一種雙交叉偶極子測井方法

2023-10-04 08:42:44 1

一種雙交叉偶極子測井方法
【專利摘要】本發明涉及一種雙交叉偶極子測井方法，包括：在與軸線垂直的第一平面和第二平面內分別設置四個交叉偶極發射換能器，且兩組交叉偶極發射換能器中任一交叉偶極發射換能器的角度間隔為(2n+1)×45度，n＝0，1，2，3；第一、二組接收換能器陣列分別包括等間距的4×N個接收單元，N＝1,2，第一、二組接收換能器陣列中任一接收單元分別與第一、二平面內的任一交叉偶極發射換能器的角度間隔為n×90度；兩組接收換能器陣列分別接收兩組交叉偶極發射換能器發射的信號得到兩組數據信號。因此，通過兩組偶極發射換能器和兩組接收換能器陣列，通過對每組數據進行簡單處理，能快速可靠地確定各向異性參數。
【專利說明】一種雙交叉偶極子測井方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及地層勘測【技術領域】，尤其涉及一種雙交叉偶極子測井方法。

【背景技術】
[0002]在油氣勘測領域中，由於非常規油氣勘測的開發越來越受重視，因此，在油氣開發之前測井，對地層裂縫和地應力的定量評定顯得越來越重要。交叉偶極子聲波測井方法可以較好地探測由裂縫或地應力引起的各向異性，從而交叉偶極子聲波測井方法成為非常規油氣勘測的重要方法之一。
[0003]交叉偶極子測井示意圖如圖1所示，在測井儀器的某一位置設置四個發射換能器，其中兩個發射換能器設置在規定的χ、-χ方向，另外兩個設置在規定的Y、-Y方向，同時，對設置在X和-X方向上加一個極性相反的電壓，對相應X、Y方向接收到的信號進行相減，得到同相信號XX和Ti，交叉信號XY和ΥΧ，通常交叉信號是相同的。
[0004]目前，採用正交偶極子測井技術，通過在正交兩個方向上布置發射換能器對，以及與發射換能器在同一軸線上的不同位置上放置四個接收換能器，來實現方位各向異性測量。
[0005]現有的交叉偶極子測井可以提供4組共3個獨立方向的測井速度，在信噪比較高時，通過處理獲取各向異性大小和快慢橫波方位，為獲取評定地應力和裂縫提供手段。
[0006]而這些偶極子測井技術至少存在以下缺點:當交叉偶極子的發射換能器與快慢橫波的夾角在45度附近時，各向異性較強的介質在四分量數據顯示也較弱，不利於各向異性探測和反演，如果利用四個分量的數據同時或部分反演各向異性兩個參數，可能會出現方位角的跳變。


【發明內容】

[0007]本發明的目的是在較低信噪比和弱各向異性的情況下，也能較好地探測地層方位的各向異性。
[0008]為實現上述目的，本發明提供了一種雙交叉偶極子測井方法，所述方法包括:
[0009]在測井儀器的第一區域，設置第一組交叉偶極發射換能器，包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第一平面的圓周上；
[0010]在測井儀器的第二區域，設置四個第二組交叉偶極發射換能器，包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第二平面的圓周上，並且所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器與第二組交叉偶極發射換能器中任一所述交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為(2η+1) Χ45度；其中η = 0，1，2，3 ;所述第二平面與所述第一平面平行；
[0011]在測井儀器的第三區域，設置第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列；所述第一組接收換能器陣列和所述第二組接收換能器陣列分別包括等間距分布的4ΧΝ個接收單元，其中N = I或2 ;所述第一組接收換能器陣列中的任一接收單元與所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為nX90或mX45度，其中m = O，1，2，……，7 ;所述第二組接收換能器陣列中的任一接收子陣列與所述第二組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為nX90或mX45度；並且所述第一組接收換能器陣列所在平面與所述第一平面平行，所述第二組接收換能器陣列所在平面與所述第二平面平行；
[0012]依次對第一子組交叉偶極發射換能器、第二子組交叉偶極發射換能器、第三子組交叉偶極發射換能器和第四子組交叉偶極發射換能器進行激勵，依次產生第一發射信號、第二發射信號、第三發射信號和第四發射信號；其中，所述第一子組交叉偶極發射換能器包括所述第一組交叉偶極發射換能器中夾角互成180度的兩個交叉偶極發射換能器；所述第二子組交叉偶極發射換能器包括所述第一組交叉偶極發射換能器中除所述第一子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器；所述第三子組交叉偶極發射換能器包括所述第二組交叉偶極發射換能器中夾角互成180度的兩個交叉偶極發射換能器；所述第四子組交叉偶極發射換能器包括所述第二組交叉偶極發射換能器中除所述第三子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器；
[0013]所述第一組接收換能器陣列中的4XN個接收單元分別依次接收所述第一發射信號和第二發射信號；
[0014]所述第二組接收換能器陣列中的4XN個接收單元分別依次接收所述第三發射信號和第四發射信號。
[0015]優選地，在所述第二組接收換能器陣列中的4XN個接收單元分別依次接收所述第三發射信號和第四發射信號之後，所述測井方法還包括:
[0016]對所述第一組接收換能器陣列接收到的所述第一發射信號和第二發射信號，以及所述第二組接收換能器陣列接收到的第三發射信號和第四發射信號進行信號處理，得到第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號；
