一種超聲測井儀系統的測井方法
2023-12-11 15:22:22 2
一種超聲測井儀系統的測井方法
【專利摘要】本發明公開了一種超聲測井儀系統的測井方法，所述超聲測井儀系統的井下儀呈圓筒狀，井下儀的底部均勻分布有m個夾角呈θ的超聲換能器，井下儀通過電纜垂直懸吊於井中，電纜經深度儀與測井絞車相連接，測井絞車連接井上工作站，井上工作站連接有印表機；通過深度儀垂直下放井下儀，由井下儀測得井徑數據，由深度儀測得下放電纜的長度，獲得井深數據，井徑數據、及井深數據傳輸到井上工作站。所述測井方法由井上工作站採用二次貝塞爾曲線、或有理二次貝塞爾曲線擬合水平斷面的算法對所接收的井徑數據進行處理，得到能正確反映水平斷面實際形狀的井徑。
【專利說明】一種超聲測井儀系統的測井方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及測井領域，尤其是一種超聲測井儀系統的測井方法。
【背景技術】
[0002]鑽井法鑿井施工過程中，鑽進過程中形成的實際井筒水平斷面在不同深度是不同的，井筒不是理想的圓柱形。為保證工程質量，需及時、準確地測量和分析井筒在不同深度處的截面形狀，這對於防止井筒偏斜、保證工程質量都有重要意義。
[0003]井下儀在下放過程中不斷測量，測量的水平斷面足夠多時，在深度方向(縱向)上採用算法連接水平斷面生成井筒的立體圖形。因此，準確的分析出水平斷面的形狀是分析井筒立體形狀的前提。
[0004]在同一水平斷面測量的坐標點較少的情況下，希望擬合的截面封閉曲線能夠通過所有測得的坐標點，同時能比較光順的擬合出水平斷面井壁的形狀。線性插值得到的水平斷面的形狀很粗糙，只有經驗豐富的測井工程師才能給出可靠準確的數據解釋和測井結論。最小二乘法可以擬合出有效圓，但嚴格來講水平斷面根本不可能是圓形，因此要按照圓形來擬合，得到的測井水平面形狀與實際形狀對比會有較大偏差。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明提供了一種基於貝塞爾曲線的水平斷面曲線擬合方法，解決了以往的算法不能準確擬合同一深度水平斷面曲線的問題。從仿真結果看，通過測量坐標點擬合的曲線能正確反映水平斷面的實際形狀。
[0006]本發明採用如下技術方案:
[0007]—種超聲測井儀系統的測井方法，所述超聲測井儀系統包括井下儀、深度儀、測井絞車、電纜及井上工作站，所述井下儀呈圓筒狀，井下儀底部均勻分布有m個夾角呈Θ的超聲換能器，井下儀通過電纜垂直懸吊於井中，電纜經深度儀與測井絞車相連接，測井絞車連接井上工作站，井上工作站連接有印表機；通過深度儀垂直下放井下儀，由井下儀測得井徑數據，由深度儀測得下放電纜的長度，獲得井深數據，井徑數據、及井深數據傳輸到井上工作站；
[0008]所述測井方法由井上工作站採用二次貝塞爾曲線擬合水平斷面的算法對所接收的井徑數據進行處理，具體步驟如下:
[0009]對測得數據進行處理，以井下儀中心為原點建立直角坐標系，將同一水平斷面上m個超聲換能器測得m個坐標點的井徑數據轉化為坐標系中的坐標點，記為坐標點Di,其中m ≥ 5, i ∈[O, m-Ι]；
[0010]二次貝塞爾曲線參數方程為:C(t) = (l-t)2pi_1+2t (1-OP^t2Pw O ≤ t ≤ 1，
[0011]其中，Ph和Pi+1分別為二次貝塞爾曲線的起點和終點，P1-^PPw為所測得的坐標點Di和Di+1，二次貝塞爾曲線參數方程變形為:C(t) = (l-t)V2t (1-OP^t2DwO≤t≤1，
[0012]Pi為控制點，移動Pi可改變曲線Ci的形狀；
[0013]為任意三個相鄰坐標點，坐標點D1-Ji間選取一個控制點PhHP1-!確定一端曲線C^1 ;在相鄰坐標點Dp Di+1間選取一個控制點Pi, Di, Di+1、Pi確定一段曲線Ci ;曲線Cp1和Ci在坐標點Di處光滑拼接；
