[发明专利]一种套管井水泥胶结二界面超声回波分离方法

说明书

本发明公开了一种套管井水泥胶结二界面超声回波分离方法，包括以下步骤：在时间上移动波形，使一周所有波形的套管内壁回波对齐；一周所有波形去除套管内壁回波；一周所有波形计算共振波幅度，并以各幅度对波形归一化；选取任一波形作为基准波形，调整其余波形，使其与基准波形的共振波周期或中心频率相同，且时间采样间隔保持不变。在时间上移动调整后的波形，使所有波形的共振波与基准的共振波形对齐；将对齐后的每个波形取邻近的多个波形叠加平均，得到平滑后的波形集；将对齐后的波形减去平滑后的波形，得到分离的二界面超声回波；将分离的二界面超声回波恢复为原来的幅度和周期。根据本发明，只需一周采集波形就可以有效分离二界面超声回波，处理速度快，对计算内存需求小。

技术领域

本发明涉及声波测井的技术领域，特别涉及一种套管井水泥胶结二界面超声回波分离方法。

背景技术

在油井完井后，套管与地层之间填充水泥，阻止不同地层间的流体发生串流。为评估套管后水泥胶结质量，人们发展了各种测量仪器和评价方法。

当前，可在井下360°旋转的超声仪器是主流的检测方式，此类仪器可实现套管井后全方位覆盖，获得较高的方位分辨率。仪器上安装的超声探头产生的超声波垂直入射进入套管后，在套管内壁产生反射波，同时在套管内形成共振波，并回传被超声探头接收，对共振波进行分析可获得套管和套管后介质的声学参数。例如由共振波频率可计算套管的厚度从而评估套管腐蚀，由共振波的幅度可用于评估套管外介质的声阻抗，识别串槽。也有对整个波形(套管内壁回波和共振波)进行群延时分析，来计算套管厚度和套管外介质的声阻抗。

入射套管的超声波，有部分能量穿透套管，遇到地层或外层套管后发生反射，重新传回超声探头，这部分回波被称为二界面回波。当环空距离较短时，这部分回波可能与共振波发生干涉，影响计算声阻抗，产生较大误差，导致在声阻抗图像上形成星云状图案。由于套管在井眼中通常不是完全居中的，因而环空距离不同，二界面回波不是同时到达，在时间上是不相干的，利用此性质，专利US5274604提出了空间滤波方法来分离二界面超声回波，但在实际使用中，由于套管制造过程或套管腐蚀，套管厚度通常是不均匀的，从而使得共振波的周期各不相同，因而应用上述空间滤波方法后仍残留较多的共振波成分，滤波效果不佳。为克服此问题US5859811提出了一种将所有测量波形按照套管厚度(共振波中心频率或周期)排序后分组处理的方法，在每一组内，共振波的周期非常相近，二界面超声回波到时不相干，可以较好分离出二界面回波。不过该方法处理时数据量非常大，对计算机的内存需求高，另外当波形个数较少时效果也欠佳。

发明内容

针对现有技术中存在的不足之处，本发明的目的是提供一种套管井水泥胶结二界面超声回波分离方法。为了实现根据本发明的上述目的和其他优点，提供了一种套管井水泥胶结二界面超声回波分离方法，包括以下步骤：

S1、通过将超声仪器旋转一周采集的波形按照套管内壁回波的主峰在时间上移动后对齐；

S2、将第一波形集的套管内壁回波去除；

S3、计算所有波形的共振波均方根幅度，并以各自的幅度对波形归一化；

S4、计算所有波形共振波的周期，选取任一波形作为基准波形，调整其余波形，使其与基准波形的共振波周期或中心频率相同，且时间采样间隔保持不变；

S5、时间上移动调整后的波形，使所有波形的共振波与基准的共振波形对齐，得到第二波形集；

S6、将对齐后的每个波形取邻近的多个波形叠加平均，得到平滑后的波形集；

S7、将对齐后的第二波形集逐一减去平滑后的波形，得到分离的二界面超声回波；

S8、将分离的二界面超声回波恢复为原来的幅度和周期得到最终的二界面超声回波。