本發(fā)明涉及巖體的橫波速度提取方法，尤其是涉及基于慢度-時(shí)間的雙源距全波列測(cè)井橫波速度提取方法。

背景技術(shù)：

巖體的橫波速度，是獲取巖體泊松比、體積模量和剪切模量的重要參數(shù)，同時(shí)對(duì)于巖體的孔隙度以及裂縫等參數(shù)也具有重要的表征。鉆孔取樣獲得的巖體樣本不同于原狀地層，且無(wú)法直接獲取巖體破碎帶的速度信息。在工程地質(zhì)勘察中，常利用雙源距全波列測(cè)井來(lái)獲取原位巖體的縱波和橫波速度信息。

工程地質(zhì)勘察常用的雙源距全波列測(cè)井技術(shù)，如聲速或聲幅測(cè)井,只應(yīng)用了聲波全波列中的首波，對(duì)全波列中其他的信息利用較少。全波列測(cè)井不僅可以利用縱波速度和幅度信息，還可以利用其他后續(xù)波成分提取橫波速度。全波列測(cè)井技術(shù)作為獲得橫波速度的方法之一，在工程地質(zhì)勘察測(cè)孔中廣為應(yīng)用。

由于縱波速度大于橫波速度，橫波速度大于斯通利波速度，所以接收到信號(hào)的首波為縱波。根據(jù)不同組分的波其速度具有一定的差異性，全波列信號(hào)可分為縱波、橫波、斯通利波等。橫波和縱波可以相對(duì)分離，但橫波并無(wú)明顯初至且受縱波和后續(xù)波的影響，無(wú)法直接拾取橫波初至從而求取橫波速度。另外,雙源距全波列測(cè)井僅有兩個(gè)檢波器進(jìn)行接收，其橫波速度的提取相對(duì)較難，且受人為因素影響較大。目前雙源距全波列測(cè)井主要的橫波速度提取方法如下：

（1）相關(guān)對(duì)比法

相關(guān)對(duì)比法是利用兩道全波列信號(hào)求某一段波列的互相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而求得該波群速度的一種方法。應(yīng)用該方法對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)分析，可以識(shí)別S波的到時(shí)。由于縱波一般可包含3-7個(gè)子波，子波的相關(guān)也容易出現(xiàn)能量團(tuán)，因此相關(guān)對(duì)比法直接提取橫波速度效果并不顯著。

（2）波形識(shí)別法

在全波列測(cè)井波形中縱波作為首波，當(dāng)巖層橫波速度大于井內(nèi)流體聲速時(shí)，可利用波形識(shí)別在全波列波形圖上識(shí)別橫波，根據(jù)縱、橫波時(shí)差比變化范圍，確定橫波的初至。對(duì)于不同巖石，橫波與縱波到時(shí)存在如下關(guān)系：

公式（1）

其中σ表示巖體的泊松比；⊿ts表示橫波時(shí)間差；⊿tp表示縱波時(shí)間差。

根據(jù)縱波傳播一周所需時(shí)間，縱、橫波傳播源距所需時(shí)間差值，可以估計(jì)出縱波延續(xù)5-9個(gè)周波后出現(xiàn)橫波，根據(jù)橫波出現(xiàn)的范圍拾取橫波的初至并計(jì)算橫波速度。該方法本質(zhì)上還是提取橫波的初至，但受制于信號(hào)干擾、縱波及后續(xù)波等多重因素的影響，橫波的初至不明顯，所以該方法受人為因素影響較大。

雙源距全波列聲波測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)中橫波速度的提取較為困難，目前的雙源距全波列測(cè)井多為僅提供地層的縱波速度，提取橫波速度成功的案例很少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種基于慢度-時(shí)間的雙源距全波列測(cè)井橫波速度提取方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取下述技術(shù)方案：

本發(fā)明所述基于慢度-時(shí)間的雙源距全波列測(cè)井橫波速度提取方法，以縱波速度為基礎(chǔ)，與橫波的發(fā)育特征相互結(jié)合來(lái)圈定橫波在慢度-時(shí)間相干譜上的發(fā)育范圍，將橫波速度與縱波速度顯著分開(kāi)，減少人為干預(yù)，橫波速度處理結(jié)果更加穩(wěn)定，包括以下步驟：

S1、由于縱波速度大，全波列的首波即縱波，因此首先讀取測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的首波，根據(jù)雙源距兩道探頭之間的時(shí)間差，獲得測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的縱波波速V_p，并計(jì)算獲得縱波的慢度S_p=1/V_p；

S2、利用慢度-時(shí)間相關(guān)，計(jì)算不同時(shí)間波形的相關(guān)程度；

S3、根據(jù)步驟S1提取的首波，確定相應(yīng)的縱波能量團(tuán)發(fā)育位置，并以此來(lái)確定橫波的發(fā)育位置；

S4、對(duì)于不同泊松比的巖體，巖體橫波速度一般為縱波速度的0.5～0.8倍，由此根據(jù)縱波速度，估算出橫波的分布范圍，結(jié)合橫波在時(shí)間軸上的發(fā)育范圍圈定橫波的能量團(tuán)；

