專利名稱：用于處理在井眼中所接收的聲波波形的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般涉及用于從聲波的(acoustic)波形數據中檢測、去除和/或分離信號的方法和裝置。
背景技術：
聲學工具(acoustic tool)在提供關于鄰近該工具的地層和井眼參數的大范圍信息中是有用的。聲波井眼測量的主要用途是估計壓縮和/或剪切波地層慢度(formation slowness)。對所記錄的井眼中的波形的理解相當簡單。然而，常常是從表面邊界所反射的波的效應和噪聲破壞了所記錄的數據并且需要解釋過程。不過，存在各種方法用于解釋聲波數據，其在裸眼井(open hole)環(huán)境中成功度不同。
然而，在套管井(cased hole)環(huán)境中，所記錄的波形的復雜度更加難以解釋。但是，在許多困難的井況下，還是需要套管。地球物理學中最近的發(fā)展要求一直到井眼表面的速度(velocities)(慢度測量)，而在許多情況下，只有在設置套管之后才能對淺地層進行測井(log)。因此，需要測量套管井中的慢度的方法。
通過套管獲得壓縮和/或剪切波慢度測量是有挑戰(zhàn)性的，因為套管的效果取決于套管到地層的不同的聯(lián)接情況，并且可能因此遮掩了(mask)地層慢度。一般，套管信號破壞所記錄的波形并且在處理數據以獲得有用的慢度測量中造成困難。由于套管信號取決于地層慢度和聯(lián)接情況二者，所以預測套管信號的形式和持續(xù)時間(duration)的挑戰(zhàn)增加了難度。套管可能引起慢度測量測井曲線的不佳的相干性(coherence)，有時導致全部地層信號的丟失。
本發(fā)明目的在于克服或至少降低以上概括的一個或多個問題的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明滿足上述的和其它的需要。具體而言，本發(fā)明提供一種分離和/或去除感興趣信號的方法包括用具有至少一個發(fā)送機和至少一個接收機的工具來生成聲波；從由至少一個接收機所接收的聲波數據對感興趣信號進行自動濾波；以及對自動濾波的聲波數據進行相似度法處理。自動濾波還可以包括計算包括感興趣信號的第一相似度，并將聲波波形數據投影到時間域中?？梢詫⑾嗨贫韧队暗綍r間軸上。自動濾波還可以包括定義包含感興趣信號的窗口。定義窗口還可以包括定義最佳濾波頻帶以去除其它感興趣信號的模式。感興趣信號可以是井眼中的套管信號。
另一方面提供一種從聲波數據去除一個或多個感興趣信號的方法包括將聲波數據投影到時間軸上；檢測一個或多個感興趣信號的時間位置；和從聲波數據對一個或多個感興趣信號進行濾波。濾波還可以包括對一個或多個感興趣信號加窗，并且使用統(tǒng)計判據自動定義在窗口中存在多少分量。
另一方面提供一種從音波數據去除套管信號的方法包括為了與套管的已知慢度相對應的慢度值將原始數據的時間-慢度圖投影到時間軸上，檢測套管的時間位置，以及從聲波數據對套管的時間位置進行濾波。濾波可以包括對套管信號加窗并且確定窗口中存在多少分量。此外，該方法可以包括定義一些與套管信號有關的特征值且重建套管信號。然后可以從原始數據去除重建的套管信號，并且可以對具有已去除的套管信號的原始數據施加相似度法處理，以估算套管后的地層的壓縮和剪切慢度。