[0017]對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，計算得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度；
[0018]根據所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度確定地層各向異性參數。
[0019]優選地，所述第一組接收換能器陣列中的4XN個接收單元，每個單元包括四個接收換能器，所述換能器與所述第一組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，且任一接收換能器與所述第一組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為nX90度；所述第二組接收換能器陣列中的4XN個接收單元，每個單元包括四個接收換能器，所述換能器與所述第二組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，且任一接收換能器與所述第二組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為nX90度。
[0020]優選地，所述對所述第一組接收換能器接收到的所述第一發射信號和第二發射信號，以及所述第二組接收換能器接收到的第三發射信號和第四發射信號進行信號處理，得到第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，具體為:
[0021]將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第一子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第一同相分量信號、第一交叉相分量信號；
[0022]將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第二子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第二同相分量信號、第二交叉相分量信號；
[0023]將所述第二組接收換能器陣列中，與所述第三子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第三發射信號進行疊加，得到第三同相分量信號；
[0024]將所述第二組接收換能器陣列中，與所述第四子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第四發射信號進行疊加，得到第四同相分量信號。
[0025]優選地，在所述對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行計算，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度之前，所述測井方法還包括:
[0026]將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第一子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第一交叉分量信號；
[0027]將所述第一組接收換能器中，與所述第二子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第二交叉分量信號；
[0028]將所述第二組接收換能器中，與所述第三子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第三交叉分量信號；
[0029]將所述第二組接收換能器中，與所述第四子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第四交叉分量信號。
[0030]優選地，對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，計算得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度，具體為:
[0031]採用波形反演方法和/或濾波、頻散校正，對所述第一同相分量信號陣列、第二同相分量信號陣列、第三同相分量信號陣列和第四同相分量信號陣列進行速度或者時差提取，得到所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度。
[0032]優選地，在對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行時差提取，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度之後，所述測井方法還包括:
[0033]所述第一橫波速度與所述第二橫波速度相減，並取絕對值得到第一速度差；
[0034]所述第三橫波速度與所述第四橫波速度相減，並取絕對值得到第二速度差。
[0035]優選地，所述地層各向異性參數包括快橫波速度的大小、慢橫波速度的大小和地磁北極所在方向與快橫波所在方向的夾角；所述根據所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度確定地層各向異性參數，具體為:
[0036]當所述第一速度差大於所述第二速度差時，如果第一橫波速度大於第二橫波速度，則快橫波速度等於所述第一橫波速度，慢橫波速度等於所述第二橫波速度；如果所述第二橫波速度大於所述第一橫波速度，則快橫波速度等於所述第二橫波速度，慢橫波速度等於所述第一橫波速度；或者
[0037]當所述第二速度差大於第一速度差時，如果第三橫波速度大於第四橫波速度，則快橫波速度等於所述第三橫波速度，慢橫波速度等於所述第四橫波速度；如果所述第四橫波速度大於所述第三橫波速度，則快橫波速度等於所述第四橫波速度，慢橫波速度等於所述第三橫波速度；
