超声波钻孔的分类方法与流程

本公开内容涉及超声波钻孔的分类方法。

背景技术：

1、声波测井测量是众所周知的，通常用于井下测井应用，例如随钻测井(lwd)和有线测井(wl)应用。声波测井测量可用于例如确定穿过地层的声能的慢度(slowness)(逆速度)，该慢度与其他测井测量一起可用于估计地层的孔隙度。声波测井也可用于例如识别地层岩性和源岩，以及识别其他钻孔特征，如断裂和压实。

2、传统声波测井测量的一个固有困难是它们普遍缺乏方位灵敏度(特别是单极测量)。虽然可以进行方位敏感测量，但这些测量通常涉及使用复杂的偶极和四极波形。这种偶极和四极声波测井技术可能提供有限的方位灵敏度；然而，它们不能实现方位成像。

3、超声波测井的最新发展提供了方位测径和声波慢度测量。虽然此类测量已被商业利用，但本领域仍然需要改进的超声波测井技术和用于评估超声波测井以解释和分类地下地层的方法。

技术实现思路

1、根据本公开内容的第一方面公开一种用于对地下地层进行分类的方法，所述方法包括：在穿透地层的钻孔中旋转超声波测井工具，所述超声波测井工具包括部署在测井工具主体上的间隔开的超声波接收器阵列和超声波换能器；当在钻孔中旋转所述超声波测井工具时，测量方位剪切慢度图像和方位压缩慢度图像；以及评估方位剪切慢度图像和方位压缩慢度图像以将地层分类为(i)同质或非同质、(ii)应力诱发各向异性或非应力诱发各向异性，以及(iii)固有各向异性或非固有各向异性。

2、根据本公开内容的第一方面还包括，在所述钻孔中旋转所述超声波测井工具时测量超声波脉冲回波幅度图像，其中所述评估所述方位剪切慢度图像和所述方位压缩慢度图像以对所述地层进行分类包括评估所述方位剪切慢度图像、所述方位压缩慢度图像和所述脉冲回波幅度图像以对所述地层进行分类。

3、根据本公开内容的第一方面还包括，使用所述方位剪切慢度图像的两周期傅立叶级数展开来确定所述方位剪切慢度的周期分量和所述方位剪切慢度图像的非周期分量；以及使用所述方位压缩慢度图像的两周期傅立叶级数展开来确定所述方位压缩慢度的周期分量和所述方位压缩慢度图像的非周期分量。

4、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位压缩慢度图像的所述非周期分量小于阈值时，所述地层被分类为同质，并且当所述方位压缩慢度图像的所述非周期分量大于所述阈值时，所述地层被分类为非同质。

5、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位压缩图像的所述周期分量的相位与所述方位剪切图像的所述周期分量的相位之间的第一差值小于第一阈值时，所述地层被分类为应力诱发各向异性。

6、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位压缩图像的所述周期分量的所述相位与所述方位剪切图像的所述周期分量的所述相位之间的差值小于所述第一阈值并且所述方位压缩图像的所述周期分量与伪压缩图像之间的差值的幅度大于第二阈值时，所述地层被分类为应力诱发各向异性，其中所述伪压缩图像是从所述脉冲回波图像的幅度计算的。

7、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位剪切图像的所述周期分量的第一幅度与所述方位压缩图像的所述周期分量的第一幅度之间的第一差值大于第一阈值并且所述方位剪切图像的所述周期分量的第二幅度与所述方位压缩图像的所述周期分量的第二幅度之间的第二差值大于第二阈值时，所述地层被分类为固有各向异性。

8、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位剪切图像的所述周期分量的第一幅度与所述方位压缩图像的所述周期分量的第一幅度之间的第一差值大于第一阈值，所述方位剪切图像的所述周期分量的第二幅度与所述方位压缩图像的所述周期分量的第二幅度之间的第二差值大于第二阈值并且所述方位剪切图像的所述周期分量的相位的标准偏差小于第三阈值时，所述地层被分类为固有各向异性。

9、根据本公开内容的第一方面，其中当所述方位剪切图像的第二阶谐波的幅度与所述方位压缩图像的第二阶谐波的幅度之间的第一差值大于第一阈值，所述方位剪切图像的第六阶谐波的幅度与所述方位压缩图像的第六阶谐波的幅度之间的第二差值大于第二阈值并且所述方位剪切图像的所述周期分量与伪剪切图像之间的第三差值的相位的标准偏差小于第三阈值时，所述地层被分类为固有各向异性，其中所述伪剪切图像是从所述方位剪切图像计算的。