另一方面提供一種定義套管井中的地層慢度的方法包括從發(fā)送機接收聲波波形數據；基于被投影到時間域上的音波波形數據來計算第一相似度；以及使用自動特征值分析和選擇從聲波波形數據對感興趣信號進行濾波。在一些方面感興趣信號是套管到達信號。該方法還可以包括對所濾波的數據計算第二相似度，以通過套管獲得地層的壓縮和剪切慢度。其中計算第一相似度還包括在每個水平面定義套管信號的到達時間。濾波還可以包括定義窗口以根據投影到時間域中的第一相似度計算的結果來提取感興趣信號，并且將該窗口施加到聲波或音波波形數據。利用所定義的窗口，濾波還可以包括定義一些存在于窗口中的信號并且定義一些套管信號有關的特征值和特征向量。由協(xié)方差矩陣的計算來獲得特征向量。濾波方法還可以包括重建感興趣信號并且從音波波形數據將其減去。因此，濾波還可以包括定義濾波器頻帶以便從聲波波形數據去除所有其它可能的剩余感興趣信號的模式。其中定義濾波器頻帶還可以包括將可能的感興趣信號的模式與來自發(fā)送機的信號譜相比較；并且如果在感興趣信號模式和來自發(fā)送機的信號譜之間沒有相關性，那么應用標準頻率濾波器，但是如果在感興趣信號模式和來自發(fā)送機的信號譜之間有相關性，那么定義和應用濾波器頻帶以便從聲波波形數據自動去除所有其它可能的剩余感興趣信號的模式。定義濾波器頻帶也可以包括構建和/或使用可能感興趣信號的不同的可能模式的查閱表，例如不同尺寸的套管的查閱表。
另一方面提供一種定義套管井中地層慢度的方法，包括用發(fā)送機生成聲波；使用至少一個接收機接收聲波并且生成聲波原始數據；在慢度-時間域中計算感興趣信號的到達的相似度；將相似度投影到時間軸上；定義窗口尺寸以提取感興趣信號的到達；將窗口施加到原始數據以定義加窗的數據集；在加窗的數據中定義一些源；定義一些與感興趣信號的到達相關的特征值和特征向量；重建感興趣信號的到達；從原始數據減去重建的感興趣信號的到達以產生已處理的數據集；定義頻率濾波器帶；以及使用頻率濾波器帶對已處理的數據集進行相似度法處理。
另一方面提供一種用于確定套管井中的地層慢度的裝置包括至少一個聲波發(fā)送機；至少一個聲波接收機；處理器，耦合到聲波源、聲波接收機、或二者，并且被編程以便從由至少一個聲波接收機所接收的聲波數據對感興趣的到達信號進行自動濾波，并且對被自動濾波的聲波數據施加相似度法處理。處理器也可以被編程為在慢度-時間域中計算感興趣的到達信號的第一相似度；將第一相似度投影到時間軸上；定義窗口尺寸以提取感興趣的到達信號；將窗口施加到聲波數據以定義加窗的數據集；在加窗的數據中定義一些源；定義一些與感興趣分量相關的特征值和特征向量；重建感興趣的到達信號；從聲波數據減去重建的感興趣的到達信號以產生已處理的數據集；定義聲波信號頻率濾波器帶；以及使用頻率濾波器帶對已處理的數據集施加相似度法處理。
本發(fā)明的附加優(yōu)點和新穎的特點將在下面的描述中闡述，或者可以由本領域的技術人員通過閱讀這些資料或實踐本發(fā)明而學習。通過所附的權利要求所述的手段可以實現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點。


附圖示出本發(fā)明優(yōu)選的實施例并且為說明書的一部分。連同下面的說明一起，附圖證明和解釋了本發(fā)明的原理。
圖1是根據本發(fā)明的一個實施例的耦合到計算機處理器并且在套管井中的音波工具的代表視圖。
圖2是示出根據本發(fā)明的一個方面的時間-慢度曲線圖到時間軸的投影。
圖3是示出根據本發(fā)明的一個方面的自動濾波器頻帶選擇的原理的流程圖。
圖4是示出根據本發(fā)明的一個方面的處理音波數據的方法的流程圖。
圖5是根據本發(fā)明的原理所處理的套管井中的音波數據的示例。
圖6是根據本發(fā)明的原理所處理的套管井中的音波數據的另一示例。
貫穿附圖，相同的部件由相同的參考標號來表示。
具體實施例方式
現(xiàn)在轉到附圖，具體而言是圖1，鄰近均勻地層(102)示出聲學工具(100)。均勻地層(102)被套以套管(104)。聲學工具(100)包括至少一個發(fā)送機(T)和至少一個接收機(R)。在本實施例中，有兩個接收機(R)和一個發(fā)送機(T)，然而，也可以使用更多的接收機(R)和發(fā)送機(T)。所示的一個發(fā)送機(T)和兩個接收機(R)的布置本質上是示例性的，并且可以有接收機和/或發(fā)送機的全陣列，或單個發(fā)送機(T)和接收機(R)。發(fā)送機(T)和接收機(R)被耦合到用于收集和處理來自聲學工具(100)的數據的計算機處理器(106)。還示出了波射線路徑(108)，其代表由發(fā)送機(T)的激勵所引起的壓縮波的路徑。接收機(R)可以是不同類型，包括但是不限于壓電和電磁性(magnostrictive)接收機。接收機(R)能夠檢測音波的(sonic)到達。
