针对多分量声波测井数据的井眼校正方法和系统与流程

1.本发明涉及矿场地球物理技术领域，尤其是涉及一种针对多分量声波测井数据的井眼校正方法和系统。


背景技术：

2.传统的多分量声波测井仪器(如：偶极子/多极子阵列声波测井仪)用来测量包括单极、偶极和四极子在内的各类声波信号，并从采集到的声波信号中提取声速与全波列信息。多分量声波测井仪器可在石油和地质行业中应用，并用来完成计算孔隙度、判断岩性及定性识别气层、定性判断裂缝发育段、确定地应力方向、计算岩石力学参数、评价井眼稳定性、预测与检测储层压裂缝高及延伸方向等任务。但测量过程必须保证仪器在井筒中心进行，不居中测量会引起声速计算误差大、各向异性异常等问题，这样就降低了后期诸如孔隙度、地应力等计算结果的准确性。
3.然而，在实际应用中，随着地质与油气勘探开发的进展，大斜度和水平方向的测量施工也越加频繁，因此居中式测量在这些限制条件下难以保证。而且，以往声波的井眼校正需要进行多臂井径测量才能得到较为准确的校正结果，这样就增加现场施工量，加大了施工风险。因此，现有技术需要提供一种针对声波测井数据的井眼校正的新方案，以解决上述一个或多个问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正方法，包括：通过将刻度声波测井仪内的每个发射声源与标准发射位置分别进行对准来对各发射源进行刻度，记录每个发射声源的第一特征，以及通过将每个接收器与标准接收位置分别进行对准来对各接收器进行刻度，记录每个接收器的第二特征，所述特征包括幅度、相位、频谱分布及能量；对所述第一特征和所述第二特征内的各类型特征数据分别进行归一化处理，基于此，对每个分量的实际声波测井数据进行系统归一化校正；根据经归一化校正后的每个分量的实际声波测井数据，计算当前测井仪器的井眼偏心校正参数，并根据所述井眼偏心校正参数，对每个分量的实际声波数据进行井眼环境校正处理。
5.优选地，在对所述第一特征和所述第二特征内的各类型特征数据分别进行归一化处理步骤中，包括：将所述第一特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，以及将所述第二特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，分别得到发射幅度校正系数、接收幅度校正系数、发射相位校正系数、接收相位校正系数、发射频谱校正系数以及接收频谱校正系数。
6.优选地，根据所述发射幅度校正系数和所述接收幅度校正系数，对每个接收分量的声波测井数据的幅度进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的幅度；根据所述发射相位校正系数和所述接收相位校正系数，对每个接收分量的声波测井数据的相位进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的相位或到时；根据
所述发射频谱校正系数和所述接收频谱校正系数，采用预设的归一化带通滤波器，对每个接收分量的声波测井数据的频率信息进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的频率信息，其中，利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行系统归一化处理：
7.amp＝(amp/nta)/nra
8.phs＝phs ntp nrp
9.frq＝filter1(frq，nte，nre)
10.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，nta表示所述发射幅度校正系数，nra表示所述接收幅度校正系数，phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组，ntp表示所述发射相位校正系数，nrp表示所述接收相位校正系数，frq表示每个接收分量的声波测井数据的频率信息数组，nte表示所述发射频谱校正系数，nre表示所述接收频谱校正系数，filter1表示归一化带通滤波器。
11.优选地，在根据经归一化校正后的每个分量的实际声波测井数据，计算当前测井仪器的井眼偏心校正参数，并根据所述井眼偏心校正参数，对每个分量的实际声波数据进行井眼环境校正处理步骤中，包括：获取经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组、相位或到时数组和频率数组，基于此，分别计算幅度偏心校正参数、相位偏心校正参数和频率偏心校正参数；根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组，利用所述幅度偏心校正参数和预设的第一加权校正系数，对每个分量的声波数据的幅度进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波幅度数据；根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的相位或到时数组，利用所述相位偏心校正参数和预设的第二加权校正系数，对每个分量的声波数据的相位或到时进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波相位或到时数据；根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的频谱信息数组，利用所述频率偏心校正参数和预设的第三加权校正系数，采用预设的井眼环境校正带通滤波器，对每个分量的声波数据的频率信息进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波频率数据，其中，利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行井眼环境校正处理：
