1、Geolog 软件技术手册Full Sonic Wave Processing -SWB帕拉代姆公司北京代表处2006 年 12 月1、综述 .- 1 -1.1 预备知识 .- 1 -1.2 数据 - 1 -2、阵列声波全波形 .- 2 -2.1 数据准备 - 3 -2.1.1 查看/创建一个声波列阵工具模版 .- 3 -2.1.2 练习指导 2-创建其他波形属性 .- 5 -2.1.3 波形分解 - 6 -2.1.4 深度转换 - 7 -2.2 处理 .- 8 -2.2.1 数据分析 .- 8 -2.2.2 去噪 - 11 -2.2.3 设计滤波器 .- 17 -2.2.4 振幅恢复 .-
2、19 -2.3 阵列声波处理 - 20 -2.3.1 处理模块简介 - 21 -2.3.2 偶极波形处理 - 21 -2.3.3 单极波形处理 .- 23 -2.3.4 拾取标志波至 .- 26 -2.4 后期处理 .342.4.1 综述 342.4.2 频散校正 352.4.3 传播时间叠加 372.4.4 相关性显示 .382.4.5 阵列声波重处理 403、机械性质 443.1 综述 .443.2 计算动力学弹性性质 44附录 I-快速运行 45附录 II-频散校正讨论 .461、综述欢迎阅读G eolog软件SWB 指导教程。这是帕拉代姆公司Geo log软件SWB模块的使用教程，通过
3、典型工作流程和程序模块的使用，使用户熟悉阵列声波处理过程的基本工具的使用。 熟悉阵列声波波形 查看/创建一个阵列声波工具模版 创建一个给定波形的其他属性 解装测井记录 预处理及波形数据分析 使用平均深度、平均时间和频率滤波器去噪 去除数据采集中振幅增益和标准化 处理偶极和单极声波测井仪下波形 自动和交互式的拾取波至 频散修正 传播时间覆盖 查看结果的相关性图形1.1 预备知识Geolog基本测井记录中文档，所有的输入文件为Bold Courier New，输出为Bold Courier New，不加粗。1.2 数据教程中使用了下面的附加文件（文件并非由软件提供）数据： geophysics_m
4、aster.unl 曲 线 模 板 ： (copy from layouts) swp_array_sonic_comparison swp_dispersion swp_depth_average swp_frequency03 swp_frequency05 swp_other_attributes swp_projection swp_raw_sonic_waveforms swp_reprocessing swp_semblance swp_traveltime- 2 -图像：函数：井： polaris_03, polaris_042、阵列声波全波形典型的阵列声波工具在接收剖面上有8个
5、接收器和3个不同的发射器。也要注意的是，不同服务公司出产的阵列工具也不相同。在数据采集上，基于不同的调查研究目的采用不同的工作模式。在Geolog里，“WF”是惯用的波形记录名字后跟两位数字，首位数代表操作模式索引，第二位数表示接收器索引。例如，WF21代表波形记录为模式2的第一记录道（基于偶极模式）。每一个接收器的声波波形以数组记录存载。用Geolog layout(模版)可以在图像道和阵列道显示一个声波波形。在这两个道里，水平轴表示信号的旅行时，垂直轴为参考深度。当选定一个图像道后，用户可以打开一个声波阵列查看窗口，对数据做进一步分析。图1：原始声波波形显示图1为原始声波波形显示图像道（第
6、一道和第三道），阵列道（第二道和最后一道）。最初的两道显示的是第一接收器的偶极波形记录，最后两道是第一接收器的单极波形记录。- 3 -2.1 数据准备通过本节可以熟悉声波全波形数据准备 查看/创建一个列阵声波工具模版 创建给定波形的其他属性 手动解装波形 进行深度转换2.1.1 查看/ 创建一个声波列阵工具模版在波形处理前先了解工具的相关信息，它是以文件夹形式存储。斯伦贝谢公司的DSI测得的井资料在Geolog 中已经存储在 Site目录下，作为四个缺省文件（ dsi_m1 to dsi_m4）。当有改动或者初次运行此工具，相关信息会保存在本工具文件夹下的sp ecs路径中。) 工具模版的数据