將可能包含由接收機(R)隨時間而生成的波形的、從聲學工具(100)所收集的信息和數據、通過其下懸掛聲學工具(100)的線纜發(fā)送至計算機處理器(106)。也可以通過任何其它方便的通信技術，來在計算機處理器(106)和接收機(R)之間發(fā)送數據?？梢栽谑袌錾蠌母鞣N來源買到計算機處理器(106)。可以實施自動信號去除方法(以下所描述的)，來處理由聲學工具(100)所獲得并由計算機處理器(106)所接收的數據?？梢愿鶕韵滤枋龅脑摪l(fā)明的方法對計算機處理器(106)進行編程，以自動檢測、分離、和/或去除感興趣信號。例如，可以根據本發(fā)明的方法對計算機處理器(106)進行編程，以便從聲波和音波數據自動去除套管信號，以確定套管(104)后面的地層(102)的地層慢度。
一個可能是感興趣的信號是套管井中的套管信號。如背景中所提到的，套管的到達(關于套管的信號)經常破壞所記錄的波形，給被設計用來獲得地層(102)的壓縮和剪切慢度的數據處理造成困難。因此，本發(fā)明包括用于處理通過套管(104)的聲波或音波的波形的一套方法。然而，本發(fā)明的這套方法不限于套管信號的檢測和去除。本發(fā)明的方法用于從聲波數據集分離和/或去除任何感興趣信號。因此，以下的描述涉及套管信號并且參照套管信號描述該套方法，但是該方法并不因此而受限并且同樣可應用于其它感興趣信號。
根據本發(fā)明的原理，可以將該套處理方法應用于獲得在套管井中的慢度測量，并且該套處理方法包括從由接收機(R)所接收的原始聲波或音波的數據去除套管到達信號。原始數據可以是根據一些實施例的單極音波波形數據，然而，可以將本發(fā)明的處理技術應用到任何種類聲波數據并且不限于單極數據。盡管根據示例性應用(從套管井中的音波數據計算地層慢度)在此討論該套方法，其不限于數據的頻率內容或數據的類型(地震波的、超音波的等)。本發(fā)明的方法的應用為從數據集檢測任何感興趣信號并且將其去除提供途徑。
根據本發(fā)明的一個方面的聲波數據的初步處理被設計用來從聲波數據檢測和/或去除或提取感興趣信號(諸如套管鉆孔中的主套管到達信號)。例如，套管井中的初步處理可以包括首先在地層(102)的每個水平面(level)定義套管信號的到達時間。根據本發(fā)明的其它實現(xiàn)，可以定義任何感興趣信號的到達。受益于此公開的本領域的技術人員應該理解，預測這樣的套管信號將何時到達是相對簡單的任務，因為通常已知或可以容易地確定套管(或其它介質)的機械特性。去除或識別感興趣信號的困難是確定信號將何時結束。因此，根據本發(fā)明的原理，定義窗口(window)來檢測感興趣信號(根據本發(fā)明的一個方面其為套管信號)的開始和結束。然而，應用窗口可能需要人的監(jiān)視和干預，這對于聲波測井而言是不期望的。一般，實時地進行聲波測井。因此，根據本發(fā)明的一個方面，實施預處理技術來方便聲波數據中的感興趣信號的自動檢測。根據本發(fā)明感興趣信號的自動檢測有利地允許信號處理而無需人的干預。以下將討論根據本發(fā)明的一種預處理技術。
相似度(semblance)法處理對于受益于此公開的本領域的技術人員是公知的。相似度法處理方便了橫穿音波波形陣列傳播的各種分量的慢度的確定。一般以二維時間慢度圖(時間對慢度)來表示相似度法處理的結果。一般，通過根據下面的方程將時間-慢度圖投影到慢度軸上，來以與深度相對比的方式給出相似度法處理的結果，該方程為