12.amp’＝ka*amp/na
13.phs’＝kp phs np
14.frq’＝filter2(frq，kf(ne))
15.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组，frq表示每个接收分量的声波测井数据的频率信息数组，na表示幅度偏心校正参数，np表示相位偏心校正参数，ne表示频率偏心校正参数，filter2表示井眼环境校正带通滤波器，ka、kp、kf分别表示第一加权校正系数、第二加权校正系数和第三加权校正系数，amp’表示井眼校正后的每个分量的声波幅度数组，phs’表示井眼校正后的每个分量的声波相位或到时数组，frq’表示井眼校正后的每个分量的声波频率信息数组。
16.优选地，从各发射声源的幅度特征数据中确定发射源最大幅度值，将每个发射声源的幅度特征数据分别与所述发射源最大幅度值进行除法运算，得到所述发射幅度校正系数；从各接收器的幅度特征数据中确定接收端最大幅度值，将每个接收器的幅度特征数据
分别与所述接收端最大幅度值进行除法运算，得到所述接收幅度校正系数；从各发射声源的相位特征数据中确定发射源最大相位值，将所述发射源最大相位值分别与每个发射声源的相位特征数据进行减法运算，得到所述发射相位校正系数；从各接收器的相位特征数据中确定接收端最大相位值，将所述接收端最大相位值分别与每个接收器的相位特征数据进行减法运算，得到所述接收相位校正系数；先从各发射声源的能量特征数据中确定其中的主峰频率与占比乘积值，并将每个发射声源的频谱特征数据分别与对应分量的能量特征数据进行乘法运算从而针对每个发射源形成相应的发射特征数据，最后从每个发射源的发射特征数据中筛选出最大发射特征数据，并将每个发射声源的幅度特征数据分别与当前最大发射特征数据进行除法运算，得到所述发射频谱校正系数；先从各接收器的能量特征数据中确定其中的主峰频率与占比乘积值，并将每个接收器的频谱特征数据分别与对应分量的能量特征数据进行乘法运算从而针对每个接收器形成相应的接收特征数据，最后从每个接收器的接收特征数据中筛选出最大接收特征数据，并将每个接收器的幅度特征数据分别与当前最大接收特征数据进行除法运算，得到所述接收频谱校正系数。
17.优选地，根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据对应的幅度数组，从中提取最大归一化幅度数据，并将每个分量的归一化幅度特征数据分别与所述最大归一化幅度数据进行除法运算，得到所述幅度偏心校正参数；根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据对应的相位或到时数组，从中提取最大归一化相位或到时数据，并将所述最大归一化相位或到时数据分别与每个分量的归一化相位或到时特征数据进行减法运算，得到所述相位偏心校正参数；先根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据对应的频谱信息数组，从中提取主峰频率与占比乘积数据，而后确定各分量实际声波测井数据所对应的频谱信息中指定占比所对应的指定通带频谱信息，最后根据所述主峰频率与占比乘积数据和各接收器对应的所述指定通带频谱信息，对每个分量的归一化频率特征数据分别进行基于指定带通范围的滤波处理，得到所述频率偏心校正参数。
18.优选地，所述刻度装置采用金属圆筒或消声水池，其中，圆筒内部的直径范围为200～400mm，圆筒的外壳采用高强度耐腐蚀金属材料，圆筒的内壁光滑无杂质，所述圆筒的内部充填自来水并静置一天以上。
19.另一方面，本发明还提供了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正系统，所述井眼校正系统用来执行如上述所述的井眼校正方法，其中，所述井眼校正系统包括：刻度声波测井仪，其用于通过将仪器内每个发射声源与标准发射位置分别进行对准来对各发射源进行刻度，以及通过将每个接收器与标准接收位置分别进行对准来对各接收器进行刻度；井眼校正装置，其用于在对各发射源进行刻度时记录每个发射源的第一特征，以及在对各接收器进行刻度时记录每个接收器的第二特征，而后对所述第一特征和所述第二特征内的各类型特征数据分别进行归一化处理，基于此，对每个分量的实际声波测井数据进行系统归一化校正，以及根据经归一化校正后的每个分量的实际声波测井数据，计算当前测井仪器的井眼偏心校正参数，并根据所述井眼偏心校正参数，对每个分量的实际声波数据进行井眼环境校正处理，其中，所述特征包括幅度、相位、频谱分布及能量。
20.优选地，所述井眼校正装置包括归一化校正模块，其中，所述归一化校正模块具备：校正系数计算单元，其配置为将所述第一特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，以及将所述第二特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布
特征和能量特征分别进行归一化处理，分别得到发射幅度校正系数、接收幅度校正系数、发射相位校正系数、接收相位校正系数、发射频谱校正系数以及接收频谱校正系数。