[0014]每兩個相鄰的坐標點確定一段二次貝塞爾曲線，有m個坐標點Di,共確定m段二次貝塞爾曲線，將m段曲線首尾拼接得出井壁水平斷面的形狀。
[0015]本發明超聲測井儀系統的測井方法，所述曲線Cp1和Ci在坐標點Di處光滑拼接，曲線Cp1在Di點處切線方向與直線Pp1Di方向一致，曲線Ci在Di點處切線方向與直線DiPi方向一致，使PifDpPi三點共線，即兩段曲線在拼接點處切線方向相同，實現曲線C^1和Ci在坐標點Di處光滑拼接。
[0016]本發明超聲測井儀系統的測井方法，所述Pm、Di, PiH點共線，採用下述方法確定:
[0017]第i個坐標點Di坐標(Xi, Yi),過Di點切線Li的直線方程為:y = !^+Ci ；
[0018]Di點處的切線Li的方向由其相鄰的兩個坐標點Dp1和Di+1決定山與過Dp1和Di+1
點的直線L』 ,平行，由此得到係數h和常數Ci
【權利要求】
1.一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述超聲測井儀系統包括井下儀、深度儀、測井絞車、電纜及井上工作站，所述井下儀呈圓筒狀，井下儀底部均勻分布有m個夾角呈Θ的超聲換能器，井下儀通過電纜垂直懸吊於井中，電纜經深度儀與測井絞車相連接，測井絞車連接井上工作站，井上工作站連接有印表機；通過深度儀垂直下放井下儀，由井下儀測得井徑數據，由深度儀測得下放電纜的長度，獲得井深數據，井徑數據、及井深數據傳輸到井上工作站； 所述測井方法由井上工作站採用二次貝塞爾曲線擬合水平斷面的算法對所接收的井徑數據進行處理，具體步驟如下: 對測得數據進行處理，以井下儀中心為原點建立直角坐標系，將同一水平斷面上m個超聲換能器測得m個坐標點的井徑數據轉化為坐標系中的坐標點，記為坐標點D i ,其中m≥5, i e [O, m-Ι]； 二次貝塞爾曲線參數方程為:C (t) = (l-t)2Pi_1+2t (1-OP^t2Pw O≤t≤1， 其中，Pm和Pi+1分別為二次貝塞爾曲線的起點和終點，Pm和Pi+1為所測得的坐標點Di和Di+1，二次貝塞爾曲線參數方程變形為:C(t) = (l-t)2Di+2t (1-OP^t2Dw O≤t≤1， Pi為控制點，移動Pi可改變曲線Ci的形狀； DifDpDw為任意三個相鄰坐標點，坐標點DifDi間選取一個控制點Pm，Di^1, Di, Pi^1確定一端曲線C^1 ;在相鄰坐標點D1、Di+1間選取一個控制點Pi,DpDwIi確定一段曲線Ci ；曲線Cp1和Ci在坐標點Di處光滑拼接； 每兩個相鄰的坐標點確定一段二次貝塞爾曲線，有m個坐標點Di,共確定m段二次貝塞爾曲線，將m段曲線首尾拼接得出井壁水平斷面的形狀。
2.根據權利要求1所述的一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述曲線CV1和Ci在坐標點Di處光滑拼接，曲線Cg在Di點處切線方向與直線Pp1Di方向一致，曲線Ci在01點處切線方向與直線DiPi方向一致，使PifDpPi三點共線，即兩段曲線在拼接點處切線方向相同，實現曲線Cg和Ci在坐標點Di處光滑拼接。
3.根據權利要求2所述的一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述Pi+D1、Pi三點共線，採用下述方法確定: 第i個坐標點Di坐標(Xi, Yi),過Di點切線Li的直線方程為:y = !^+Ci ； Di點處的切線Li的方向由其相鄰的兩個坐標點Dp1和Di+1決定，Li與過Dp1和Di+1點的直線L』 ,平行，由此得到係數h和常數Ci:
C1 = Yrk1X1 ； 同理，第i+Ι個坐標點Di+1坐標(xi+1，yi+1)，過點Di+1的切線Li+1的直線方程為I =ki+1x+ci+1 ； Li+1與過Di和Di+2點的直線L』 i+1平行，由此得到係數ki+1和常數ci+1:
ci+1=yi+i_ki+1xi+1 ； 通過相鄰坐標點的兩切線的交點，得相鄰坐標點之間控制點具體坐標位置，即過Di的切線Li和過Di+1切線Li+1的交點Pi坐標可表示為
)。
4.一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述超聲測井儀系統包括井下儀、深度儀、測井絞車、電纜及井上工作站，所述井下儀呈圓筒狀，井下儀底部均勻分布有m個夾角呈Θ的超聲換能器，井下儀通過電纜垂直懸吊於井中，電纜經深度儀與測井絞車相連接，測井絞車連接井上工作站，井上工作站連接有印表機；通過深度儀垂直下放井下儀，由井下儀測得井徑數據，由深度儀測得下放電纜的長度，獲得井深數據，井徑數據、及井深數據傳輸到井上工作站； 所述測井方法有井上工作站採用有理二次貝塞爾曲線擬合水平斷面算法對所接收的井徑數據進行處理，具體步驟如下: 以井下儀中心為原點建立直角坐標系，將同一水平斷面上m個超聲換能器測得m個坐標點的井徑數據轉化為坐標系中的坐標點，記為坐標點Di,其中m≥5, i e [O, m-Ι]； 有理二次貝塞爾曲線參數方程矩陣形式如下:
其中，hg、hp hi+1為加權係數，Pp1和Pi+1分別為有理二次貝塞爾曲線的起點和終點，P1-!和Pi+1為所測得的坐標點Dg和Di+1 ； Di^1 (X^1, Yi^1)、Di (Xi, Yi)、Di+1 (xi+1, yi+1)是超聲換能器測得的同一水平斷面相鄰三個方向的坐標點，Pi (xP, yP)為Dp1和Di+1點處的切線交點； 取Iv1 = hi+1 = 1,記1^ = h,將上述有理二次貝塞爾曲線參數方程矩陣形式變形，點DifPi和Di+1可以確定的有理二次貝塞爾曲線的參數方程如下:
調整加權係數h的值，從而調整曲線形狀，使Dp1和Di+1確定的有理二次貝塞爾曲線通過坐標點Di ； 將m個坐標點每三個坐標點為一組，得出每組曲線，最後拼接擬合出水平斷面曲線。
5.根據權利要求4所述的一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述Pi (xP, yP)為Dp1和Di+1點處的切線交點，點Pi (xP, yP)的確定方法如下: Dh處切線Lp1的方向由相鄰的兩個坐標點Dp2和Di確定，Lh與過Dp2和Di點的直線L』 1-!平行,切線Lh的方程為:y = kHX+CH,其中L: 』 Ch =； Di+1處切線Li+1的方向由相鄰的兩個坐標點Di和Di+2確定，Li+1與過Di和Di+2點的直線L』 i+1 平行，方程為= ki+1x+ci+1,其中 I = }'^ ，Ch = yi+「ki+1xi+1 ；-S.+ 2 -S 過Dp1的切線Lg和過Di+1切線Li+1的交點Pi坐標可表示為卜。
6.根據權利要求5所述的一種超聲測井儀系統的測井方法，其特徵在於，所述加權係數h的值的確定採用如下方法:令h = h。，曲線C通過Di,參數t = tc, C(tc) = Di,將坐標值帶入有理二次貝塞爾曲線的參數方程，可得第一方程組:
其中，h。和t。未知量，對第一方程組進行變換得第二方程組:
聯立第二方程組中的兩方程得
將Λ回帶第二方程組求得加權值h。。
【文檔編號】G06F19/00GK104074503SQ201410244865
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月4日 優先權日:2014年6月4日
【發明者】曹茂永, 王毅, 金劍 申請人:山東科技大學