Pi(s)=maxtρi(S,t)---(1)]]>其中，ρi是慢度投影，并且Pi是在每個水平面所計算出的相似度，其是慢度S和時間t的函數。根據如在商業(yè)處理中所使用的標準符號來給出以上結果的表示。
然而，盡管一般將相似度法處理的結果投影到慢軸上，但是根據本發(fā)明的一個方面，取而代之，根據以下方程將時間-慢度圖投影到時間軸上，該方程為Ti(t)=maxSρi(S,t)---(2)]]>其中，Ti是在時間軸上的投影。
圖2示出這個有利的時間軸投影技術的原理。代替一般的慢度域，以時間域來表示橫穿陣列傳播的不同波。此時間投影指示不同分量的到達和開始的時間，例如圖2中所示出的所記錄的波形的3個分量(302/304/306)。然而應該理解圖2本質上是示例性的，并且不限于任何特定數目的分量或任何特定種類的數據?？梢詫⒃诖嗣枋龅臅r間軸投影技術用來從任何種類數據檢測任何數目的不同分量。可以通過在對應于不同分量的相對極大值之間檢測出局部極小值，來找到分量的(302/304/306)的時間端點(308/310/312)。因此按照下面的方程得到分量(302/304/306)中的一個的時間端點(308/310/312)，該方程為tmax=mintTi(t)---(3)]]>因為找到函數的極小值是公知的問題，所以受益于此公開的本領域的技術人員已知許多完成此問題的方法。因此，通過將時間-慢度圖投影到時間軸上并且在地層的每個水平面上找到的每個分量(302/304/306)的時間端點(308/310/312)，可以定義對應于感興趣分量的時間域中的窗口。
根據本發(fā)明的一個方面，感興趣分量是套管(圖1中的104)。因此，為了檢測套管，針對對應于套管(圖1中的104)的期望值的慢度值將相似度圖投影到時間軸上。對于套管(圖1中的104)的所期望的慢度值是已知的，并且可以由受益于此公開的本領域的技術人員容易地確定。因此，用戶可以設置所期望的套管慢度。應該理解這里所描述的加窗(windowing)過程不限于套管檢測，并且也可以被用來將窗口施加到任何感興趣信號(壓縮的、剪切的或其它信號)。然而，根據本發(fā)明的一些方面，將該加窗過程應用到套管信號。
在檢測到套管(或其它感興趣分量)的時間位置之后，根據本發(fā)明的一個方面，可以從聲波數據中將其濾波。然而，存在一種可能性，即以上所定義的窗口可能具有隨套管信號一起嵌入的其它信號。因此，在對套管到達信號(或任何其它感興趣信號)濾波之前，期望確定在窗口區(qū)域中存在多少其它分量。
因此，為了確定窗口內其它信號(表示其它分量)的數目，可以定義一個或多個特征值和特征向量。根據本發(fā)明的一個方面，將觀察向量定義為y，具有在水平面z由工具(圖1中的100)所記錄的數據。此定義假設觀察向量是獨立的，具有零平均值并且高斯隨機向量具有與相關矩陣相同的協(xié)方差矩陣。這些觀察向量可以包括白噪聲和具有秩Ns的協(xié)方差矩陣的獨立信號分量，其中Ns是接收機(R，圖1)輸出中出現(xiàn)的信號的數目。L復值(在頻域中工作)觀察向量yl，...，yL的聯(lián)合分布為p(y1,......,yL|ξ)=Πi=1L1det[πK(ξ)]exp[-yi′K-1(ξ)yi]----(4)]]>其中K表示協(xié)方差矩陣的估計，ξ表示模型的各種參數(特征值、特征向量和方差)。使用如下方程定義的極小值描述長度(MDL)判據(criterion)，來計算數據中出現(xiàn)的源(信號分量)的數目，該方程為MDL(NS)=-lnp(y1···yL|ξ^ML)+]]>12NS(2M-NS+1)lnL---(5)]]>最小化該判據的Ns的值變成對空間白噪聲場中存在的信號數目的估計。由于噪聲，可以用此技術估計的源的最大數目是M-1，即源的數目減1。當相干信號存在時，此最大數目可能小一些。