21.优选地，所述井眼校正装置还包括井眼环境校正模块，其中，所述井眼环境校正模块具备：井眼偏心校正参数确定单元，其配置为获取经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组、相位或到时数组和频率数组，基于此，分别计算幅度偏心校正参数、相位偏心校正参数和频率偏心校正参数；幅度数据偏心校正单元，其配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组，利用所述幅度偏心校正参数和预设的第一加权校正系数，对每个分量的声波数据的幅度进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波幅度数据；相位数据偏心校正单元，其配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的相位或到时数组，利用所述相位偏心校正参数和预设的第二加权校正系数，对每个分量的声波数据的相位或到时进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波相位或到时数据；频率数据偏心校正单元，其配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的频谱信息数组，利用所述频率偏心校正参数和预设的第三加权校正系数，采用预设的井眼环境校正带通滤波器，对每个分量的声波数据的频率信息进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波频率数据，其中，所述幅度数据偏心校正单元、所述相位数据偏心校正单元和所述频率数据偏心校正单元分别利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行井眼环境校正处理：
22.amp’＝ka*amp/na
23.phs’＝kp phs np
24.frq’＝filter2(frq，kf(ne))
25.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组，frq表示每个接收分量的声波测井数据的频率信息数组，na表示幅度偏心校正参数，np表示相位偏心校正参数，ne表示频率偏心校正参数，filter2表示井眼环境校正带通滤波器，ka、kp、kf分别表示第一加权校正系数、第二加权校正系数和第三加权校正系数，amp’表示井眼校正后的每个分量的声波幅度数组，phs’表示井眼校正后的每个分量的声波相位或到时数组，frq’表示井眼校正后的每个分量的声波频率信息数组。
26.与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：
27.本发明公开了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正方法和系统。该方法及系统把声波测井仪器居中设置于圆筒或消声水池中，分别对声音发射器与接收探测器进行幅度、相位、频谱和能量的刻度处理；根据刻度值计算出发射声源与接收探测器的系统归一化校正参数，并利用当前系统归一化校正参数对实时测得的声波测井数据进行校正；然后从校正后的声波数据中提取并计算井眼偏心校正系数，然后利用当前井眼偏心校正系数对声波测井数据进一步实施井眼校正。本发明所述的井眼校正方法能够对多分量声波测井数据进行井眼自适应校正，算法简单、可靠，便于实施，无需利用其他施工测量仪器，降低现场施工量和施工风险。
28.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利
要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
29.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
30.图1是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法的步骤图。
31.图2是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法的流程示意图。
32.图3是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法中声波测井的波形示意图。
33.图4是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正系统的结构示意图。
具体实施方式
34.以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
35.另外，附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
36.传统的多分量声波测井仪器(如：偶极子/多极子阵列声波测井仪)用来测量包括单极、偶极和四极子在内的各类声波信号，并从采集到的声波信号中提取声速与全波列信息。多分量声波测井仪器可在石油和地质行业中应用，并用来完成计算孔隙度、判断岩性及定性识别气层、定性判断裂缝发育段、确定地应力方向、计算岩石力学参数、评价井眼稳定性、预测与检测储层压裂缝高及延伸方向等任务。但测量过程必须保证仪器在井筒中心进行，不居中测量会引起声速计算误差大、各向异性异常等问题，这样就降低了后期诸如孔隙度、地应力等计算结果的准确性。
37.然而，在实际应用中，随着地质与油气勘探开发的进展，大斜度和水平方向的测量施工也越加频繁，因此居中式测量在这些限制条件下难以保证。而且，以往声波的井眼校正需要进行多臂井径测量才能得到较为准确的校正结果，这样就增加现场施工量，加大了施工风险。
