波形之间的小变化往往会指示计算的慢度更可靠。这个品质指标还可以用于(例如)使计算的慢度加权以供岩石物理学或其它用途。

在一个方面中，本发明包括一种用于在地层中进行随钻声波测井测量的方法。所述方法包括使随钻声波测井工具在井眼中旋转，所述井眼具有井壁。所述工具包括：至少一个声波传输器，其被构造来将声波脉冲传输到所述井眼中；至少一个线性阵列的纵向隔开的声波接收器；和至少一个传感器，其被构造来测量井眼条件。传输器将多个连续声波能量脉冲传输到地层中并且接收器接收对应声波波形。传感器测量对应传输或接收的至少一个的井眼条件。将波形分类成多个组，每组代表井眼条件的值的范围。使来自所述组的至少一个的波形叠加以获取平均波形。在本发明的一个示例性实施方案中，使用相似度算法和平均波形计算声波慢度。在本发明的优选实施方案中，井眼条件包括间隙距离和方位角的至少一个。

更确切地说，前文已广义地略述本发明的特征和技术优点以便可以更好地理解本发明的下文详述。后文将描述形成本发明的权利要求书的主旨的本发明的额外特征和优点。所属技术领域熟练人员应明白基于用于修改或设计供实行本发明的相同目的的其它结构，可以容易地利用公开的概念和特定实施方案。所属技术领域熟练人员还应明白这些等效构造不脱离如随附权利要求书中提出的本发明的精神和范围。

附图说明

为了更彻底理解本发明和其优点，现参考结合附图说明的下文描述，其中：