因為已知源的數目，所以可以按如下方程估計噪聲的方差，該方程為σ2=1M-1Σi=NsMλi---(6)]]>理論中，如果窗口中只有一個信號，那么除了與所考慮的信號相關的那個特征值之外的所有特征值將為0。然而，實際中，一般不是這種情況，并且對于源數目的了解將給出音波數據中存在的分量的數目的指示。
在估計窗口中存在的源的數目之后，很容易計算與感興趣信號相關的特征值的數目。當感興趣信號是套管信號時，源的數目提供僅與套管信號相關的特征值的最大數目，因為加窗受限于所預期的套管的到達。因此，根據本發(fā)明的一些方面下一步在于定義重建套管到達信號(或其它感興趣信號)所必需的特征值的數目。由于加窗，被加窗的區(qū)域中的主信號被認為是套管的信號，所以主特征值λl將與套管的主信號有關。下面所示出的判據是估算特征向量φi的能量隨主信號(即，與λl有關)如何變化的一種方法。
|φλ1-φλi|<ϵ,i=2,....Ns---(7)]]>當變化高于10％時，認為該特征向量與噪聲有關，以后將不用于重建感興趣信號。此外，因為先前已經計算出源指示(source indication)，所以之后所執(zhí)行的測試的數目非常小，從而促使快速選擇重構所需的特征值/特征向量的數目。在此過程的結尾，知道了與套管到達相關的特征值/特征向量的數目。因此，可以重建套管信號并從原始音波數據將其去除。在選擇與套管到達y有關的特征值的數目之后，可以按下面的方程重構套管信號 該方程為y~=Σi=1NyCiφi,---(8)]]>Ci定義如下Ci＝y(tǒng)Tφi， (9)φi表示根據協(xié)方差矩陣的計算所獲得的特征向量。當重構套管信號時，可以將其從原始數據減去。應該理解可以根據以上方法從數據集檢測、重構和去除來自任何數據源的任何信號，并且套管信號只是示例性的。
根據本發(fā)明的一些方面，在對來自原始數據的已重構的套管信號(或其它信號)進行濾波之后，可以執(zhí)行第二相似度法處理以估算套管后面的地層(圖1中的104)的壓縮和/或剪切慢度。在此第二相似度法過程中，自動選擇用于處理的濾波器頻帶以便從音波數據去除所有其它可能剩余的套管模式。可以使用以下討論的兩個不同種類的信息來選擇濾波器頻帶。
根據本發(fā)明的一個方面，套管模式可以根據套管尺寸、流體慢度和地層慢度的函數建模。該模型提供了對不同可能結構的套管信號的頻率的估計。然而，取決于由地層中的發(fā)射機所發(fā)出的源信號而激發(fā)(excite)不同套管信號模式，即如果源信號沒有激發(fā)特定模式，就不需要對其進行濾波。因此，選擇適合的濾波器頻帶可以包括考慮源標記圖信息(source signatureinformation)。源信號和模式的建模和考慮的原理是找到最小化將在聲波數據中被找到的感興趣分量的模式的能量的濾波器頻帶，而同時保持足夠的能量以保證從數據中獲得期望的信號(在套管井眼中，為地層信號)。
因此，為了選擇正確的濾波器頻帶，需要分析音波或聲波信號。在一個探測器(sensor)處所記錄的音波信號可以表示如下
R(t)＝S(t)*[F(t)+P(t)] (10)其中R(t)、S(t)、F(t)、P(t)分別是所記錄的信號、源信號、地層和套管激勵函數。為了簡化該問題，可以假設地層的傳遞函數是δ函數。因此，在頻率域中進行轉換之后，該表達式變成R(ω)＝S(ω)*[1+P(ω)] (11)如上所述，根據本發(fā)明的一個方面，期望最小化套管模式的能量(或其它分量模式)，這可以通過對乘積E＝S(ω)P(ω)進行濾波來完成。然而，必須保持與地層自身和其它期望的信號相關的信號，并且其優(yōu)選地通過濾波器頻帶被最低限度地減小。因此，可以考慮兩種情形，第一種并且最簡單的情況可能是當套管信號沒有與期望的地層頻帶相互作用時。在這種情況下，可以使用標準頻帶。然而，如果套管模式干擾地層的頻帶，問題將變得更加復雜，因為必須在對某一頻帶中的套管信號進行濾波和保持地層信號之間進行折衷。