38.因此，解决上述一个或多个技术问题，本技术提出了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正方法和系统。该方法及系统包括：利用刻度声波测井仪来记录仪器内各发射源的幅度、相位、频谱及能量特征、以及记录各接收器的幅度、相位、频谱及能量特征；根据所记录的数据计算用于对幅度、相位和频率进行归一化处理的系统归一化校正系数，并利用当前系数对每个分量的声波测井数据进行系统归一校正；根据归一化校正后的声波测井数据计算井眼偏心校正参数系数，并利用当前井眼偏心校正参数系数进一步对每个分量上的归一化校正后的声波测井数据进行井眼环境校正处理。这样，本发明能够对声波测井数据进行仪器偏心、井眼不规则等因素的修正，从而得到准确的声波测井数据的井眼校正结果，适应于大斜度、水平等不同方向上的井段测井场景。
39.图1是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法的步骤图。图2是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法的流程示意图。下面结合图1和图2，对本发明实施例所述的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法(以下简称“井眼校正方法”)进行说明。
40.步骤s110通过将刻度声波测井仪内的每个发射声源与标准发射位置分别进行对准来对各发射源进行刻度，记录每个发射声源的第一特征，以及通过将刻度声波测井仪内的每个接收(探测)器与标准接收位置分别进行对准来对各接收器进行刻度，记录每个接收器的第二特征。其中，第一特征和第二特征均包含多种类的特征，第一特征与第二特征所包含的特征的种类数量相同且种类内容也相同。进一步，第一特征和第二特征均包括幅度特征、相位特征、频谱特征及能量特征。需要说明的是，在本发明实施例中，每个发射声源或接收器的频谱特征优选为一段时间内所获得声波信号频谱曲线中不同数据点对应的频率与能量关系特征，每个发射声源或接收器的能量特征优选为一段时间内所获得声波信号时间曲线中不同数据点对应的时间与能量关系特征。
41.在本发明实施例中，(参考图4)刻度声波测井仪器包括声波测井仪器和刻度装置。其中，刻度装置内配置有标准发射源和标准接收器。在标准发射源所在的位置处配置有相应的声波发射器，用来向标准接收器所在的位置处发射测试用(标准)声波信号，并由与该声波发射器连接的相应发射控制部件来对标准声波信号的信号发射启停、信号频率、信号幅度等信息进行控制。在标准接收器所在的位置处配置有相应的声波接收器，用来接收从标准发射源发出的(标准)声波信号，并由与该声波接收器连接的相应接收控制部件来采集标准声波信号的原始波形及相应的信号特征。
42.进一步，在本发明实施例中，声波测井仪器放置在刻度装置中，并且，放置在刻度装置的居中位置。其中，刻度装置采用消声水池或金属圆筒。在刻度装置为金属圆筒时，圆筒内部的直径范围为200～400mm。并且，圆筒的外壳采用高强度耐腐蚀金属材料，圆筒的内部需充填自来水，并将自来水静置一天以上。
43.在步骤s110中，首先将声波测井仪器内的任意一个发射源放置于标准发射位置处，对当前发射方向的单极和偶极发生声源进行幅度、相位、频谱和能量的刻度。具体地，对于单/偶极声源刻度旋转仪器来说，选取第一个单/偶极发射声源所对应的发射方向与发射刻度标记(标准发射位置)对齐，由第一个单/偶极发射声源发射标准测量用声波信号并由标准接收位置的接收器接收标准发射位置所发出的测量用声波信号，从而测量并记录当前第一个发射声源的幅度(特征)ta1、相位(特征)tp1、频谱分布信息(特征)tf1以及能量(特征)te1；而后，旋转仪器使第二个单/偶极发射声源所对应的发射方向与发射刻度标记对齐，由第二个单/偶极发射声源发射标准测量用声波信号并由标准接收位置的接收器接收标准发射位置所发出的测量用声波信号，从而测量并记录当前第二个发射声源的幅度(特征)ta2、相位(特征)tp2、频谱分布信息(特征)tf2以及能量(特征)te2；重复上面步骤，依次完成其他发射声源的第一特征的测量与记录；最后，旋转仪器完成最后一个单/偶极声源所对应的发射方向的刻度，测量并记录最后一个发射声源的幅度(特征)tan、相位(特征)tpn、频谱分布信息(特征)tfn以及能量(特征)ten。其中，n表示仪器内发射声源(发射方向)的总数量。
44.在完成发射声源的测量后，还要在步骤s110中对每个接收探测器的声波接收能力
进行测量。把将声波测井仪器内的任意一组分量接收探测器置于接收刻度标记位置(标准接收位置)处，分别对多分量接收探测器进行幅度、相位、频谱和能量的刻度。具体地，对仪器进行旋转，使得第一个分量的接收探测器与接收刻度标记(标准接收位置)对齐，由标准发射位置处的声波发射器发射标准测量用声波信号并由标准接收位置处的第一个接收器接收标准发射位置所发出的测量用声波信号，从而测量并记录当前第一个接收探测器的幅度(特征)ra1、相位(特征)rp1、频谱分布信息(特征)rf1以及能量(特征)re1；对仪器进行旋转，使得第二个分量的接收探测器与接收刻度标记(标准接收位置)对齐，由标准发射位置处的声波发射器发射标准测量用声波信号并由标准接收位置处的第二个接收器接收标准发射位置所发出的测量用声波信号，从而测量并记录当前第二个接收探测器的幅度(特征)ra2、相位(特征)rp2、频谱分布信息(特征)rf2以及能量(特征)re2；重复上面步骤，依次完成其他接收器的第二特征的测量与记录；对仪器继续进行旋转，使得最后一个分量的接收探测器与接收刻度标记(标准接收位置)对齐，由标准发射位置处的声波发射器发射标准测量用声波信号并由标准接收位置处的最后一个接收器接收标准发射位置所发出的测量用声波信号，从而测量并记录当前最后一个接收探测器的幅度(特征)ram、相位(特征)rpm、频谱分布信息(特征)rfm以及能量(特征)rem。其中，m表示仪器内接收器的总数量。
