一种随钻超声井径数据校正方法

技术领域

本发明涉及到石油天然气钻探技术领域，尤其涉及一种随钻超声井径数据校正方法。

背景技术

井径仪的种类很多，测量原理不尽相同。主要有电阻式、感应式及声波井径仪。井径仪的结构主要有两种：一种是进行单独井径测量的张臂式井径仪；另一种就是利用某些测井仪器的推靠臂，如密度仪、井壁中子测井仪和微侧向仪，在这些仪器测井的同时测量。随着钻井技术的发展，在随钻过程中实时获取井径参数对于保障钻井安全至关重要。

目前井径的计算方法主要有包络线法和多次回波计算法。这两种方法均受岩屑散射干扰较大，在有岩屑信号干扰时不能准确获取井孔的真实井径。此外，测井系统发射的超声波信号经过井液到达井壁的过程中不可避免的受泥浆气泡以及仪器偏心的影响，这种影响将会使井径测量结果精度大大降低，从而使得测得的实时钻井井径值的可靠性降低。

公开号为CN 105604541A，公开日为2016年05月25日的中国专利文献公开了一种生产测井多臂井径斜井校正处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)当输入标示FLAG＝1时，则对多臂井径B40当前处理深度段 StartDepth:EndDepth之间的每个深度点数据利用上下N个深度点数据进行平滑滤波，得到滤波数据B40Filter；

当输入标示FLAG＝2时，对多臂井径B40当前处理深度段 StartDepth:EndDepth之间的深度点数据利用多臂井径B40和多臂井径B40 进行线性插值，然后对线性插值的结果利用上下N个深度点数据进行平滑滤波，得到滤波数据B40Filter；

2)将原始数据B40与步骤1)得到的滤波数据B40Filter相减，得相对变化量B40Res；

3)对相对变化量B40Res的L个井径测量值进行5点中值滤波，然后再进行椭圆拟合，得拟合参数，其中，所述拟合参数包括椭圆的长、短轴及偏心距；

4)根据步骤3)得到的拟合参数对相对变化量B40Filter进行椭圆校正，得校正后的相对变化量B40DEVCorr；

5)将校正后的相对变化量B40DEVCorr与相对变化量B40Res相加，再将相加得到的结果作为生产测井多臂井径斜井的结果；

步骤1中，当处理井段套管扭曲变形小于预设值，且仅存在偏心，则输入标示FLAG＝1；

当套管扭曲变形的幅度大于等于预设值时，则输入标示FLAG＝2。

该专利文献公开的井径斜井校正处理的方法，虽然能够实现对生产测井多臂井径斜井进行校正。但是，仍然存在校正精度低，评价数据可靠性差的问题。

发明内容

本发明为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种随钻超声井径数据校正方法，本发明基于实测的数据建立物理模型，利用有限差分进行数值模拟，将实测衰减系数与数值模拟结果进行对比，不仅可以评价数据的可靠性，也可以针对可靠性低的数据进行校正，能够极大提高超声井径数据的可靠性，为井孔稳定性评价提供保障。

本发明通过下述技术方案实现：

一种随钻超声井径数据校正方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、在一深度区间利用随钻超声井径仪器进行井径测量，采集超声井径波形；

b、在一深度点通过能量包络法提取井壁反射波到时t及井壁反射波能量E1，根据井壁反射波到时t和超声波在井液中传播波速v计算得到井径 r，

c、利用发射波能量E2对井壁反射波能量E1进行归一化，得到实际衰减系数k，

k＝E1/E2 式2

d、根据实际随钻井径测井时的激发频率、泥浆参数、地层参数、仪器尺寸和井径r建立物理模型，利用有限差分数值模拟理论条件下随钻超声井径波形，并根据步骤c中的方法计算理论衰减系数k1；

e、根据随钻超声井径仪器的设计误差ε，得到实际测量的置信区间 [k-ε,k+ε]；

f、将步骤d中计算得到的理论衰减系数k1与步骤e中的置信区间进行对比；若k1在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据可靠；若k1不在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据不可靠，考虑为泥浆岩屑反射信号，则在步骤b包络中重新选定反射信号，重复步骤c-步骤f，对深度点井径数据进行校正；

g、重复步骤b-步骤f，直至遍历整个深度区间。

所述步骤d中，泥浆参数包括泥浆速度和泥浆密度，地层参数包括纵波速度、横波速度和密度。

本发明的有益效果是：

基于实测的数据建立物理模型，利用有限差分进行数值模拟，将实测衰减系数与数值模拟结果进行对比，不仅可以评价数据的可靠性，也可以针对可靠性低的数据进行校正，能够极大提高超声井径数据的可靠性，为井孔稳定性评价提供保障。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明：