可以使用的一個判據是基于通過計算如下方程所定義的量Eband而得到的套管模式信號能量，該方程為Eband=∫ω1ω2|S(ω)|2dω∫0∞|S(ω)|2dω---(12)]]>其中ω1和ω2被選擇用于濾波的頻帶，S是發(fā)送機(圖1中的T)在地層中所發(fā)出的音波源信號。如果套管模式沒有干擾所預期的地層信號，那么比值為1并且應用標準濾波器頻帶。當套管模式干擾所預期的地層信號時，為了使套管信號的影響最小化并且保持足夠的能量以用于處理地層數據，可以選擇ω1和ω2使得Eband大于約0.3，優(yōu)選地大于約0.5。在Eband比值約為0.5處，同時達到對套管信號進行濾波而保持地層信號的兩個目的二者。因此，濾波器的頻帶由ω1和ω2的值來限定。根據本發(fā)明的一些方面可以對于不同的結構計算ω1和ω2的值以建立查閱表。受益于此公開本領域的技術人員可以容易地建立查閱表。在對于套管的本情況下，查閱表可以包括許多或所有不同的可能套管方案(不同的地層，泥漿速度和套管尺寸等的組合)，以便避免在測井過程中計算ω判據，并且最小化測井操作中所需的用戶輸入的數目?？梢愿鶕猛瑯拥亟⑵渌信d趣信號的其它查閱表。圖3通過流程圖示出上述的自動濾波器頻帶選擇方法的原理。此外，圖4通過流程圖示出用來通過套管井計算地層慢度和/或從音波數據去除套管信號的一種方法的步驟。然而，應該理解圖3和圖4的流程圖本質上是示例性的，并且根據本發(fā)明的一些方面可以使用較少的和/或附加的步驟，并且本發(fā)明不限于圖3和圖4的圖示。如先前所述，該方法既不限于音波數據，也不限于對套管信號的濾波。根據本發(fā)明的方法可以對來自任何數據集的任何信號進行濾波。旨在由所附權利要求限定本發(fā)明的范圍。
示例已經將上述的方法實施在實際的聲波數據上，下面給出了其中的一些結果。將上述的方法的一個示例應用到在套管井中用偶極音波圖像儀(Dipolesonic imager)所記錄的真實數據。參照圖6，第一軌跡(track)(600)表示相干點曲線。鄰近第一軌跡(600)也示出了第二軌跡(602)。分別對于當出現(xiàn)在測井曲線(608)中的剪切和壓縮到達信號，第一和第二軌跡(600和602)組合起來表示相干峰(605)的譜。第三軌跡(604)表示在已經從數據去除套管信號之前的慢度投影，并且第四軌跡(606)是如以上所解釋的在去除套管信號之后慢度投影的結果。
如圖6中所示，當地層的壓縮信號不連續(xù)并僅出現(xiàn)低相干性時，測井曲線(608)上出現(xiàn)強的并且相干的到達(610)。然而，在根據本發(fā)明的方法處理音波數據后，已經成功地去除了套管到達信號(610)。而且，壓縮到達信號(612)的相干性已經極大地增加，使得對測井曲線(608)的解釋比現(xiàn)有處理技術允許的簡單得多。
接下來將參照圖7，示出將該方法應用于確定如上所述的套管井后面的地層慢度的另一示例。和圖6一樣，測井曲線(708)示出通過套管所記錄的單極P-wave和S-wave(壓縮和剪切波)數據。從本示例的第二軌跡(704)應該認識到，具有低相干性和不連續(xù)的測井曲線(708)的套管到達信號(710)和壓縮到達(712)不可能提供通過套管的壓縮慢度(712)的估算。然而，在根據上述的方法處理音波數據之后，套管到達信號(710)消失，同時在第三軌跡(706)上的壓縮慢度(712)的相干性和連續(xù)性得到顯著提高并且可以使用。對于其他數據類型和其它感興趣的分量可以達到類似的結果。
以上的描述和附圖給出了用于自動處理聲波波形的一套方法和裝置。該處理方法可以包括自動劃分(zoning)感興趣分量信號(在以上示例中，套管到達信號)，計算相似度，而將該聲波波形數據投影到時間域上。該投影產生對時間域中分量信號到達的估計以及其時間端點。此外，可以使用自動特征值分析和選擇來濾波分量信號到達。自動選擇與分量到達相關的特征值/特征向量，以允許分量信號的重構。跟隨分量信號的重構之后，從數據將其去除是很簡單的。當從數據去除分量信號時，通過使用利用建模和源標記圖上的信息所定義的自動濾波器頻帶可以施加第二相似度法處理。該處理的最終結果是更清楚的數據(在以上的示例中的自動位于套管后面的地層壓縮慢度和剪切(當可能時))估算。