10、根据本公开内容的第一方面，其中当所述地层被分类为非应力诱发各向异性并且是非固有各向异性时，所述地层被进一步分类为各向同性。

11、根据本公开内容的第二方面公开一种超声波测井工具，包括：测井工具主体；部署在所述测井工具主体中的超声波换能器；间隔开的超声波接收器阵列，部署在所述测井工具主体中；控制器，部署在所述测井工具主体中并且被配置为：当所述超声波测井工具在穿透地层的钻孔中旋转时,测量超声波脉冲回波幅度图像、方位剪切慢度图像和方位压缩慢度图像；评估所述超声波脉冲回波幅度图像、所述方位剪切慢度图像和所述方位压缩慢度图像以将所述地层分类为(i)同质或非同质、(ii)应力诱发各向异性或非应力诱发各向异性，以及(iii)固有各向异性或非固有各向异性。

12、根据本公开内容的第二方面，其中所述控制器还被配置为：当所述超声波测井工具在所述钻孔中旋转时，致使所述超声波换能器将超声波形发射到所述地层中；致使所述超声波换能器接收所发射的超声波形；致使间隔开的超声波接收器阵列在所述阵列中的每个所述超声波接收器处接收所发射的超声波形；以及评估所接收的超声波形以计算所述超声波脉冲回波幅度图像、所述方位剪切慢度图像和所述方位压缩慢度图像。

13、根据本公开内容的第二方面，其中所述控制器被配置成当所述方位压缩慢度图像的非周期分量小于阈值时将所述地层分类为同质，并且当所述方位压缩慢度图像的非周期分量大于所述阈值时将所述地层分类为非同质。

14、根据本公开内容的第二方面，其中所述控制器被配置成当所述方位压缩图像的周期分量的相位与所述方位剪切图像的周期分量的相位之间的差值小于阈值时，将所述地层分类为应力诱发各向异性。

15、根据本公开内容的第二方面，其中所述控制器被配置成当所述方位剪切图像的周期分量的第一幅度与所述方位压缩图像的周期分量的第一幅度之间的第一差值大于第一阈值，所述方位剪切图像的所述周期分量的第二幅度与所述方位压缩图像的所述周期分量的第二幅度之间的第二差值大于第二阈值并且所述方位剪切图像的所述周期分量的相位的标准偏差小于第三阈值时，所述地层被分类为固有各向异性。

16、根据本公开内容的第二方面，其中所述控制器被配置成当所述方位剪切图像的第二阶谐波的幅度与所述方位压缩图像的第二阶谐波的幅度之间的第一差值大于第一阈值，所述方位剪切图像的第六阶谐波的幅度与所述方位压缩图像的第六阶谐波的幅度之间的第二差值大于第二阈值并且所述方位剪切图像的所述周期分量与伪剪切图像之间的第三差值的相位的标准偏差小于第三阈值时，所述地层被分类为固有各向异性，其中所述伪剪切图像是从所述方位剪切图像计算的。

17、根据本公开内容的第三方面公开一种用于对地下地层进行分类的方法，所述方法包括：在钻孔中旋转超声波测井工具，所述超声波测井工具包括部署在测井工具主体上的超声波换能器和间隔开的超声波接收器阵列；当所述超声波测井工具在钻孔中旋转时，测量方位剪切慢度图像和方位压缩慢度图像；以及评估所述方位剪切慢度图像的周期分量以将所述地层分类为各向同性或各向异性；和评估所述方位压缩慢度图像的周期分量以将所述地层分类为固有各向异性或应力诱发各向异性。

18、根据本公开内容的第三方面还包括当所述方位压缩慢度图像的非周期分量小于阈值时将所述地层分类为同质，以及当所述方位压缩慢度图像的所述非周期分量大于所述阈值时将所述地层分类为非同质。

19、根据本公开内容的第三方面，其中评估所述方位剪切慢度图像的周期分量包括当所述方位剪切慢度的周期分量的幅度小于阈值时将所述地层分类为各向同性，以及当所述方位剪切慢度的周期分量的幅度大于所述阈值时将所述地层分类为各向异性。

20、根据本公开内容的第三方面，其中评估所述压缩波慢度的周期分量包括当所述方位压缩波慢度的周期分量的幅度小于阈值时将所述地层分类为固有各向异性，以及当所述方位压缩波慢度的周期分量的幅度大于所述阈值时将所述地层分类为应力诱发各向异性。