7、信息可以在Te xt中的C onstants 表格中看到。1、 启 动 Geolog软件打开S TARS工区2、 点 开 Well 3、 点 击 wellopen， 打开Pol aris_034、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Data Preparation Create Tool Specification.模块显示斯伦贝谢公司的spec文件d si_m2，给定的为缺省值，如下图2- 4 -图2 ：a rray_sonic_create_toolspec 中 dsi_m2的缺省值Spec文件中的参数如下表所示：参 数 描 述TOOL_NAME 声波采集
8、仪器的名称如：DSI, XMACTOOL_SPEC 声 波 工 具 模 版 ， 以 模 版 文 件 命 名TOOL_MODE 声 波 工 具 的 工 作 模 式 ， 通 常 在 TextConstants表 格 中 定 义TOOL_R 声 波 仪 器 的 直 径SAMPLE_RATE 声 波 采 样 率 ， 通 常 以 微 次 生 法 测 量TR_DISTANCE 发 射 器 与 第 一 接 收 器 的 距 离X_INTERV 两 个 邻 近 接 收 器 之 间 的 距 离DEPTH_SHIFT 工 具 深 度 的 平 差 不 同 于 工 具 的 参 考 深 度 和 井 的 参 考 深 度 。
9、 负 的 值 表 示 工 具 参 考 深 度 在井 的 参 考 深 度 之 下5、 如 果 需 要 的 话 可 以 对 缺 省 值 做 调 整6、 点 击 Start运 行 模 块一 个 新 的 模 块 文 件 在 本 工 区 的 SPECS目 录 下 产 生 了 。7、 选 择 Launcher Close来 关 闭 阵 列 声 波 工 具 模 块8、 检查新模块 dsi_m2的值 ，如图3所示图3：dsi_m2的存储位置以及值- 5 -提示：不管Geolog中使用的量度制，米制的或是特定的，声波阵列工具模版总是会保存为米制的。当要运行这个工具，首先请确认工具模版的值，以确保得到正确的结果。
10、2.1.2 练习指导 2-创建其他波形属性声波波形可以用反射振幅正常显示。频率谱、瞬时相位、和瞬时振幅属性可以从解释角度很好的量化突出这些特性。原始声波频率谱显示的是不同到达时的主要频率范围，这样可以在频率域查看各到达模式的属性特征。瞬时相使弱信号加强，但是也同样使噪音增强。瞬时振幅是包络的振幅，包含更多侧向变化，但是降低了垂向分辨率。tp_array_sonic_attribute模块用于计算一个给定波形的这些属性。三个测井记录可以从这个模块输出- 频率谱、瞬时相位以及瞬时振幅，可以在图像道或者阵列道中查看这些属性。1、选择Petrophysics Full Waveform Sonic D
11、ata Preparation CreateOther Attributes来显示t p_array_sonic_attribute模块。2、如图4所示，对窗口做如下值改变 Input Set 改为SON IC Output Set 改为SON IC_ADJ LOG_IN 类型为WF21 FREQ_OUT 类型为WF21FREQ INST_PHASE 类型为WF21PHASE INST_AMP 类型为WF21AMP图 4: 改 变 属 性 模 型 参 数3、点击Start运行4、打开曲线模板swp_other_attributes.layout来查看结果 ， 如图5所示 。- 6 -原始数据
12、原始数据频率谱 原始数据瞬时相位 原始数据瞬时振幅图5：波形属性显示2.1.3 波形分解来自每个接收器的声波波形有时被叠加记录到一起。这个模块用于把波形分解为每个接收器的单个记录。通常，每个模块有自有的测深记录，这个记录要作为输出的参考深度。在这个模块里，需要提供分解波形的名字前缀。要遵守G eolog的命名约定。为了做示范，本例中的未分解波形都刻意不进行自动分解。1、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Data Preparation LogUnpacking来显示 tp_array_sonic_unpack模块2、如图4所示，对窗口做如下值改变 Input