45.图3是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正方法中声波测井的波形示意图。如图3所示，五个波形图分别为五个分量所接收到的原始声波信号。
46.在获得仪器内所有发射源和接收器的刻度结果后，参考图1，步骤s120对步骤s110所记录的每个发射声源的第一特征和每个接收器的第二特征内的各类型特征数据分别进行归一化处理，并根据每类特征数据的归一化处理结果，对每个接收分量的实际声波测井数据进行系统归一化校正。
47.进一步，在步骤s120中，需要将步骤s110所记录的每个发射声源的第一特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，以及将步骤s110所记录的每个接收器的第二特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，基于各类特征数据，分别计算出发射幅度校正系数、接收幅度校正系数、发射相位校正系数、接收相位校正系数、发射频谱校正系数以及接收频谱校正系数，以利用这些信息对每个分量的声波测井数据进行系统归一化校正。
48.进一步，在本发明实施例中，在计算发射幅度时，需要先获得每个发射声源的幅度特征数据，并从中确定出(发射源)最大幅度值，而后，将每个发射声源的幅度特征数据分别与当前发射源最大幅度值进行除法运算，得到当前所需的发射幅度校正系数。其中，按照如下表达式计算发射幅度校正系数：
49.ta＝max(ta1，ta2，
……
，tan)(1)
50.nta＝(ta1/ta,ta2/ta,
……
，tan/ta)(2)
51.其中，max表示用于指定范围内最大值的求取的函数；nta表示发射幅度校正系数；ta1，ta2，
……
，tan分别表示不同发射声源对应的幅度特征数据。
52.进一步，在本发明实施例中，在计算接收幅度校正系数时，需要先获得每个接收器的幅度特征数据，并从中确定出(接收端)最大幅度值，而后，将每个接收器的幅度特征数据分别与当前接收端最大幅度值进行除法运算，得到当前所需的接收幅度校正系数。其中，按照如下表达式计算接收幅度校正系数：
53.ra＝max(ra1，ra2，
……
，ram)(3)
54.nra＝(ra1/ra,ra2/ra,
……
，ram/ra)(4)
55.其中，nra表示接收幅度校正系数；ra1，ra2，
……
，ram分别表示不同接收器对应的幅度特征数据。
56.进一步，在本发明实施例中，在计算发射相位校正系数时，需要先获得每个发射声源的相位特征数据，并从中确定出(发射源)最大相位值，而后，将当前发射源最大相位值分别与每个发射声源的相位特征数据进行减法运算，得到当前所需的发射相位校正系数。其中，按照如下表达式计算发射相位校正系数：
57.tp＝max(tp1，tp2，
……
，tpn)(5)
58.ntp＝(tp-tp1，tp-tp2
……
，tp-tpn)(6)
59.其中，ntp表示发射相位校正系数；tp1，tp2，
……
，tpn分别表示不同发射声源对应的相位特征数据。
60.进一步，在本发明实施例中，在计算接收相位校正系数时，需要先获得每个接收器的相位特征数据，并从中确定出(接收端)最大相位值，而后，将当前接收端最大相位值分别与每个接收器的相位特征数据进行减法运算，得到当前所需的接收相位校正系数。其中，按照如下表达式计算接收相位校正系数：
61.rp＝max(rp1，rp2，
……
，rpm)(7)
62.nrp＝(rp-rp1，rp-rp2，
……
，rp-rpm)(8)
63.其中，nrp表示接收相位校正系数；rp1，rp2，
……
，rpm分别表示不同接收器对应的相位特征数据。
64.进一步，在本发明实施例中，在计算发射频谱校正系数时，需要先获得每个发射声源的能量特征数据，并从中确定出相应的(发射源)主峰频率与占比乘积值，而后，将每个发射声源的频谱特征数据分别与对应分量的能量特征数据进行乘法运算，从而针对每个发射源形成相应的发射特征数据，最后，从每个发射源的发射特征数据中筛选出最大发射特征数据，并将每个发射声源的幅度特征数据分别与当前最大发射特征数据进行除法运算，得到当前所需的发射频谱校正系数。其中，按照如下表达式计算发射频谱校正系数：
65.tf＝(sum(tf1*te1)，sum(tf2*te2)，
……
，sum(tfn*ten))(9)
66.te＝fmax(tf)(10)
67.nte＝(ta1/te,ta2/te,
……
，tan/te)(11)
68.其中，nte表示发射频谱校正系数；tf1，tf2，
……
，tfn分别表示不同发射声源对应的频谱特征数据；sum表示求和函数。
69.进一步，在本发明实施例中，在计算接收频谱校正系数时，需要先获得每个接收器的能量特征数据，并从中确定出相应的(接收端)主峰频率与占比乘积值，而后，将每个接收器的频谱特征数据分别与对应分量的能量特征数据进行乘法运算，从而针对每个接收器形成相应的接收特征数据，最后，从每个接收器的接收特征数据中筛选出最大接收特征数据，并将每个接收器的幅度特征数据分别与当前最大接收特征数据进行除法运算，得到当前所需的接收频谱校正系数。其中，按照如下表达式计算接收频谱校正系数：
70.rf＝sum(rf1*re1)，sum(rf2*re2)，
……
，sum(rfm*rem)(12)
71.re＝fmax(rf)(13)
72.nre＝(ra1/re,ra2/re,
……
，ram/re)(14)
73.其中，nre表示接收频谱校正系数；rf1，rf2，