已經給出前面的描述僅用于說明和描述本發(fā)明。意圖不是窮舉或將本發(fā)明限制為所公開的任何精確的形式。按照以上的教學許多修改和改變是可能的。
為了最好地解釋本發(fā)明的原理和其實際應用，選擇并描述了優(yōu)選的實施例。前面的描述意圖是使本領域的其他技術人員、能夠在各種實施例中并以適合于所預期的特殊用途來最好地利用本發(fā)明。意圖是本發(fā)明的范圍由后面的權利要求所限定。
權利要求
1.一種分離和/或去除感興趣信號的方法包括用具有至少一個發(fā)送機和至少一個接收機的工具來生成聲波；從由至少一個接收機所接收的聲波波形數據對感興趣信號進行自動濾波；以及對自動濾波的聲波波形數據進行相似度法處理。
2.根據權利要求1的方法，其中自動濾波還包括計算包括感興趣信號的第一相似度。
3.根據權利要求2的方法，其中計算第一相似度還包括將相似度投影到時間域。
4.根據權利要求3的方法，其中使用局部極小值來獲得相似度的時間端點。
5.根據權利要求3的方法，其中將聲波波形數據投影到時間域包括指示所記錄的波形的不同分量的到達時間。
6.根據權利要求5的方法，還包括通過在對應于不同分量的不同相對極大值之間檢測局部極小值來估算分量的時間端點。
7.根據權利要求1的方法，其中自動濾波還包括定義包含感興趣信號的窗口。
8.根據權利要求7的方法，其中定義窗口還包括定義最佳濾波頻帶以去除其它感興趣信號的模式。
9.根據權利要求8的方法，還包括將窗口施加到聲波波形數據并且在窗口中定義一些信號。
10.根據權利要求8的方法，還包括定義一些與感興趣信號有關的特征值和特征向量并且重建感興趣信號。
11.根據權利要求10的方法，還包括從聲波波形數據減去重建的感興趣信號。
12.根據權利要求1的方法，其中聲波波形數據是音波數據。
13.根據權利要求1的方法，其中感興趣信號是井眼中的套管信號。
14.根據權利要求1的方法，其中感興趣信號是由井眼所橫貫的地層的壓縮信號。
15.一種從聲波數據去除一個或多個感興趣信號的方法，包括將聲波數據投影到時間軸上；檢測一個或多個感興趣信號的時間位置；和從聲波數據對一個或多個感興趣信號進行濾波。
16.根據權利要求15的方法，其中濾波還包括對一個或多個感興趣信號加窗。
17.根據權利要求16的方法，還包括使用統(tǒng)計判據來自動確定窗口中存在多少分量。
18.根據權利要求17的方法，還包括定義與分量相關的一些特征值。
19.根據權利要求18的方法，還包括重建一個或多個感興趣信號。
20.根據權利要求19的方法，還包括從聲波數據去除一個或多個感興趣信號。
21.根據權利要求20的方法，還包括對具有所去除的一個或多個感興趣信號的聲波數據進行相似度法處理，以估算套管后面的地層的壓縮和剪切慢度。
22.根據權利要求15的方法，其中所述一個或多個感興趣信號包括套管的到達信號。
23.根據權利要求22的方法，其中將聲波數據投影到時間軸上還包括投影與已知的套管的慢度值相對應的慢度值。
24.根據權利要求15的方法，其中聲波數據還包括相似度圖。
25.一種確定套管井中的地層慢度的方法包括從發(fā)送機接收聲波波形數據；基于被投影到時間域的聲波波形數據來計算第一相似度；以及使用自動特征值分析和選擇從聲波波形數據中對感興趣信號進行濾波。
26.根據權利要求25的方法，其中感興趣信號是套管到達信號。
27.根據權利要求25的方法，還包括對所濾波的數據計算第二相似度，以獲得通過套管的地層的壓縮和剪切慢度。
28.根據權利要求25的方法，其中計算第一相似度還包括在每個水平面定義信號的到達時間。