13、 Set 改为S ONIC_PACKED PREFIX 类 型 为 WG DEPTH 选择P WD2 LOG_WF 选择P WG2- 7 -图 6: 改 变 分 解 波 形 模 型 参 数3、点击S tart运行4、将PREFIX值变为W N，LOG_WF值变为P WN2，再运行模型5、打开T ext，检查未分解记录值。如下图7所示图7：分解波形输出记录2.1.4 深度转换DSI工具数据的参考深度与井记录的参考深度不同，差值从测量工具的底部到接收器剖面的中段进行修正，如上节的depth-shift。1、选择曲线道模版swp_other_attributes2、选择Tools Depth Shi
14、ft Apply Logs- 8 -3、如图8所示，对窗口值做如下改变 Input Set 改为SONIC Output Set 改为SONIC_DEPTH_SHIFT DEPTH_OFFSET 输入参数为-7.9248 LOG_IN 选择波形WF21_1 为WF28_1 WF41_1为WF48_1 CORRECTED 选择DEPTH图 8： 深 度 转 换 模 型4、点击Start运行5、关闭所有窗口。2.2 处理 通过本节可以使用户熟悉全波形声波处理流程 在声波数组查看窗口操作和解释数据 使用平均时间和平均深度以及But terworth频率滤波器去除波形噪音 设计一个滤波器 去除数据采集
15、中的振幅增益和标准化2.2.1 数据分析为了保证处理结果质量，在数据处理前要检查数据确保无误。波形数据通常包含噪声。通常需要选择适当的工具来尽可能多的去噪。1、打开模板swp_ raw_sonic_waveforms.layout。2、选择WF21的图像道，选择View Array Sonic View。- 9 -数组声波查看窗口显示波形WF21以及它当前深度频率域的位置。（见图9）) 要 打 开 阵 列 声 波 查 看 窗 口 ， 需 要 选 择 打 开 带 数 据 的 图 像 道 。阵列声波查看窗口图 9： 图 像 道 和 声 波 数 组 窗 口阵列声波窗口用来详细的分析波形，它有两个显示
16、区域。显示区在当前深度位置显示信号波形，可以估算出时间间隔（接收器的时间延时）。频率域显示区显示每个波形相应的的频率范围。3、点击声波数组记录- Log Select 图 标 打 开 可 选 择 多 条 曲 线 。- 10 -提示：挑选出来的记录必须来自同一个集合和模型工具（例如：有相同的模型索引-字符名字后的第一位数相同）在图像道上显示。4、选择记录 SONIC.WF21_1 to SONIC.WF28_1，点击 OK。多重曲线以及其对应的频率域在数组声波的窗口显示。5、在模版上第一图像道(SONIC.WF21)点击任何位置。声波数组显示窗口的信号在每次选择深度点的时候会刷新。) 另一个方式
17、是通过深度区域，键入范围值或者使用上下按键。6、设置深度点和时间范围如下所示：在显示区放大或者改变时间范围7、将光标定位在信号显示区任意位置，按住鼠标左键拖曳定义一个矩形区域，放开鼠标左键。通过显示的时间范围值来反映被选择的区域。) 将时间范围值的起始和终点值输入与用鼠标改变信号显示区域的效果是 一样的。8、再次点击鼠标左键使区域变为原来大小。在波形上估算时间间隔：提示：这个功能只在多重波形在当前活动的时候起作用。) 当时间间隔固定时，功能不可选时首先将信号显示区放大。9、固定时间间隔，在慢度剖面显示。10、显示区，在第一个接收器（WF21）的信号，按住鼠标左键，拖至到最后一个接收器的信号处（
18、WF28），放开鼠标左键。如图10- 11 -图 10： 时 间 间 隔 估 算8个接收器的信号以及频率域在当前选择的深度显示。11、不选Moveout复选栏，不显示时间间隔数据。12、关闭阵列声波显示窗口。2.2.2 去噪波形图总是会包含噪声，太多的噪声会不能识别可检测的波至。预处理是提高数据质量保证初至被识别的重要步骤。Geolog 有一系列基本的预处理工具可以满足一个波形的任意去噪要求。 去除时间均值，在时间方向使用平均时滤波器 去除深度均值，在深度方向使用平均深度滤波器 Butterworth 滤波器，是一个频率滤波器根据具体的需求，用户可决定针对某个波形使用对应的滤波器（1）去除时间