……
，rfn分别表示不同接收器对应的频谱特征数据；re1，re2，
……
，ren分别表示不同接收器对应的能量特征数据；fmax表示求取主峰处频率及占比乘积(极)值的函数。
74.继续参考图2，在计算出包括发射幅度、接收幅度校正系数、发射相位、接收相位校正系数、发射频谱以及接收频谱校正系数在内的归一校正系数后，利用这些系数数据来对每个分量的声波测井数据进行系统归一化校正。
75.具体地，首先，根据计算出的发射幅度校正系数和接收幅度校正系数，利用下述表达式(15)，对每个接收分量的声波测井数据的幅度进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的幅度；而后，根据计算出的发射相位校正系数和接收相位校正系数，利用下述表达式(16)，对每个接收分量的声波测井数据的相位进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的相位或到时；最后，根据计算出的发射频谱校正系数和接收频谱校正系数，利用下述表达式(17)，采用预设的归一化带通滤波器，对每个接收分量的声波测井数据的频率信息进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的频率信息。其中，利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行系统归一化处理：
76.amp＝(amp/nta)/nra(15)
77.phs＝phs ntp nrp(16)
78.frq＝filter1(frq，nte，nre)(17)
79.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组(即在实际应用过程中，声波测井仪所实际接收并测量到的原始声波测井信号的幅度数据经归一化校正后得到的数组)；phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组(即在实际应用过程中，声波测井仪所实际接收并测量到的原始声波测井信号的相位或到时数据经归一化校正后得到的数组)；frq表示每个接收分量的声波测井数据的频谱信息数组(即在实际应用过程中，声波测井仪所实际接收并测量到的原始声波测井信号的频谱信息经归一化校正后得到的数组，其中，频谱信息为声波测井信号在预设的特定频率范围下的高度或占比信息)；filter1表示归一化带通滤波器。优选地，filter1为加权带通滤波器，该滤波器的通带频率范围处于发射频谱与接收频谱校正系数之间。进一步，从表达式(17)中可以看出，在对频率特征进行系统归一化处理一种去除了工频及其谐波频率的计算。
80.这样，本发明通过上述步骤s120能够对实时获取到的声波测井数据在幅度、相位或到时、以及频谱信息的角度上均能进行有效的完成系统归一化处理，从而进入到步骤s130中。
81.步骤s130根据步骤s120得到的经归一化校正后的每个分量的实际声波测井数据，计算当前测井仪器的井眼偏心校正参数，并根据所计算出的井眼偏心校正参数，对每个分量的实际声波测井数据进行井眼环境校正处理，从而得到各分量的最终声波测井数据。
82.进一步，参考图2，在步骤s130中，需要先获得步骤s120所得到的每个分量下经归一化处理后的实际声波测井数据的幅度数组、相位或到时数组和频谱信息数组，根据这些数组信息，分别计算幅度偏心校正参数、相位偏心校正参数和频率偏心校正参数，以利用这些偏心校正参数对每个分量的声波测井数据进一步进行井眼环境校正。
83.进一步，在本发明实施例中，在计算幅度偏心校正参数时，需要先获得每个分量下
经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的幅度数组(记为归一化幅度特征数据)，并从中提取出最大归一化幅度数据，而后，将每个分量下的归一化幅度特征数据分别与当前最大归一化幅度数据进行除法运算，得到当前所需的幅度偏心校正参数。其中，按照如下表达式计算幅度偏心校正参数：
84.a＝max(amp1，amp，
……
，ampm)(18)
85.na＝(amp1/a,amp2/a,
……
，ampm/a)(19)
86.其中，na表示幅度偏心校正参数；amp1，amp2，
……
ampm分别表示各分量下经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的幅度数组。
87.进一步，在本发明实施例中，在计算相位偏心校正参数时，需要先获得每个分量下经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的相位或到时数组(记为归一化相位或到时特征数据)，并从中提取出最大归一化相位或到时数据，而后，将每个分量下的归一化相位或到时特征数据分别与当前最大归一化相位或到时数据进行减法运算，得到当前所需的相位偏心校正参数。其中，按照如下表达式计算相位偏心校正参数：
88.p＝max(phs1，phs2，
……
，phsm)(20)
89.np＝(p-phs1，p-phs2，
……
，p-phsm)(21)
90.其中，np表示相位偏心校正参数；phs1，phs2，
……
，phsm分别表示各分量下经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的相位或到时数组。
