超声成像测井中井径图像的偏心修正方法

作者:张健 刊名:应用科技 上传者:江燕

【摘要】通过对超声成像测井过程中因测井仪器工作出现偏心状况而造成采样图像中出现垂直暗条特征的分析,提出针对此类问题的偏心修正算法,分别通过理论分析与实际测井资料的处理验证并进行效果比对.实践证明:该方法为进一步改善井径图像成像质量、提高后期测井资料解释处理的精确度提供了有效的解决方案.

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超声成像测井方法以其特有的全井眼覆盖、图像直观、操作方便、适用范围广等诸多优势,在国内外现场测井中得到了广泛应用.而在实际测井过程中,由于测井仪工作中可能出现偏心状况而导致采集到的井径图像中出现垂直暗带,将会大大影响后期资料解释与处理的精确度与准确性.为有效抑制此类影响,采用一种最小二乘椭圆拟合方法来对井径数据进行椭圆拟合并确定拟合椭圆的各个特性参数[1];据此不仅能够判断特定井深处横断面的形变状态、准确研判油井所受水平应力的强弱与指向,也为后续仪器的偏心修正提供了重要依据.其次,通过比对椭圆中心与仪器中心坐标的方位数据判断测井仪器是否存在偏心现象;并针对此类问题提出一种用于处理井径图像偏心状况的修正算法并予以理论模拟与实际测试.1超声成像测井中井径曲线的椭圆拟合1.1超声成像测井资料中井径参数计算井径参数是基于超声成像测井资料中提取的一组以井深为索引的重要参数:它包含最大井径、最小井径与平均井径值;基于该类参数的分析计算能够模拟出油井截面的几何形状与方向.井径各参数的计算如下所示[2]:井深为k处的井径计算公式为(,)(,)2dVRki=R+Tki.式中:V为声波在泥浆中的传播速度;T为超声波传播至井壁后至仪器采集到反射回波的往返时间;T(k,i)为井深k处换能器以仪器中心为轴沿井壁旋转扫描一周后,所得截面曲线上第i点声波的往返时间;Rd为换能器发射面中心点与仪器中轴之间的距离;R(k,i)为截面曲线上第i点所对应的井径值.因此,井深为k处所对应的最大井径Rmax(k)、最小井径Rmin(k)与平均井径Rave(k)的表达式如下所示:maxminave1()max{(,),1,2,,};()min{(,),1,2,,};1()(,).NiRkRkiiNRkRkiiNRkRkiN=依据井深和与之对应的平均井径数据的关系集合,可生成井下一定深度范围内的井径曲线.1.2超声成像测井资料中井径曲线的椭圆拟合由上所述,一定井深处换能器旋转扫描一周所获得的井壁回波时间集合为该处油井截面的椭圆拟合提供了预估参数;该方法首先通过油井横断面的椭圆特征参数判断该处截面的形变状态、从而准确推断油井所受水平应力的强弱与指向;其次根据各井深处油井截面上所采集到的一组均匀分布的样本点反射回波时间与声速计算得到井径均值,依此针对井径曲线进行椭圆拟合并确定其中心点[3].文中采用最小二乘椭圆拟合算法来实现井径曲线的椭圆拟合,其算法描述如下:平面上任意椭圆的常规方程式如下所示:22x+Axy+By+Cx+Dy+E=0.1)换能器经仪器轴心沿井壁旋转扫描一周后,在所得截面曲线上共均匀采集N个样本点;N点中第i点的回波时间Ti(i=1,2,…,N)与声波在泥浆中的传播速度V经过计算得到换能器与井壁之间的距离Ri(i=1,2,…,N);再根据其对应角度生成相应的二维坐标(xi,yi),并基于全部N点坐标集合构建如下目标函数[4]:2221(,,,,)().NiiiiiiFABCDExAxyByCxDyE==+++++2)基于最小二乘原理:若使得F函数为最小,则必满足如下式所示条件:0.FFFFFABCDE=====由此可得如下矩阵方程式:22322111113423211111222111112311111211NNNNNiiiiiiiiiiiiiiiNNNNNiiiiiiiiiiiiNNNNNiiiiiiiiiiiiiNNNNNiiiiiiiiiiiiNNiiiiiiixyxyxyxyxyxyyxyyyxyxyxxyxxyyxyyyxyyx=3122131212111.NiiiNi

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