19、均值噪声这个模块提供沿时间方向去除噪声滤波淡 红 色 显 示估 算 时 间 间隔 ， 波 至 慢度 及 接 收 间隔粗淡红色的陡线显示第一个和最后一个接收器初至时间间隔。- 12 -器。先在每个窗口计算出平均值，然后从原始波形移除噪声。) 这是用于移除低频噪声背景的滤波器。1、选择 Petrophysics Full Waveform Sonic Pre-Processing RemoveTime-Average.2、如图10，对打开窗口中值做如下修改。 Input Set 改为 SONIC_DEPTH_SHIFT UTIME WINDOW 例如，设置滤波窗口值为 520 in micro-s
20、econds (usecs)忽略采样场。（只是在Ge olog不能识别采样率时需要采样场）改变窗口的取值，多次运行这个模块以取得合适的结果。 LOG_IN 设为W F21（可以同时导入多个文件）图11 ：时间平均滤波器参数设置3、点击Start运行模块4、打开绘图模版 swp_array_sonic_comparison.layout。有低频噪声的原始图像运行滤波器后的结果图- 13 -图12 ：用时间平均滤波器滤波前后对比图（2）去除深度均值噪声这个模块提供沿深度方向去除噪声滤波器。先在每个活动窗口计算出平均值，然后从原始波形移除噪声。) 这个滤波器可去除典型的诸如套管信号或者仪器带来的噪声
21、。1、打开井P olaris_04，保存对先前井所作的改变。2、关闭所有打开窗口。3、选择PetrophysicsFull Waveform SonicPre-Processing RemoveDepth-Average.4、在tp _array_sonic_depth_average窗口对值做如下改变（如图13） Input Set 改为SON IC WINDOW 设置滤波器长度为21 LOG_IN WF41图 13： 设 置 平 均 深 度 滤 波 器 模 型 值5、点击Start运行模型6、打开绘图模版 swp_depth_average.layout。套管和仪器形成的信号可以很强，使得
22、重要的波至难以识别。图14左边道显示的波形是一个这样的例子，直直的垂线占主要部分。右边的道显示的是不需要信息被移除后的清晰的波至。- 14 -图14：用深度滤波器滤波前后对比图（3）使用频率滤波器Butterworth 滤波器是一个频率滤波器，可以通过给定一个高的和低的截止值以及创建滤过顺序来实现。Butterworth 滤波器选择的顺序（从 1到8）决定了从通频带到抑制带的过渡陡度。单位设为千赫兹而不是赫兹，是为了便于进行声波波形的处理。如果数据是来自于标准的DSI 工具采集，可以忽略采样率，因为Geolog可以自动地读取。有关滤波器的调整适应更多信息参考菜单选项下的Design Filte
23、r。1、保存对Polaris_04的改动，打开井Polaris_03 。2、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Pre-Processing Frequency 有低频噪声的原始图像运行滤波器后的结果图- 15 -Filter.3、对打开窗口做如下改变（如图15所示） Input Set SONIC_DEPTH_SHIFT Output Set 改为FILTERED03 HIGH_END 设为3HZ(移除所有高于这个值之外的频率信号 ) SAMPLE_RATE 10 LOG_IN 从输入集合选择8个波形：SONIC_DEPTH_SHIFT.WF21_1 to
24、WF28_1图 15 ： 改 变 butterworth滤波器的频率范围和大小4、点击Start运行这个模型5、打开swp_frequency03.layout6、选择View Array Sonic View来查看滤波后图形7、设置当前深度到如图 16所示。在3HZ以上的频率已经在当前深度位置被移除。- 16 -图16：WF滤波后图形8、关闭阵列声波查看窗口。9、选择tp_array_sonic_filter模块，重复第二步和第三步改变频率范围为0-5赫兹，输出名为FILTERED05。10、点击Start运行模块11、打开swp_frequency05.layout12、打开声波数组查看窗
