[发明专利]一种正演模拟蚀变地层随钻多极子声波频散曲线的方法

说明书

本发明公开了一种正演模拟蚀变地层随钻多极子声波频散曲线的方法，用于正演模拟随钻声波的频散曲线。本发明提供的方法包括：获取在参考状态下预设角频率及对应的相速度；根据公式计算地层弹性参数扰动函数；通过摄动积分函数得到扰动后角频率的改变量；计算地层弹性参数扰动后随钻多极子频散曲线相速度改变量；进而得到蚀变地层频散曲线相速度；分别计算在频率区间内每个角频率对应的相速度，正演模拟得到所述频率区间内蚀变地层随钻多极子声波测井频散曲线。在本发明中，通过摄动积分计算地层参数扰动后的影响，克服了现有正演频散曲线无法模拟井外连续蚀变的不足，并大大提升连续蚀变模型的频散曲线的计算速度。

技术领域

本发明涉及随钻勘探领域，尤其涉及一种正演模拟蚀变地层随钻多极子声波频散曲线的方法。

背景技术

在石油、天然气钻探过程中，随钻技术已经得到广泛应用。随钻声波测井能够确定地层中物理信息，为油气田的开发勘探提供指导。对于蚀变地层，获取随钻多极子声波测井的频散曲线进行正演模拟，能够为泥浆侵入、层析成像等研究提供理论支持，并能得到可靠的正演模型。

目前，正演模拟蚀变地层随钻多极子声波测井频散曲线的方法有两种：一种是利用汤姆森-哈斯克传播矩阵进行模拟，但这种方法仅仅只适用于同心层状蚀变模型，无法模拟井外连续蚀变模型；一种是利用有限差分或有限元方法进行数值模拟，这种方法可以使用于任何模型，但由于数值模拟时，需要将构建的网格划分的尽量小，导致计算量十分巨大，致使随钻多极子声波测井获得声波曲线速度较慢。

发明内容

本发明实施例提供了一种正演模拟蚀变地层随钻多极子声波频散曲线的方法，以解决现有模拟的蚀变模型无法井外连续蚀变或模拟时的计算量过于庞大的问题。

结合本发明实施例的第一方面，提供了一种正演模拟蚀变地层随钻多极子声波频散曲线的方法，包括：

步骤S1：获取在参考状态下预设角速度ω对应的随钻多极子频散曲线的相速度ν；

步骤S2：设定弹性波的声速随径向变化的函数，根据公式(1)计算地层弹性参数扰动函数

其中，Δλ(r)和Δμ(r)表示参考状态拉梅系数λ和μ的改变量，随径向距离r变化的函数，δ_ij(i,j＝L,γ,M,υ)是克罗尼克函数；

步骤S3：通过摄动积分函数(2)计算扰动后角频率的改变量△ω；

其中，ρ₀表示介质参考状态质量密度，△ρ表示密度的改变量，ω是本征频率，是表示参考状态下波(序号为m)位移场的γ向分量，对柱坐标γ可取径向r，环向θ，和轴向z三个方向，下角标“，”表示对其后面的字母代表的变量求偏导，上标“*”表示共轭，N表示计算模型中介质的层数，r₀＝0，r₁为随钻仪器内径，r₂为随钻仪器外径，r₃为井径，r_N＝∞。

步骤S4：根据公式(3)，计算地层弹性参数扰动后随钻多极子频散曲线相速度改变量Δv；

其中，ω为预设角速度，△ω表示扰动后角频率的改变量，ν散曲线的相速度；

步骤S5：根据公式(4)，计算得到蚀变地层频散曲线相速度V_r；

V_r＝v+Δv (4)

其中，ν为参考状态下频散曲线的相速度，Δv表示扰动后随钻多极子频散曲线相速度改变量Δv；

步骤S6：分别计算在频率区间内每个角频率ω对应的相速度V_r，正演模拟得到所述频率区间内蚀变地层随钻多极子声波测井频散曲线。