[0038]當所述第一速度差和所述第二速度差均為零時，則快、慢橫波速度相等，等於所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度或第四橫波速度中的任一個橫波速速，地層無方位各向異性。
[0039]優選地，所述第一組接收換能器所在平面與所述第二組接收換能器所在平面為相互平行的兩個平面。
[0040]優選地，所述第一組接收換能器所在平面與所述第二組接收換能器所在平面為相互重疊的同一平面。
[0041]因此，本發明提供一種雙交叉偶極子測井方法，通過兩組正交偶極發射換能器，包括角度間隔為(2n+l) X45度，其中η = 0，I, 2，3的八個發射換能器；八個接收換能器接收發射信號，可以在較低信噪比和弱各向異性的情況下，較好地探測地層方位的各向異性。同時，可以直接給出地層各向異性的大小，也可以將各向異性方位角與各向異性較強的一組偶極子同相分量的夾角範圍控制在45度的變換範圍內，通過處理方法，快速可靠地確定方位角。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0042]圖1為現有技術中交叉偶極子測井結構的示意圖；
[0043]圖2為本發明實施例一提供的一種雙交叉偶極子測井方法的流程圖；
[0044]圖3為本發明實施例二提供的一種雙交叉偶極子測井的結構示意圖；
[0045]圖4為本發明實施例二提供的另一種雙交叉偶極子測井結構示意圖；
[0046]圖5為雙交叉偶極測井X方向、Y方向、Χ45度方向和Υ45度方向的橫波速度隨X方向與快橫波夾角的變化圖；
[0047]圖6為雙交叉偶極測井第一速度差的絕對值、第二速度差的絕對值中較大速度差隨X方向與快橫波方向夾角的變化圖；
[0048]圖7為雙交叉偶極測井第一速度差、第二速度差與雙交叉偶極測井最大絕對值速度差隨X方向與快橫波夾角的變化圖；
[0049]圖8為交叉偶極測井第一速度差的絕對值、第二速度差的絕對值與雙交叉偶極測井最大絕對值速度差隨X方向與快橫波夾角的變化圖。

【具體實施方式】
[0050]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0051]圖2為本發明實施例一提供的一種雙交叉偶極子測井方法的流程圖。
[0052]如圖2所示，雙交叉偶極子測井具體包括如下步驟:
[0053]步驟101，在測井儀器的第一區域，設置第一組交叉偶極子發射換能器。
[0054]其中，第一組交叉偶極子發射器包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第一平面的圓周上。
[0055]具體地，在同一平面內設置四個性能相等的交叉偶極發射換能器；四個交叉偶極發射器可以具體為第一子組交叉偶極發射換能器和第二子組交叉偶極發射換能器；第一子組交叉偶極發射換能器可以包括第一發射換能器和第二發射換能器；第二子組交叉偶極發射換能器可以包括第三發射換能器和第四發射換能器；第一發射換能器、第二發射換能器、第三發射換能器和第四發射換能器等間距，且依次間隔90度分布。
[0056]步驟102，在測井儀器的第二區域，設置四個第二組交叉偶極發射換能器。
[0057]其中，第二組交叉偶極子發射器包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第二平面的圓周上，並且所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器與第二組交叉偶極發射換能器中任一所述交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為(2n+l) X45度；其中η = 0，1，2，3 ;所述第二平面與所述第一平面平行。
[0058]具體地，在與第一組交叉偶極發射換能器保持一定距離的一個平行平面上設置性能相等的四個交叉偶極發射換能器；四個交叉偶極發射器可以具體為第三子組交叉偶極發射換能器和第四子組交叉偶極發射換能器；第三子組交叉偶極發射換能器可以包括第五發射換能器和第六發射換能器；第四子組交叉偶極發射換能器可以包括第七發射換能器和第八發射換能器；第五發射換能器、第六發射換能器、第七發射換能器和第八發射換能器等間距，且依次間隔90度分布。
[0059]其中，第一發射換能器、第二發射換能器、第三發射換能器和第四發射換能器中任一發射換能器與第五發射換能器、第六發射換能器、第七發射換能器和第八發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為45度、135度、225度或315度。
[0060]換句話說，將兩組正交偶極發射換能器角度間隔45度設置在兩個平面內。
[0061]步驟103，在測井儀器的第三區域，設置第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列。
[0062]其中，所述第一組接收換能器陣列和所述第二組接收換能器陣列可以分別包括等間距分布的4ΧΝ個接收單元，其中N = I或2 ;第一組接收換能器陣列中的每個接收單元可以包括四個接收換能器，換能器與所述第一組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，任一接收換能器與所述第一組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為ηΧ90度；第二組接收換能器陣列中的每個接收單元可以包括四個接收換能器，換能器與所述第二組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，任一接收換能器與所述第二組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為ηΧ90度。
