[发明专利]基于振动信号的岩性识别方法、装置、系统和存储介质

说明书

本发明公开了一种基于振动信号的岩性识别方法、装置、系统和存储介质，方法包括以下步骤：获取钻头在钻探工区的岩石样本时的振动信号样本，并从所述振动信号样本中提取信号特征参数；根据岩石样本的岩性与振动信号样本的信号特征参数之间的对应关系，建立工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的概率分布关系模型；获取工区钻井过程中钻头破岩时产生的振动信号，并从所述振动信号中提取信号特征参数；根据振动信号的信号特征参数，利用工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的概率分布关系模型来推测钻头钻遇的工区地层的岩性。

技术领域

本发明属于勘探技术领域，具体涉及一种利用随钻振动信号进行岩性识别的方法、装置、系统和存储介质。

背景技术

在地质条件复杂的地区开展钻井作业的风险和成本较大，需要及时准确地掌握钻遇地层情况。通过地层的准确识别，能够更好地为钻井轨迹的调整、套管位置及尺寸、钻井液密度的选择等钻井工程服务，并且能够有效地降低钻井风险，提高效率。现阶段主要通过取芯和测录井进行岩性识别，但是取芯和测录井资料存在一定的滞后性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种新的基于随钻振动信号的岩性识别技术，它可以提供一种实时、低成本的岩性识别手段。

首先，本发明提供一种基于振动信号的岩性识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取钻头在钻探工区的岩石样本时的振动信号样本，并从所述振动信号样本中提取信号特征参数；

根据岩石样本的岩性与振动信号样本的信号特征参数之间的对应关系，建立工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的概率分布关系模型；

获取工区钻井过程中钻头破岩时产生的振动信号，并从所述振动信号中提取信号特征参数；

根据振动信号的信号特征参数，利用工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的概率分布关系模型来推测钻头钻遇的工区地层的岩性。

根据本发明的一个实施例，上述方法中，所述信号特征参数包括信号的对数能量以及信号滤波后的对数能量。

根据本发明的一个实施例，上述方法中，对信号进行分帧处理；

将各帧信号数据从时域转换到频域，确定各帧信号数据的频谱；

利用各帧信号数据的频谱计算各帧信号数据的对数能量以及各帧信号数据滤波后的对数能量。

根据本发明的一个实施例，上述方法中，根据岩石样本的岩性与振动信号样本的信号特征参数之间的对应关系，建立工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的关系模型，包括：

根据岩石样本的岩性以及对应的振动信号样本的信号特征参数，确定对应于不同岩性的振动信号的信号特征参数的概率分布，基于所述概率分布建立描述工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的关系的概率分布关系模型。

根据本发明的一个实施例，上述方法中，根据岩石样本的岩性以及对应的振动信号样本的信号特征参数，确定对应于不同岩性的振动信号的信号特征参数的概率分布，基于所述概率分布建立描述工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的关系的概率分布关系模型，包括：

基于岩石样本的岩性以及对应的振动信号样本的信号特征参数，确定对应于不同岩性的振动信号的信号特征参数的高斯概率分布，基于高斯概率分布建立描述工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的高斯混合概率模型。

根据本发明的一个实施例，上述方法中，根据振动信号的信号特征参数，利用工区的岩石岩性与钻头的振动信号的信号特征参数之间的概率分布关系模型来推测钻头钻遇的工区地层的岩性，包括：