25、口。大于5Hz的频率信号都被移除，如图17 所示，在当前深度位置显示的频率谱。- 17 -图17：滤除高于5Hz波后的 WF21波形图13、关闭阵列声波窗口。2.2.3 设计滤波器Butterworth滤波器将作为频率滤波器用在下面的例子中。Butterworth 是一个很好的带通滤波器，在损失了部分频率域后有较为合理的时间衰减。高频和低频截止值用于带通和带止。对于低通滤波器，高频波被截止，反之亦然。Butterworth 滤波器的排列控制着在通频带之外信号变弱的快慢。设计一个合适的滤波器或是子波，必须要注意采样率和频率值。设计一个Butterworth子波，采样率（SR）要使用0.001秒，
26、这样可以得到Nyquist frequency = 1 / (2 * SR) = 500 Hz。输入频率必须要小于尼奎斯特频率（Nyquist frequency）频率。也就是说，如果提供- 18 -的值大于尼奎斯特频率（Nyquist frequency），采样率也要更好。1、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Pre-Processing DesignFilter.2、在filter_create窗口对值做如下改变（如图18） FILTER_TYPE 改为Butterworth FILTER_NAME bw1040 LOW_START 1000 HIGH_
27、END 3000 PLOT_SR 0.00004 DISP_SCALE AMPLITUDE图18 ：滤波器创建模块3、点击Start运行这模块。4、查看创建的滤波器（如图19）。- 19 -图19：运行创建滤波器模块后的结果2.2.4 振幅恢复在数据采集中，振幅增益以及标准化是为了增强波形信号的质量。可基于有效的增益和标准化因素（归一化因素），使波形回到原来形状。默认的，去除标准化因素选择inverse；去除增益选择为 multiply。1、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Pre-Processing Amplitude Recovery.2、在tp_ar
28、ray_sonic_tar窗口对值做改变（如图20所示） Input Set 改为SONIC_DEPTH_SHIFT NORM_OPT 设为INVERSE GAIN_OPT 设为MULTIPLY- 20 - REFERENCE 选择UNPACK.DEPTH LOG_WF 选择WF21_1至WF28_1 波形 LOG_NORM 选择井UNPACK.WN21_1 到 UNPACK.WN28_1 LOG_GAIN 选择井UNPACK.WG21_1 到UNPACK.WG28_1图20：振幅恢复模块3、点击Start运行模型。4、打开text窗口在原来的集合中查看井数据（如图21所示）。图21：T ex
29、t窗口查看去除振幅增益后的波形记录2.3 阵列声波处理通过本节，用户可以： 处理偶极波形 处理单极波形- 21 - 使用自动交互式拾取波至2.3.1 处理模块简介声波波形处理基于慢度时间相关法。这个模块在活动窗口中通过时间和慢度方向可以查看多个声波。默认的，时间范围可以包括所有的记录时间；慢度的范围至少包括目的区。例如，慢度范围为100800 us/m (1200-10000 m/s)可以包含大多数区域的纵波波至。建议用较大的慢度范围这样可以尽可能包含所有波至，但这也带来更多的计算量。) 首先选择少量数据来决定时间和慢度方向的最优选择。要注意慢度步长的选择，过大的步长会降低最终声波分辨率。在每
30、个深度点计算出的最大值作为与深度相关的函数映射到慢度轴上；这是最终输出Projection log。这个模块有很多控制参数，详细参数解释可以查看模块帮助。2.3.2 偶极波形处理在本节，被处理的波形filtered03 和filtered05 将用于下文的离散。1、保存井文件 Polaris_03。2、关闭所有查看窗口。3、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Processing Waveform Processing来打开tp_array_sonic_process 窗口。4、设置输入参数（如图 22所示） Input Set SONIC_DEPTH_SHI