[0063]當第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列分別包括等間距分布的四個接收單元時，所述第一組接收換能器陣列中的任一接收單元與所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為ηΧ90度；所述第二組接收換能器陣列中的任一接收單元與所述第二組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為ηΧ90度；並且所述第一組接收換能器所在平面與所述第一平面平行，所述第二組接收換能器所在平面與所述第二平面平行。
[0064]其中，第一組接收換能器陣列與第二組接收換能器陣列也可以分別包括等間距分布的八個接收單元，其接收單元與對應組交叉偶極發射換能器中任一交叉偶極發射換能器的角度間隔為mX45度，其中m = 1,2,3……7。在空間允許範圍內，第一組接收換能器陣列與第二組接收換能器陣列也可以分別包括等間距分布的4XN個接收單元，其中N為大於2的整數。
[0065]具體地，在平行於第一平面的另一個平面內設置第一組接收換能器陣列；第一組接收換能器陣列可以包括四個接收單元；第一組接收換能器陣列中的任意一個接收單元與第一組交叉偶極發射換能器中的任意一個發射換能器的角度間隔可以為O度、90度、180度或270度。在平行與第一平面的另一個平面內設置第二組接收換能器陣列；第二組接收換能器陣列可以包括四個接收單元；第二組接收換能器陣列中的任意一個接收單元與第二組交叉偶極發射換能器中的任意一個發射換能器的角度間隔可以為O度、90度、180度或270度。其中，第一組接收換能器陣列所在平面與第二組接收換能器陣列所在平面為相互平行的兩個平面；或者第一組接收換能器陣列所在平面與所述第二組接收換能器陣列所在平面為相互重疊的同一平面。
[0066]步驟104，對第一子組交叉偶極發射換能器激勵，產生第一發射信號；採用第一組接收換能器陣列中的四個接收單元分別接收所述第一發射信號。
[0067]具體地，對第一組交叉偶極發射換能器中互成180度的兩個發射換能器，即，第一子組交叉偶極發射換能器中的兩個發射換能器施加極性相反的激勵信號進行激勵，第一子組交叉偶極發射換能器產生第一發射信號；在激勵第一子組交叉偶極發射換能器；採用第一組接收換能器陣列中與第一子組交叉偶極發射換能器平行設置的兩個接收單元、垂直設置的兩個接收單元，分別接收第一子組交叉偶極發射換能器發射的第一發射信號，並進行記錄。
[0068]步驟105，對第二子組交叉偶極發射換能器激勵，產生第二發射信號；採用第一組接收換能器陣列中的四個接收單元分別接收所述第二發射信號。
[0069]具體地，對第一組交叉偶極發射換能器中除所述第一子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器，即，第二子組交叉偶極發射換能器中的兩個發射換能器施加極性相反的激勵信號進行激勵，第二子組交叉偶極發射換能器產生第二發射信號；在激勵第二子組交叉偶極發射換能器的同時，採用第一組接收換能器陣列中與第一子組交叉偶極發射換能器平行設置的兩個接收單元、垂直設置的兩個接收單元，分別接收第一子組交叉偶極發射換能器發射的第二發射信號，並進行記錄。
[0070]步驟106，對第三子組交叉偶極發射換能器激勵，產生第三發射信號；採用第二組接收換能器陣列中的四個接收單元分別接收所述第三發射信號。
[0071]具體地，對第二組交叉偶極發射換能器中互成180度的兩個發射換能器，S卩，第三子組交叉偶極發射換能器中的兩個發射換能器施加極性相反的激勵信號進行激勵，第三子組交叉偶極發射換能器產生第三發射信號；在激勵第三子組交叉偶極發射換能器；採用第二組接收換能器中與第三子組交叉偶極發射換能器平行設置的兩個接收單元、垂直設置的兩個接收單元，分別接收第三子組交叉偶極發射換能器發射的第三發射信號，並進行記錄。
[0072]步驟107，對第四子組交叉偶極發射換能器激勵，產生第四發射信號；採用第二組接收換能器中的四個偶極發射換能器分別接收所述第四發射信號。
[0073]具體地，採用與步驟106相同的激勵過程對第二組交叉偶極發射換能器中除所述第三子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器，即，第四子組交叉偶極發射換能器中的兩個發射換能器施加極性相反的激勵信號進行激勵，第四子組交叉偶極發射換能器產生第四發射信號；在激勵第四子組交叉偶極發射換能器的同時，採用第二組接收換能器陣列中與第四子組交叉偶極發射換能器平行設置的兩個接收單元、垂直設置的兩個接收單元，同時分別接收第四子組交叉偶極發射換能器發射的第四發射信號，並進行記錄。
[0074]步驟108，對所述第一組接收換能器陣列接收到的所述第一發射信號和第二發射信號，以及所述第二組接收換能器陣列接收到的第三發射信號和第四發射信號進行信號處理，得到第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號。
[0075]具體地，第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列接收的第一發射信號、第二發射信號和第三發射信號、第四發射信號後分別輸出一個具有一定帶寬的多頻信號波形。
[0076]將第一組接收換能器陣列中，與所述第一子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器，分別接收第一發射信號；將與第一子組交叉偶極發射換能器平行設置的接收換能器接收的第一發射信號數據進行疊加，具體為將每個接收單元中平行於第一子組交叉偶極發射換能器接收的第一信號數據進行相減得到相應的同相分量信號，將多個接收換能器得到的同相分量進行疊加得到第一同相分量信號；將與第一子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器接收的第一發射信號數據進行疊加，具體為將每個接收單元中平行於第一子組交叉偶極發射換能器接收的第一信號數據進行相減得到相應的交叉分量信號，將多個接收換能器得到的同相分量進行疊加得到第一交叉分量信號。