图1为本发明正演模拟得到的不同激发频率下衰减系数随井径变化的示意图。

具体实施方式

实施例1

一种随钻超声井径数据校正方法，包括以下步骤：

a、在一深度区间利用随钻超声井径仪器进行井径测量，采集超声井径波形；

b、在一深度点通过能量包络法提取井壁反射波到时t及井壁反射波能量E1，根据井壁反射波到时t和超声波在井液中传播波速v计算得到井径 r，

c、利用发射波能量E2对井壁反射波能量E1进行归一化，得到实际衰减系数k；

k＝E1/E2 式2

d、根据实际随钻井径测井时的激发频率、泥浆参数、地层参数、仪器尺寸和井径r建立物理模型，利用有限差分数值模拟理论条件下随钻超声井径波形，并根据步骤c中的方法计算理论衰减系数k1；

e、根据随钻超声井径仪器的设计误差ε，得到实际测量的置信区间 [k-ε,k+ε]；

f、将步骤d中计算得到的理论衰减系数k1与步骤e中的置信区间进行对比；若k1在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据可靠；若k1不在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据不可靠，考虑为泥浆岩屑反射信号，则在步骤b包络中重新选定反射信号，重复步骤c-步骤f，对深度点井径数据进行校正；

g、重复步骤b-步骤f，直至遍历整个深度区间。

实施例2

一种随钻超声井径数据校正方法，包括以下步骤：

a、在一深度区间利用随钻超声井径仪器进行井径测量，采集超声井径波形；

b、在一深度点通过能量包络法提取井壁反射波到时t及井壁反射波能量E1，根据井壁反射波到时t和超声波在井液中传播波速v计算得到井径 r，

c、利用发射波能量E2对井壁反射波能量E1进行归一化，得到实际衰减系数k，

k＝E1/E2 式2

d、根据实际随钻井径测井时的激发频率、泥浆参数、地层参数、仪器尺寸和井径r建立物理模型，利用有限差分数值模拟理论条件下随钻超声井径波形，并根据步骤c中的方法计算理论衰减系数k1；

e、根据随钻超声井径仪器的设计误差ε，得到实际测量的置信区间 [k-ε,k+ε]；

f、将步骤d中计算得到的理论衰减系数k1与步骤e中的置信区间进行对比；若k1在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据可靠；若k1不在[k-ε,k+ε]范围内，则随钻超声井径仪器测得的井径数据不可靠，考虑为泥浆岩屑反射信号，则在步骤b包络中重新选定反射信号，重复步骤c-步骤f，对深度点井径数据进行校正；

g、重复步骤b-步骤f，直至遍历整个深度区间。

所述步骤d中，泥浆参数包括泥浆速度和泥浆密度，地层参数包括纵波速度、横波速度和密度。

基于实测的数据建立物理模型，利用有限差分进行数值模拟，将实测衰减系数与数值模拟结果进行对比，不仅可以评价数据的可靠性，也可以针对可靠性低的数据进行校正，能够极大提高超声井径数据的可靠性，为井孔稳定性评价提供保障。

下面结合图1来说明本发明的实施案例。针对某一型号仪器，泥浆参数和地层参数如表1所示，设定不同井径、不同频率进行正演模拟，所得的衰减系数如图1所示，从图1中可以看出在井径一定时，随着频率的升高衰减系数逐渐降低；频率一定时，随着井径的增大，衰减系数逐渐降低。在实际运用中，仪器的激发频率为200kHz，测量的井径为0.14m，仪器的测量误差为±5％，实际衰减系数k为0.08，理论衰减系数k1为0.095，此时根据步骤f可判断此时的井径数据不可靠，需要重新选定回波的起跳点。

表1 。