91.进一步，在本发明实施例中，在计算频率偏心校正参数时，需要先获得每个分量下经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的频谱信息数组(记为归一化频谱特征数据)，并从中提取出主峰频率与占比乘积数据，而后，确定各分量实际声波测井数据所对应的频谱信息中指定占比所对应的频谱信息，从而针对每个分量形成有相应的指定通带频谱信息，即下述接收器带通滤波器的最小通带频率值，最后，根据主峰频率与占比乘积数据和各分量对应的指定通带频率信息，采用接收器带通滤波器，对每个分量下的归一化频率特征数据分别进行基于指定带通范围的滤波处理，得到当前所需的频率偏心校正参数。其中，按照如下表达式计算频率偏心校正参数：
92.f＝fmax(frq1，frq2，
……
，frqm)(22)
93.ne＝(filter0(e1，f)，filter0(e2，f)，
……
，filter0(em，f))(23)
94.其中，ne表示频率偏心校正参数；frq1，frq2，
……
，frqm分别表示各分量下经归一化校正后的实际声波测井数据所对应的频率信息数组；filter0表示接收器带通滤波器；e1，e2，
……
，em分别表示各分量实际声波测井数据所对应的频谱信息中指定占比所对应的频谱信息；f表示当前接收器带通滤波器的最大通带频率值。优选地，filter0为加权带通滤波器，每个接收器带通滤波器的通带频率范围处于e1
……
em与f之间。进一步，从表达式(23)中可以看出，在对频率特征进行系统归一化处理一种去除了工频及其谐波频率的计算。
95.继续参考图2，在计算出包括幅度偏心校正参数、相位偏心校正参数和频率偏心校正参数在内的归一校正系数后，利用这些系数数据来对每个分量的声波测井数据进行系统归一化校正。
96.具体地，首先，根据经归一化校正后的每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，利用所计算出的幅度偏心校正参数和预设的第一加权校正系数，通过下述表达式(24)来对
每个分量下的经归一化校正后的幅度数组进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波幅度数据；根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的相位或到时数组，利用所计算出的相位偏心校正参数和预设的第二加权校正系数，通过下述表达式(26)来对每个分量下的经归一化校正后的相位或到时进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波相位或到时数据；最后，根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的频谱信息数组，利用所计算出的频率偏心校正参数和预设的第三加权校正系数，采用预设的井眼环境校正带通滤波器，通过下述表达式(26)来对每个分量下的经归一化校正后的频谱信息进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波频率数据。其中，利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行井眼环境校正处理：
97.amp’＝ka*amp/na(24)
98.phs’＝kp phs np(25)
99.frq’＝filter2(frq，kf(ne))(26)
100.其中，filter2表示井眼环境校正带通滤波器；ka、kp、kf分别表示第一加权校正系数、第二加权校正系数和第三加权校正系数；amp’表示井眼校正后的每个分量的声波幅度数组，phs’表示井眼校正后的每个分量的声波相位或到时数组，frq’表示井眼校正后的每个分量的声波频谱信息数组。
101.由此，本发明通过上述步骤s130在对仪器所获得的实时声波测井数据并进行系统归一化处理后，进一步对归一化结果进行井眼环境校正处理，从而对仪器偏心、井眼不规则等情况进行系统化的同一修正。
102.另一方面，基于上述井眼校正方法，本发明实施例还提供了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正系统，该系统用来执行上述井眼校正方法。图4是本技术实施例的针对多分量声波测井数据的井眼校正系统的结构示意图。如图4所示，本发明实施例所述的井眼校正系统包括：刻度声波测井仪41和井眼校正装置42。
103.刻度声波测井仪41用于通过将仪器内每个发射声源与标准发射位置分别进行对准来对各发射源进行刻度，以及通过将每个接收器与标准接收位置分别进行对准来对各接收器进行刻度；井眼校正装置42用于在对各发射源进行刻度时记录每个发射源的第一特征，以及在对各接收器进行刻度时记录每个接收器的第二特征，而后对所记录的第一特征和第二特征内的各类型特征数据分别进行归一化处理，基于此，对每个分量的实际声波测井数据进行系统归一化校正，以及根据经归一化校正后的每个分量的实际声波测井数据，计算当前测井仪器的井眼偏心校正参数，并根据当前井眼偏心校正参数，对每个分量的实际声波数据进行井眼环境校正处理。其中，所述特征包括幅度、相位、频谱分布及能量。
104.进一步，井眼校正装置42包括：归一化校正模块421和井眼环境校正模块422。具体地，归一化校正模块421具备：校正系数计算单元4211、幅度归一化校正单元4212、相位归一化校正单元4213和频率归一化校正单元4214。井眼环境校正模块422具备：井眼偏心校正参数确定单元4221、幅度数据偏心校正单元4222、相位数据偏心校正单元4223和频率数据偏心校正单元4224。
105.进一步，校正系数计算单元4211配置为将上述第一特征内的幅度特征、相位特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，以及将上述第二特征内的幅度特征、相位