[0077]將每個接收單元中過儀器中心的兩個接收換能器接收到同一發射信號數據進行相減即可得到第一同相分量、第一交叉分量、第二同相分量和第二交叉分量；其中與發射換能器平行的為同相分量，與反射換能器成90度夾角的為交叉分量；
[0078]按照得到第一同相分量與第一交叉分量同樣的數據處理方式分別得到第二同相分量信號和第二交叉分量信號、第三同相分量信號和第三交叉分量信號、第四同相分量信號和第四交叉分量信號。
[0079]其中，得到的第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號、第四同相分量信號、第一交叉分量信號、第二交叉分量信號、第三交叉分量信號和第四交叉分量信號得到的是多頻的波形信號。
[0080]步驟109，對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行計算，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度。
[0081]具體地，在測井儀器中設置第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列時，記錄接收換能器之間的距離；接收換能器接收同一個發射源發射的信號，接收換能器接收到發射信號時，由於發射信號經過的路徑不同，造成接收信號有一定時延；根據接收信號之間的相關性，得到接收發射信號的時間差；將接收換能器之間的距離與得到的時間差得到橫波速度。
[0082]將得到的第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行上述計算，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度。
[0083]在對第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號的波形進行處理過程中，通常採用波形反演的方法得到橫波速度的導數；必要時，也可以對第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號進行濾波和頻散校正處理，濾除一些幹擾信號。
[0084]步驟110，根據所述第一橫波速度和第二橫波速度、第三橫波速度和所述第四橫波速度得到第一速度差、第二速度差。
[0085]具體地，將第一橫波速度與第二橫波速度相減後取絕對值，得到第一速度差；將第三橫波速度與第四橫波速度相減後取絕對值，得到第二速度差。
[0086]步驟111，根據所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度確定地層各向異性參數。
[0087]具體地，各向異性參數可以包括快橫波速度的大小、慢橫波速度的大小，以及快橫波速度與預設子組交叉偶極發射換能器所在方向的夾角值，即方位角。
[0088]當第一速度差和第二速度差均為零時，則快、慢橫波速度的大小和方向都為零。在誤差允許範圍內，當第一速度差與第二速度差都接近零時，表明地層無明顯各向異性。
[0089]當第一速度差與第二速度差的值比較接近，且都不為零的情況下，快橫波速度可以為第一橫波速度、第二橫波速度中的任一橫波速度，慢橫博速度為相應的另一橫波速度；或者快橫波速度可以為第三橫波速度、第四橫波速度中任一橫波速度，慢橫博速度為相應的另一橫波速度。
[0090]如果第一速度差明顯大於第二速度差，或者第二速度差明顯大於第一速度差時，快橫波速度取第一橫波速度、第二橫波速度或者第三橫波速度、第四橫波速度中較大的一個橫波速度，慢橫波速度取第一橫波速度、第二橫波速度或者第三橫波速度、第四橫波速度中相對較小的一個橫波速度。
[0091 ] 在一個具體實施例中，第一速度差大於第二速度差，第一橫波速度大於第二橫波速度，則快橫波速度等於第一橫波速度，慢橫波速度等述第二橫波速度。
[0092]在另一個具體實施例中，第一速度差大於第二速度差，第二橫波速度大於所述第一橫波速度，則快橫波速度等於所述第二橫波速度，慢橫波速度等於所述第一橫波速度。
[0093]在另外一個實施例中，第二速度差大於第一速度差，第三橫波速度大於第四橫波速度，則快橫波速度等於所述第三橫波速度，慢橫波速度等於所述第四橫波速度。
[0094]在其他實施例中，第二速度差大於第一速度差，第四橫波速度大於所述第三橫波速度，則快橫波速度等於所述第四橫波速度，慢橫波速度等於所述第三橫波速度。
[0095]其中，快橫波速度與預設子組交叉偶極發射換能器所在方向的夾角值可以直接根據快橫波速度來確定；其夾角可以具體為+22.5度、+67.5度、+112.5度、+157.5度、-22.5度、-67.5 度、-112.5 度或-157.5 度。
[0096]因此，本發明提供一種雙交叉偶極子測井方法，通過兩組正交偶極發射換能器和兩組接收換能器，可以在較低信噪比和弱各向異性的情況下，較好地探測地層方位的各向異性。同時，可以直接給出地層各向異性的大小，也可以將各向異性方位角與各向異性較強的一組偶極子同相分量的夾角範圍控制在45度的變換範圍內，通過處理方法，快速可靠地確定方位角。
[0097]下面根據附圖對實施例一提供的一種交叉偶極發射測井方法進行進一步說明。
[0098]本發明實施例提供兩種雙交叉偶極測井裝置，來實現實施例一提供的一種偶極測井方法，如圖3、4。
[0099]圖3為本發明實施例二提供的一種雙交叉偶極子測井的結構示意圖。
[0100]圖4為本發明實施例二提供的另一種雙交叉偶極子測井結構示意圖。
[0101]如圖3所示，該雙交叉偶極測井裝置包括測井儀器20、第一組交叉偶極發射換能器21、第二組交叉偶極發射換能器22、第一組接收換能器陣列23和第二組接收換能器陣列24。
[0102]其中，第一組交叉偶極發射換能器21包括第一子組交叉偶極發射換能器211和第二子組交叉偶極發射換能器212 ;第一子組交叉偶極發射換能器211與第二子組交叉偶極發射換能器212等間距分布在一個平面上，且第一子組交叉偶極發射換能器211與第二子組交叉偶極發射換能器212的夾角為90度。
