[实用新型]在声波测井中消除直达波干扰的系统及声波测井仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种在利用声波测井仪进行的声波测井中消除直达波干扰的系统，其中从声波测井仪的发射换能器向两个或更多接收换能器发射测井声波，通过所述接收换能器采集所述测井声波,对于每个接收换能器，通过在时间域和慢度域进行扫描求取所述测井声波的时间慢度相关系数，由此形成时间慢度相关系数谱，搜索所述时间慢度相关系数谱，通过峰值查找确定地层各个模式波的慢度，根据所述慢度确定油藏和地质特征。另外，本实用新型还涉及一种应用于该系统的相应声波测井仪。 

背景技术

声波测井方法是用于记录井剖面上岩石的声学性质，如声速和声波幅度衰减规律，进而判断岩性，估计储集层孔隙度及岩层的弹性力学性质，了解井壁附近岩层的性质和流体的分布，研究钻井地质剖面、判断固井质量等问题的一种测井方法。声波测井仪就是实现该方法的观测仪器。声波测井仪有很多种，但是基本原理是类似的，图1是常见的阵列声波测井仪器的测量原理图。 

如图1所示，测井仪器居中放置在井中，它有一个声波发射换能器1，二个声波接收换能器3和5。各换能器1、3、5之间设有隔声槽2、4。根据射线声学理论，当声波从发射换能器1穿过泥浆再到达井壁的地层表面时，如果声波在地层的传播速度快于声波在泥浆里的传播速度，在某一个临界的入射角度下，声波会以一种滑行波的形式沿着地层表面继续向前传播，最后再返回到泥浆中并被接收换能器3、5所接收。 

如图2所示，同时记录相距L的具有不同源距（指发射换能器到接收换能器的距离）的两个接收换能器3和5接收到的声波信号。这两道波由于源距不同，因此声波到达接收换能器的时刻不同。计算出两道波的到时差异△T，由已知两个接收换能器的源距差异L，就可以算出声波在接收换能器3和5之间对应的地层的声波传播速度V： 

V=L/△T

在测井界，往往用慢度S，即声波传播速度V的倒数来描述地层的声波传播快慢：

S=△T/L，其中该慢度值越大，表示声波传播速度越慢，反之越快。

这种算法的关键是找到声波首次到达接收换能器的时间（通常称之为首波到时）。为找到该首波到时，使用最广泛的方法是门阈法，如图3所示。 

在图3中，由测井工程师现场设置一个首波搜索起始时间A（也即图中的声窗起始点），一个首波搜索终止时间B（也即图中的声窗终止点），一个首波幅度低门阈值C（也即低门限），一个首波幅度高门阈值D（也即高门限）。通过计算软件从时间A开始搜索信号，直到时间B停止。在这个时间范围内，找到第一个波峰，其幅度至少要大于低门阈值C（如果能够同时大于D值则表示信号足够强）再从该波峰开始往前搜索，找到一个点，它的幅度是该波峰的峰值的30%（或其他比例系数），即图中的小圆圈所示，它即可以被认为是首波到达。 

上述门阈法应用非常广泛，目前仍然是测井界低端测井市场的主力。它的好处在于仪器结构简单可靠。缺点是：一旦地层变化剧烈，由于不同性质的地层对声波幅度的衰减作用差异很大，首波幅度会剧烈波动，而且对于偏软地层，噪声和首波幅度值相当，首波更难以找到，表现在最终输出的测井曲线会剧烈跳动，导致测不准。 

现在较高端的仪器使用的是另一种方法，即时间慢度相关法STC。这种方法需要设置更多的接收换能器，少则4个，多者8个或更多。这些换能器等间距分布，同步采集接收信号。 

由于STC算法比传统的门阈法更加稳定，可靠，逐渐在一些高端阵列仪器上得到应用。然而，STC本身的特性决定了它对通道之间的信号相关性更加敏感，而对信号本身的能量不太敏感。即使很微弱的信号，如果通道之间的相关性足够好，也能够被检测到。因此，该方法极易受到相关性较好的干扰信号的干扰。在这种干扰信号中，典型的就是直达波信号，该信号未经过地层的传播而直接到达接收器。 

在实际应用中，接收换能器阵列既能够接收到通过地层到达的声波，也能够接收到通过隔声体到达的声波。源距较短的仪器，由于刻槽的空间有限，通过外壳传播的直达波的信号幅度往往低于地层波，但是其依然具有较高的信噪比，加上刚性外壳的物理属性稳定，通过它传播过来的直达波，通道间的相关性较好。在STC相关性峰值判决中，该直达波有时会被误认为是地层波，这种情况在软地层尤为明显。这就限制了短源距仪器的地层适应范围，但是短源距的阵列声波仪器又有其紧凑，信号能量高的优势。因为直达波的幅度往往并不大。当地层的相关性弱于直达波的相关性时，就会造成误判。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于，在声波测井中减小或消除直达波对测井数据分析的影响，提高测井数据分析的真实性和准确性。