S5、將慢度-時(shí)間相干譜上的縱波、橫波能量團(tuán)單獨(dú)提取并沿時(shí)間軸進(jìn)行積分，得到分離后的縱波、橫波在慢度域的相干系數(shù)曲線；

S6、由于縱波、橫波的相干曲線均存在一定的峰值，將橫波的峰值提取出來(lái)以獲得橫波的慢度，利用慢度和速度的關(guān)系，將慢度轉(zhuǎn)換為速度即可獲取雙源距全波列測(cè)井的橫波速度信息。

本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)在于以縱波速度為基礎(chǔ)，與橫波的發(fā)育特征相互結(jié)合圈定橫波在慢度-時(shí)間相干譜上的發(fā)育范圍，將橫波速度與縱波速度顯著分開(kāi)，減少人為干預(yù)，使橫波速度處理結(jié)果更加客觀、準(zhǔn)確和穩(wěn)定。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的工作流程圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例所述的縱波、橫波相干能量團(tuán)圈定圖。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例所述提取的縱波、橫波相干曲線。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所述基于慢度-時(shí)間的雙源距全波列測(cè)井橫波速度提取方法，以縱波速度為基礎(chǔ)，與橫波的發(fā)育特征相互結(jié)合來(lái)圈定橫波在慢度-時(shí)間相干譜上的發(fā)育范圍，將橫波速度與縱波速度顯著分開(kāi)，減少人為干預(yù)，橫波速度處理結(jié)果更加穩(wěn)定，包括以下步驟：

S1、由于縱波速度大，全波列的首波即縱波，因此首先讀取測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的首波，根據(jù)雙源距兩道探頭之間的時(shí)間差，獲得測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的縱波波速V_p，并計(jì)算獲得縱波的慢度S_p=1/V_p；

S2、利用慢度-時(shí)間相關(guān)，計(jì)算不同時(shí)間波形的相關(guān)程度；

S3、根據(jù)步驟S1提取的首波，確定相應(yīng)的縱波能量團(tuán)發(fā)育位置，并以此來(lái)確定橫波的發(fā)育位置；

S4、對(duì)于不同泊松比的巖體，巖體橫波速度一般為縱波速度的0.5～0.8倍，由此根據(jù)縱波速度，估算出橫波的分布范圍，結(jié)合橫波在時(shí)間軸上的發(fā)育范圍圈定橫波的能量團(tuán)，如圖2所示；

S5、將慢度-時(shí)間相干譜上的縱波、橫波能量團(tuán)單獨(dú)提取并沿時(shí)間軸進(jìn)行積分，得到分離后的縱波、橫波在慢度域的相干系數(shù)曲線如圖3所示；

S6、由于縱波、橫波的相干曲線均存在一定的峰值，將橫波的峰值提取出來(lái)以獲得橫波的慢度，利用慢度和速度的關(guān)系，將慢度轉(zhuǎn)換為速度即可獲取雙源距全波列測(cè)井的橫波速度信息。

如圖1所示，本發(fā)明工作流程步驟如下：

在步驟401中，由于縱波速度較大，所以雙源距全波列測(cè)井的首波即縱波，根據(jù)首波提取縱波的初至，然后執(zhí)行步驟402；

在步驟402中，根據(jù)縱波的初至和雙源距之間的距離，計(jì)算縱波的波速，然后執(zhí)行步驟403 ；

在步驟403中，選取測(cè)井波形中的典型時(shí)間段，按照不同的慢度特征進(jìn)行相干計(jì)算，獲得不同時(shí)間和不同慢度所對(duì)應(yīng)的相干譜，即可獲得測(cè)井曲線的慢度-時(shí)間相干譜（STC圖譜），然后執(zhí)行步驟404；

在步驟404中，根據(jù)縱波和橫波的關(guān)系，確定大致的橫波速度分布范圍并確定其大致慢度范圍；根據(jù)雙源距全波列測(cè)井波形曲線的第一道波形，即可確定橫波大致發(fā)育的時(shí)間范圍，根據(jù)橫波發(fā)育的慢度特征和時(shí)間特征，圈定橫波速度的能量團(tuán)分布位置，如圖2所示，然后執(zhí)行步驟405；

在步驟405中，將提取的縱波能量團(tuán)和橫波能量團(tuán)沿時(shí)間軸進(jìn)行積分，獲取縱波和橫波的最大相干曲線，如圖3所示，根據(jù)峰值提取原理，提取信號(hào)所對(duì)應(yīng)的橫波慢度，然后執(zhí)行步驟406；

在步驟406中，根據(jù)速度和慢度的基本關(guān)系，將提取的橫波慢度轉(zhuǎn)換為橫波速度，即可獲得雙源距全波列測(cè)井的橫波速度信息。