[0103]第二組交叉偶極發射換能器22包括第三子組交叉偶極發射換能器221和第四子組交叉偶極發射換能器222 ;第三子組交叉偶極發射換能器221與第四子組交叉偶極發射換能器222等間距分布在一個平面上，且第三子組交叉偶極發射換能器221與第四子組交叉偶極發射換能器222的夾角為90度；且第二組交叉偶極發射換能器22中的任一發射換能器與第一組交叉偶極發射換能器21的角度間隔為(2n+l) X45度；其中η = 0，1，2，3。
[0104]第一組接收換能器陣列23和第二接收換能器陣列24 ;第一組接收換能器陣列23和第二接收換能器陣列24分別包括四個接收單元，每個接收單元包括四個接收換能器(圖中未示出)，且分布在一個平面上，其中任一接收換能器與第一組交叉偶極發射換能器21中任一交叉偶極發射換能器的角度間隔分別為O度、90度或者270度；第一組接收換能器陣列23所在平面與第一組交叉偶極發射換能器21所在平面平行；第二接收換能器陣列24所在平面與第二組交叉偶極發射換能器22所在平面平行。第一組接收換能器陣列23共16個接收換能器，第一組接收換能器陣列24共16個接收換能器。
[0105]圖4所示，該雙交叉偶極測井裝置包括測井儀器20、第一組交叉偶極發射換能器21、第二組交叉偶極發射換能器22和接收換能器陣列25。
[0106]圖4提供的雙交叉偶極測井裝置與圖3提供的雙交叉偶極測井裝置中第一組交叉偶極發射換能器21與第二組交叉偶極發射換能器22的分布相同，不同的是，圖4中的接收換能器25包括八個接收換能器，且八個接收換能器所在平面分別平行於第一組交叉偶極發射換能器21所在平面與第二組交叉偶極發射換能器22所在平面，其中，接收換能器陣列25中的八個接收單元，分別包括四個接收換能器(圖中未示出)。
[0107]根據上述圖3提供的雙交叉偶極測井裝置，對橫向同性介質地層進行勘測。在本實施例中，設定第一子組交叉偶極發射換能器211所在方向為X方向；第二子組交叉偶極發射換能器212所在方向為Y方向；第三子組交叉偶極發射換能器221所在方向為Χ45度方向；第四子組交叉偶極發射換能器222所在方向為Υ45度方向。
[0108]通過實施例一提供的雙偶極測井方法，對第一子組交叉偶極發射換能器(交叉偶極發射換能器211和交叉偶極發射換能器212)中的兩個發射換能器施加極性相反的電壓，對第一子組交叉偶極發射換能器進行激勵，產生第一發射信號；採用第一組接收換能器陣列23中的四個接收單元接收第一發射信號，並記錄接收第一發射信號的信號數據；按照同樣的方式，對第二子組交叉偶極發射換能器(交叉偶極發射換能器213和交叉偶極發射換能器214)、第三子組交叉偶極發射換能器(交叉偶極發射換能器221和交叉偶極發射換能器222)和第四子組交叉偶極發射換能器(交叉偶極發射換能器223和交叉偶極發射換能器224)進行激勵，分別產生第二發射信號、第三發射信號和第四發射信號；在分別激勵第二子組交叉偶極發射換能器、第三子組交叉偶極發射換能器和第四子組交叉偶極發射換能器的同時分別採用第一組接收換能器陣列23、第二組接收換能器陣列24和第二組接收換能器陣列24接收第二發射信號、第三發射信號和第四發射信號並分別記錄接收的信號數據。
[0109]對第一組接收換能器陣列23接收到的第一發射信號進行處理，具體過程為:
[0110]對每個接收單元中與交叉偶極發射換能器211和交叉偶極發射換能器212平行設置的兩個接收換能器接收到的第一發射信號的數據進行相減得到同相分量信號，將四個接收單元中的四個同相分量進行疊加得到第一同相分量信號；對每個接收單元中的與交叉偶極發射換能器211和交叉偶極發射換能器212垂直設置的兩個接收換能器接收到的第一發射信號的數據進行相減得到交叉分量信號，將四個接收單元中的四個交叉分量進行疊加得到第一交叉分量信號；
[0111]依照上述描述過程，處理器對第一組接收換能器陣列23接收到的第二發射信號進行處理，得到第二同相分量信號和第二交叉分量信號。
[0112]依次分別對第二接收換能器陣列24接收到的第三、四發射信號分別進行處理，得到第三同相分量信號和第三交叉分量信號、第四同相分量信號和第四交叉分量信號。
[0113]根據得到的第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號通過採用波形處理得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度。
[0114]對得到的第一橫波速度和第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度相減得到第一速度差與第二速度差，進而根據第一速度差與第二速度差對地層的快橫波和慢橫波的大小以及地磁北極所在方向與快橫波所在方向的夾角進行判斷。對接收換能器接收輸出的結果進行處理，得到圖5、圖6。
[0115]圖5為雙交叉偶極測井X方向、Y方向、X45度方向和Y45度方向的橫波速度隨X方向與快橫波夾角的變化圖。
[0116]如圖5所示，當第一速度差大於第二速度差時，第一橫波速度大於第二橫波速度，則快橫波速度等於第一橫波速度，慢橫波速度等述第二橫波速度；快橫波速度與第一子組交叉偶極發射換能器211所在方向的夾角值為22.5度。
[0117]相反，如果第二橫波速度大於第一橫波速度，則快橫波速度等於第二橫波速度，慢橫波速度等於第一橫波速度；快橫波速度與第一子組交叉偶極發射換能器所在方向的夾角值為67.5度。
[0118]從圖5中，可以直接得到地層各向異性的快、慢橫波速度的大小和方位角的大小，且將方位角的大小直接限定在45度角度的範圍內，避免了對方位角進行反演的不確定性以及利用參數反演進行大小和角度同時求取的不穩定性。
[0119]圖6為雙交叉偶極測井第一速度差的絕對值、第二速度差的絕對值中較大速度差隨X方向與快橫波方向夾角的變化圖。