29.根據權利要求25的方法，其中濾波還包括定義窗口以根據投影到時間域中的第一相似度的計算結果來提取感興趣信號。
30.根據權利要求29的方法，其中濾波還包括將窗口施加到聲波波形數據。
31.根據權利要求29的方法，其中濾波還包括定義一些存在于窗口中的信號。
32.根據權利要求31的方法，其中濾波還包括定義一些與存在于窗口中的信號有關的特征值和特征向量。
33.根據權利要求32的方法，其中由協(xié)方差矩陣的計算來獲得特征向量。
34.根據權利要求33的方法，其中濾波還包括重建感興趣信號。
35.根據權利要求34的方法，其中濾波還包括從聲波波形數據減去重建的感興趣信號。
36.根據權利要求35的方法，其中濾波還包括定義濾波器頻帶以便從聲波波形數據去除所有其它可能的感興趣信號的模式。
37.根據權利要求36的方法，其中定義濾波器頻帶還包括將可能的感興趣信號的模式與來自發(fā)送機的信號譜相比較；并且如果在感興趣信號模式和來自發(fā)送機的信號譜之間沒有干擾性，那么應用標準頻率濾波器；如果在感興趣信號模式和來自發(fā)送機的信號譜之間有干擾性，那么定義和應用濾波器頻帶以便從聲波波形數據自動去除所有其它可能的剩余感興趣信號的模式。
38.根據權利要求36的方法，其中定義濾波器頻帶還包括定義兩個頻帶使得Eband值大于或等于約30％。
39.根據權利要求38的方法，其中Eband值大于或等于約50％。
40.一種確定套管井中地層慢度的方法，包括用發(fā)送機生成聲波；使用至少一個接收機接收聲波并且生成聲波原始數據；在慢度-時間域中計算感興趣的到達的相似度；將相似度圖投影到時間軸上；定義窗口尺寸以提取感興趣信號的到達；將窗口施加到原始數據以定義加窗的數據集；使用統(tǒng)計方法在加窗的數據中定義一些源；定義一些與感興趣信號的到達相關的特征值和特征向量；重建感興趣信號的到達；從原始數據減去重建的感興趣信號的到達以產生已處理的數據集；定義頻率濾波器帶；以及使用頻率濾波器帶對已處理的數據集進行相似度法處理。
41.根據權利要求40的方法，其中感興趣信號的到達包括套管信號。
42.一種用于確定套管井眼中的地層慢度的裝置，包括至少一個聲波發(fā)送機；至少一個聲波接收機；處理器，耦合到聲波源、聲波接收機、或二者，并且被編程以從由至少一個聲波接收機所接收的聲波數據中對感興趣的到達信號進行自動濾波，并且對被自動濾波的聲波數據施加相似度法處理。
43.根據權利要求42的裝置，其中感興趣的到達信號包括套管信號。
44.根據權利要求42的裝置，其中處理器被編程為在慢度-時間域中計算感興趣的到達信號的第一相似度；將第一相似度圖投影到時間軸上；定義窗口尺寸以提取感興趣的到達信號；將窗口施加到聲波數據以定義加窗的數據集；使用統(tǒng)計方法在加窗的數據中定義一些源；定義一些與感興趣分量相關的特征值和特征向量；重建感興趣的到達信號；從聲波數據減去重建的感興趣的到達信號以產生已處理的數據集；定義聲波信號頻率濾波器帶；以及使用頻率濾波器帶對已處理的數據集施加相似度法處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于確定從聲波數據分離和/或去除感興趣信號的方法和裝置。該方法和裝置可以被用來測量套管井中的地層慢度，在該情況下，感興趣信號可以是套管到達信號。可以從一組聲波數據檢測、重建和去除套管到達信號?？梢詫哂幸讶コ奶坠苄盘柕穆暡〝祿┘酉嗨贫忍幚恚瑥亩a生相關地層慢度測井曲線。可以定義和自動管理濾波器頻帶以檢測和去除諸如套管信號那樣的感興趣信號。
文檔編號G01V1/28GK1754105SQ200380109913
公開日2006年3月29日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權日2002年12月23日
發(fā)明者亨利-皮埃爾·瓦萊羅 申請人:施藍姆伯格海外股份有限公司