特征、频谱分布特征和能量特征分别进行归一化处理，分别得到发射幅度校正系数、接收幅度校正系数、发射相位校正系数、接收相位校正系数、发射频谱校正系数以及接收频谱校正系数。幅度归一化校正单元4212配置为根据发射幅度校正系数和接收幅度校正系数，对每个接收分量的声波测井数据的幅度进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的幅度。相位归一化校正单元4213配置为根据发射相位校正系数和接收相位校正系数，对每个接收分量的声波测井数据的相位进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的相位或到时。频率归一化校正单元4214配置为根据发射频谱校正系数和接收频谱校正系数，采用预设的归一化带通滤波器，对每个接收分量的声波测井数据的频率信息进行归一化校正，得到归一化校正后的每个分量的声波数据的频率信息。
106.其中，上述幅度归一化校正单元4212、相位归一化校正单元4213和频率归一化校正单元4214分别利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行系统归一化处理：
107.amp＝(amp/nta)/nra
108.phs＝phs ntp nrp
109.frq＝filter1(frq，nte，nre)
110.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，nta表示发射幅度校正系数，nra表示接收幅度校正系数，phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组，ntp表示发射相位校正系数，nrp表示接收相位校正系数，frq表示每个接收分量的声波测井数据的频率信息数组，nte表示发射频谱校正系数，nre表示接收频谱校正系数，filter1表示归一化带通滤波器。
111.进一步，井眼偏心校正参数确定单元4221配置为获取经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组、相位或到时数组和频率数组，基于此，分别计算幅度偏心校正参数、相位偏心校正参数和频率偏心校正参数。幅度数据偏心校正单元4222配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的幅度数组，利用幅度偏心校正参数和预设的第一加权校正系数，对每个分量的声波数据的幅度进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波幅度数据。相位数据偏心校正单元4223配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的相位或到时数组，利用相位偏心校正参数和预设的第二加权校正系数，对每个分量的声波数据的相位或到时进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波相位或到时数据。频率数据偏心校正单元4224配置为根据经归一化校正后的每个分量的声波测井数据的频谱信息数组，利用频率偏心校正参数和预设的第三加权校正系数，采用预设的井眼环境校正带通滤波器，对每个分量的声波数据的频率信息进行井眼环境校正，针对每个分量得到经井眼环境校正处理后的声波频率数据。
112.其中，上述幅度数据偏心校正单元4222、相位数据偏心校正单元4223和频率数据偏心校正单元4224分别利用如下表达式对每个分量的声波测井数据进行井眼环境校正处理：
113.amp’＝ka*amp/na
114.phs’＝kp phs np
115.frq’＝filter2(frq，kf(ne))
116.其中，amp表示每个接收分量的声波测井数据的幅度数组，phs表示每个接收分量的声波测井数据的相位或到时数组，frq表示每个接收分量的声波测井数据的频率信息数
组，na表示幅度偏心校正参数，np表示相位偏心校正参数，ne表示频率偏心校正参数，filter2表示井眼环境校正带通滤波器，ka、kp、kf分别表示第一加权校正系数、第二加权校正系数和第三加权校正系数，amp’表示井眼校正后的每个分量的声波幅度数组，phs’表示井眼校正后的每个分量的声波相位或到时数组，frq’表示井眼校正后的每个分量的声波频率信息数组。
117.本发明公开了一种针对多分量声波测井数据的井眼校正方法和系统。该方法及系统把声波测井仪器居中设置于圆筒或消声水池中，分别对声音发射器与接收探测器进行幅度、相位、频谱和能量的刻度处理；根据刻度值计算出发射声源与接收探测器的系统归一化校正参数，并利用当前系统归一化校正参数对实时测得的声波测井数据进行校正；然后从校正后的声波数据中提取并计算井眼偏心校正系数，然后利用当前井眼偏心校正系数对声波测井数据进一步实施井眼校正。本发明所述的井眼校正方法能够对多分量声波测井数据进行井眼自适应校正，算法简单、可靠，便于实施，无需利用其他施工测量仪器，降低现场施工量和施工风险。
118.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
119.应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。
120.说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。
121.虽然本发明所披露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。