[0120]如圖6所示，體現了，在任一方位角時，第一速度差或者第二速度差中，總有一組速度差較大，其中較大速度差組中對應的第一橫波速度、第二橫波速度或者第三橫波速度、第四橫波速度中對應該方位角時的快橫波速度和慢橫波速度。
[0121]圖7為雙交叉偶極測井第一速度差、第二速度差與雙交叉偶極測井最大絕對值速度差隨X方向與快橫波夾角的變化圖。
[0122]圖8為交叉偶極測井第一速度差的絕對值、第二速度差的絕對值與雙交叉偶極測井最大絕對值速度差隨X方向與快橫波夾角的變化圖。
[0123]圖7、8是根據實施例一提供的偶極測井方法，在直角坐標系下，進行數據處理後得到的圖像，圖7中，速度差(Velocity Difference)的最大值為300，最小值為-300，在本實施例中，最大值與最小值的數值僅僅是為了說明該偶極測井方法，並不限制本發明申請。
[0124]因此，本發明提供一種雙交叉偶極子測井方法，通過兩組角度間隔為正交偶極發射換能器和兩組接收換能器陣列，可以直接給出地層各向異性的大小，也可以將各向異性方位角與各向異性較強的一組偶極子同相分量的夾角範圍控制在45度的變換範圍內，通過處理方法，快速可靠地確定方位角。
[0125]專業人員應該還可以進一步意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬體、計算機軟體或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬體和軟體的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能宄竟以硬體還是軟體方式來執行，取決於技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本發明的範圍。
[0126]結合本文中所公開的實施例描述的方法或算法的步驟可以用硬體、處理器執行的軟體模塊，或者二者的結合來實施。軟體模塊可以置於隨機存儲器(RAM)、內存、只讀存儲器(ROM)、電可編程ROM、電可擦除可編程ROM、寄存器、硬碟、可移動磁碟、CD-ROM、或【技術領域】內所公知的任意其它形式的存儲介質中。
[0127]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，並不用於限定本發明的保護範圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種雙交叉偶極子測井方法，其特徵在於，所述測井方法包括: 在測井儀器的第一區域，設置第一組交叉偶極發射換能器，包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第一平面的圓周上； 在測井儀器的第二區域，設置四個第二組交叉偶極發射換能器，包括四個交叉偶極發射換能器，等間距分布在與儀器軸線垂直的第二平面的圓周上，並且所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器與第二組交叉偶極發射換能器中任一所述交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為(2n+l) X45度；其中η = 0，1，2，3 ;所述第二平面與所述第一平面平行； 在測井儀器的第三區域，設置第一組接收換能器陣列和第二組接收換能器陣列；所述第一組接收換能器陣列和所述第二組接收換能器陣列分別包括等間距分布的4ΧΝ個接收單元，其中N = I或2 ;所述第一組接收換能器陣列中的任一接收單元與所述第一組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為ηΧ90或mX45度，其中m=O, I, 2，……，7 ;所述第二組接收換能器陣列中的任一接收子陣列與所述第二組交叉偶極發射換能器中的任一交叉偶極發射換能器之間的角度間隔為nX90或mX45度；並且所述第一組接收換能器陣列所在平面與所述第一平面平行，所述第二組接收換能器陣列所在平面與所述第二平面平行； 依次對第一子組交叉偶極發射換能器、第二子組交叉偶極發射換能器、第三子組交叉偶極發射換能器和第四子組交叉偶極發射換能器進行激勵，依次產生第一發射信號、第二發射信號、第三發射信號和第四發射信號；其中，所述第一子組交叉偶極發射換能器包括所述第一組交叉偶極發射換能器中夾角互成180度的兩個交叉偶極發射換能器；所述第二子組交叉偶極發射換能器包括所述第一組交叉偶極發射換能器中除所述第一子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器；所述第三子組交叉偶極發射換能器包括所述第二組交叉偶極發射換能器中夾角互成180度的兩個交叉偶極發射換能器；所述第四子組交叉偶極發射換能器包括所述第二組交叉偶極發射換能器中除所述第三子組交叉偶極發射換能器之外的其餘兩個交叉偶極發射換能器； 所述第一組接收換能器陣列中的4 X N個接收單元分別依次接收所述第一發射信號和第二發射信號； 所述第二組接收換能器陣列中的4 X N個接收單元分別依次接收所述第三發射信號和第四發射信號。
2.根據權利要求1所述的測井方法，其特徵在於，在所述第二組接收換能器陣列中的4XN個接收單元分別依次接收所述第三發射信號和第四發射信號之後，所述測井方法還包括: 對所述第一組接收換能器陣列接收到的所述第一發射信號和第二發射信號，以及所述第二組接收換能器陣列接收到的第三發射信號和第四發射信號進行信號處理，得到第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號； 對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，計算得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度； 根據所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度確定地層各向異性參數。