31、FT Output Set DIPOLE TOOL_SPEC dsi_m2 START 0 STOP 10000 SLOWNESS_FROM 35 SLOWNESS_TO 500 SLOWNESS_STEP 4 LOG_IN 由SONIC_DEPTH_SHIFT集合，选择8 个波形： WF21_1 to WF28_1- 22 -图22：偶极波形处理模型窗口5、点击Start运行模型。当模型运行结束，结果以相关性图件显示，如图23所示。数据在当前深度位置显示（当深度未规定时是在井记录的顶部）- 23 -图23：相 关 性 图- WF21 - WF28波 形 处 理 结 果 图6、保存相关性图为
32、semblance_plot_01。) 将相关性图以唯一文件名保存，便于以后查看，否则图件会被覆盖。7、改变输入和输出集合的名字为FILTERED03，重复4-6步，将相关性图形保存为semblance_plot_03。8、改变输入和输出集合的名字为FILTERED05，重复4-5步，将相关性图形为semblance_plot_05。9、关闭相关性图。10、保存井文件。2.3.3 单极波形处理11、在tp_array_sonic_process窗口，设置输入参数，如图24 所示： Input Set SONIC_DEPTH_SHIFT Output Set MONOPOLE- 24 - TOO
33、L_SPEC dsi_m4 START 0 STOP 5120 UTIME_WINDOW 400 UTIME_STEP 50 SLOWNESS_FROM 30 SLOWNESS_TO 298.7 SLOWNESS_STEP 1.98 LOG_IN 从SONIC_DEPTH_SHIFT集合，选择8个波形WF41_1to WF48_1图 24： 单极波形处理模型窗口12、点击Start运行模块。当模型运行结束输出一个映射和一个相关性图件，图件在每个深度点存储的是2D 相关性图像， 可以通过阵列声波数组查看窗口进行质量控制。如下图所示。- 25 -图25：阵列声波数组窗口查看图件13、关闭相关性图件
34、，不保存改变。14、打开模版swp_projection.layout。上面例子中的偶极和单极子映射记录如图26 所示。- 26 -偶极波形处理后图形 单极子波形处理后图形 水平轴显示慢度(START)到( END)图26：深度相关函数映射15、在WELL下点击SAVE .2.3.4 拾取标志波至映射记录在慢度-深度平面内代表了一个或多个相关性。它们与某些波至有较好的一致性。模型在输入的映射记录中自动或者交互式的寻找相关最大值位置，从慢度投影记录拾取相应一组波至。搜索从一个起始值开始（初始慢度值在映射记录里）来标定某一初至，搜寻范围以从映射记录估计的起始值为中心。估算输入起始值最简便方法是将投
35、影记录插入到图像道，打开阵列生波可视窗口，移动鼠标标定出信号显示区的目的位置，光标位置X的值会在位置对话框的状态栏显示出来。这个值就是从图上读取的慢度值，它可以用来作为搜索起始值。对于交互式拾取，测井曲线首先是自动被拾取（参见Curve Insert联机帮助），编辑，最后作为备用初始记录被保存。主要有：1、自动拾取一个偶极测井记录2、自动拾取一个单极测井记录- 27 -3、对于第二步中不合适点做交互式拾取。自动拾取一个偶极测井记录1、选择Petrophysics Full Waveform Sonic Processing Picking来打开the tp_array_sonic_label窗口。2、选取输入起始值 (SLOWNESS_S1)。让swp_projection为活动窗口，选择偶极投影道来打开阵列声波可视窗口。在信号显示区移动鼠标到拾取位置，读取显示出的X值。这个值即是从图上读取的慢度值，可作为起始值（SLOWNESS_S1 ），如例子中图27示。关闭阵列声波可视窗口。- 28 -图27：确定搜索起始值3、选择模型窗口，设置值如下图28所示 Input/Output Set 选择DIPOLE，这是处理后的输出集合
