本发明涉及随钻勘探领域，尤其涉及一种随钻测量地应力的方法及系统。
背景技术：
伴随着石油、天然气等自然资源的广泛利用，勘探技术得以快速发展。在石油、天然气钻探过程中，由于地质状况的不同，往往存在着各种风险，对于地质状况较差的勘探位置，如深海、沙漠等，钻井周围异常的地应力，会给随钻测井过程带来重大的安全隐患。因此，钻探过程中对地应力的检测变得尤为重要。
目前，针对地应力的检测，常采用的检测手段是电缆正交偶极声波测井技术，由于该项技术针对的是裸眼井，无法在钻探过程中进行地应力检测。为了实现随钻检测地应力，现有采用的方法是在随钻仪上安装传感器，根据传感器采集的原始波形数据，进行地应力分析。这种加装传感器的检测方法，增加了随钻地应力检测成本，而且传感器容易受高温高压环境影响，导致采集的数据不准确。
技术实现要素：
本发明实施例提供了一种随钻测量地应力的方法及系统，以解决现有的测量地应力方法会不能随钻测量或随钻测量时要加装感应元器件，进而增加成本的问题。
第一方面，提供了一种随钻测量地应力的方法，包括：
步骤a：在深度区间内，利用随钻正交偶极声波测井仪采集时域声波波形数据；步骤b：对所述时域声波波形数据进行转换，获得快波方位偶极频散曲线和慢波方位偶极频散曲线；步骤c：根据所述快波方位偶极频散曲线和所述慢波方位偶极频散曲线，判断是否存在异常地应力。
第二方面，提供了一种随钻正交偶极声波测量地应力的系统，包括：
采集模块：用于在深度区间内，利用随钻正交偶极声波测井仪采集时域声波波形数据；
转换模块：用于对所述时域声波波形数据进行转换，获得快波方位偶极频散曲线和慢波方位偶极频散曲线；
判断模块：用于根据所述快波方位偶极频散曲线和所述慢波方位偶极频散曲线，判断是否存在异常地应力。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，通过随钻正交偶极声波，检测不同偏振方向频散曲线，并根据快波方位频散曲线和慢波方位频散曲线，判断异常地应力。使得在进行钻探测井过程中，不需要额外加装传感器，使用已有设备就能进行地应力的检测，降低了随钻地应力检测成本，提高数据采集的准确性，保障了钻井的安全。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的随钻测量地应力的方法一个实施例流程图；
图2为本发明实施例提供的随钻测量地应力的方法的具体实现流程图：
图3为本发明实施例提供的随钻测量地应力的系统一个实施例结构图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种随钻正交偶极测量地应力的方法及系统，用于随钻测量地应力，节约现有随钻测量地应力方法的成本，保障数据测量的稳定性与准确性。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例提供的随钻测量地应力的方法实现流程，包括：
s101、在深度区间内，利用随钻正交偶极声波测井仪采集时域声波波形数据。
由于随钻仪器中会带有换能器，通过改变对换能器施加的脉冲来实现单机、偶极和四极的声源切换，偶极子发射器会发射声波，并通过接收器接收反射回的波形数据。传统采集的波形数据会用于进行横波与纵波分析，在本发明中，由于采用偶极子收集的波形数据分析横波时，具有局限性，因而随钻偶极在实际中几乎不用，而随钻偶极能够检测不同方位的横波，这对于分析地应力是具有极大应用价值的。
s102、对所述时域声波波形数据进行转换，获得快波方位偶极频散曲线和慢波方位偶极频散曲线。
通过随钻正交偶极子声波测井时，采集时域四分量数据(记为xx、xy、yx、yy)，即时域声波波形数据，和随钻仪器的方位曲线。对所述时域四分量数据进行如下转换：
步骤1：利用旋转公式(1)，将采集的所述时域四分量数据(分别记为xx、xy、yx、yy)进行变换，获得快波方位的波形fp和慢波方位的波形sp。
其中，θ是快横波方位，它可以由波形反演得到。
步骤2：对确定的深度点获取的快波方位的波形fp进行傅立叶变换，得到快波方位的频谱数据xn(ω)(n＝1,2,...,n)。
步骤3：设定慢度变化范围(smin＜s＜smax)，对所述范围内的每一个慢度s，根据公式(2)计算频谱相关函数ρ(ω,s)。
其中，ω是角频率，n是接收器的个数，z＝exp(-iωsd)，d为接收器之间的间隔，“*”表示取函数的复共轭。
步骤b4：根据公式(3)在预设的频率范围内，ωl附近对ρ(ω,s)加权，并查找所述频率范围内使加权频谱相干函数取得最大值的慢度值sk(ω)(k≥1)。
其中，w(ωj,ωm)是权函数，
步骤5：计算所述频率范围所有频率的慢度sk(ω)，进而得到快波方位的慢度随频率变化的频散曲线df(ω)，同样计算方法，可以得到慢波方位的慢度随频率变化的频散曲线ds(ω)。
将得到的频散曲线在直角坐标系绘制出来，其中恒坐标为频率，纵坐标为相速度。
s103、根据所述快波方位偶极频散曲线和所述慢波方位偶极频散曲线，判断是否存在异常地应力
对比快波方位的频散曲线和慢波方位的频散曲线的差异，若所述快波方位的频散曲线和所述慢波方位的频散曲线无交叉，则无异常地应力，若所述快波方位的频散曲线和所述慢波方位的频散曲线在2khz～10khz频散区间内有交叉，则存在异常水平地应力。同时，两条曲线在高频段之间显示的差异越大，表明水平地应力差越大。
本实施例中，前面所说的随钻正交偶极测量地应力的方法为本发明主要的实施步骤。为便于理解，根据图1所描述的实施例，下面以一个实际应用场景对本发明实施例中的一种方法进行描述：
图2示出了随钻正交偶极测量地应力的方法的具体应用流程图。
在s201中，通过随钻偶极子声源产生声波，接收器接收时域声波波形数据。在采集过程中，还包括深度校正过程，即确定钻探仪器所处的深度，以检测该深度的地应力。将采集的时域声波波形数据备份存储，用于后续钻探过程分析与记录。
在s202中，对采集的时域声波波形数据，进行转换计算得到快波方位偶极波形数据和慢波方位偶极波形数据。由于横波在各向异性的地层中会发生双折射现象，即在横波两个垂直方向上的传播速度不同。根据快慢横波的速度的不同，可以确定方位及地应力的方位及裂缝的情况。
在s205中，对异常的地应力根据根据所述快波方位偶极频散曲线和所述慢波方位偶极频散曲线上反应的应力差，及地层各向异性的综合分析评估钻井安全。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
上面主要描述了一种随钻正交偶极测量地应力的方法，下面将对一种随钻正交偶极测量地应力的系统进行详细描述。
图3示出了本发明实施例中随钻正交偶极测量地应力的系统一个实施例结构图，所述系统，包括：
采集模块31：用于在深度区间内，利用随钻正交偶极声波测井仪采集随钻偶极波形数据；
转换模块32：用于对所述时域声波波形数据进行转换，获得快波方位偶极频散曲线和慢波方位偶极频散曲线；
判断模块33：用于根据所述快波方位偶极频散曲线和所述慢波方位偶极频散曲线，判断是否存在异常地应力。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各实施例的模块、单元和/或方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。