3.根據權利要求1所述的測井方法，其特徵在於，所述第一組接收換能器陣列中的4XN個接收單元，每個單元包括四個接收換能器，所述換能器與所述第一組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，且任一接收換能器與所述第一組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為nX90度；所述第二組接收換能器陣列中的4XN個接收單元，每個單元包括四個接收換能器，所述換能器與所述第二組接收換能器陣列所在平面在同一平面上，且任一接收換能器與所述第二組交叉偶極發射換能器中任一發射換能器的角度間隔為η X 90 度。
4.根據權利要求2所述的測井方法，其特徵在於，所述對所述第一組接收換能器接收到的所述第一發射信號和第二發射信號，以及所述第二組接收換能器接收到的第三發射信號和第四發射信號進行信號處理，得到第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，具體為: 將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第一子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第一同相分量信號、第一交叉相分量信號； 將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第二子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第二同相分量信號、第二交叉相分量信號； 將所述第二組接收換能器陣列中，與所述第三子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第三發射信號進行疊加，得到第三同相分量信號； 將所述第二組接收換能器陣列中，與所述第四子組交叉偶極發射換能器平行、垂直設置的接收換能器分別接收的第四發射信號進行疊加，得到第四同相分量信號。
5.根據權利要求2所述的測井方法，其特徵在於，在所述對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行計算，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度之前，所述測井方法還包括: 將所述第一組接收換能器陣列中，與所述第一子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第一交叉分量信號； 將所述第一組接收換能器中，與所述第二子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第一發射信號進行疊加，得到第二交叉分量信號； 將所述第二組接收換能器中，與所述第三子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第三交叉分量信號； 將所述第二組接收換能器中，與所述第四子組交叉偶極發射換能器垂直設置的接收換能器分別接收的第二發射信號進行疊加，得到第四交叉分量信號。
6.根據權利要求2所述的測井方法，其特徵在於，對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，計算得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度，具體為: 採用波形反演方法和/或濾波、頻散校正，對所述第一同相分量信號陣列、第二同相分量信號陣列、第三同相分量信號陣列和第四同相分量信號陣列進行速度或者時差提取，得到所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度。
7.根據權利要求1所述的測井方法，其特徵在於，在對所述第一同相分量信號、第二同相分量信號、第三同相分量信號和第四同相分量信號，分別進行時差提取，得到第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度之後，所述測井方法還包括: 所述第一橫波速度與所述第二橫波速度相減，並取絕對值得到第一速度差； 所述第三橫波速度與所述第四橫波速度相減，並取絕對值得到第二速度差。
8.根據權利要求7所述的測井方法，其特徵在於，所述地層各向異性參數包括快橫波速度的大小、慢橫波速度的大小和地磁北極所在方向與快橫波所在方向的夾角；所述根據所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度和第四橫波速度確定地層各向異性參數，具體為: 當所述第一速度差大於所述第二速度差時，如果第一橫波速度大於第二橫波速度，則快橫波速度等於所述第一橫波速度，慢橫波速度等於所述第二橫波速度；如果所述第二橫波速度大於所述第一橫波速度，則快橫波速度等於所述第二橫波速度，慢橫波速度等於所述第一橫波速度；或者 當所述第二速度差大於第一速度差時，如果第三橫波速度大於第四橫波速度，則快橫波速度等於所述第三橫波速度，慢橫波速度等於所述第四橫波速度；如果所述第四橫波速度大於所述第三橫波速度，則快橫波速度等於所述第四橫波速度，慢橫波速度等於所述第三橫波速度； 當所述第一速度差和所述第二速度差均為零時，則快、慢橫波速度相等，等於所述第一橫波速度、第二橫波速度、第三橫波速度或第四橫波速度中的任一個橫波速速，地層無方位各向異性。
9.根據權利要求1所述的測井方法，其特徵在於，所述第一組接收換能器所在平面與所述第二組接收換能器所在平面為相互平行的兩個平面。
10.根據權利要求1所述的測井方法，其特徵在於，所述第一組接收換能器所在平面與所述第二組接收換能器所在平面為相互重疊的同一平面。
【文檔編號】E21B49/00GK104481526SQ201410741162
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】陳浩, 何曉, 王秀明 申請人:中國科學院聲學研究所