Способы и системы для обнаружения вступлений, представляющих интерес

Способы и системы для обнаружения вступлений, представляющих интерес

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

По данной заявке испрашивается приоритет согласно предварительной заявке на патент США регистрационный № 60/528536, поданной 10 декабря 2003 г.

Область техники, к которой относится изобретение

В общем настоящее изобретение относится к способам и системам для исследования подземных пластов путем использования акустических или электромагнитных измерений, выполняемых в стволе скважины. Более конкретно, это изобретение относится к способам и системам для автоматического обнаружения вступлений компонент, представляющих интерес.

Уровень техники

Генерация и регистрация акустических волн в стволе скважины являются основой измерений, выполняемых при каротаже нефтяных скважин. Для выполнения акустических измерений в настоящее время имеются многочисленные скважинные устройства. Некоторые устройства включают в себя один источник акустических волн и два или более приемников, однако большая часть этих устройств в настоящее время включает в себя два или более акустических источников и много приемников, скомпонованных в группу. Хотя имеющиеся в настоящее время акустические устройства являются полезными при получении разнообразной информации, относящейся к окружающему пласту и скважинным параметрам, основное использование акустических скважинных измерений связано с получением оценок медленности пласта и обратной величины скорости волны при продольной волне и поперечной волне.

Медленность пласта при продольной волне обычно оценивают, используя времена пробега волны, регистрируемые в процессе обнаружения первого движения. В случае предполагаемого устройства с одним источником и двумя приемниками согласно предшествующему уровню техники медленность пласта оценивают путем вычитания времен вступления между двумя приемниками и деления на расстояние между двумя приемниками. Однако этой оценке присущи неточности, обусловленные наклоном устройства, расширениями ствола скважины, неблагоприятными граничными эффектами и т.д. Для снижения неточностей, вносимых такими эффектами окружающей среды, используют дополнительные акустические источники и приемники и более робастные способы, такие как анализ медленности и времени вступления когерентной акустической волны и обработка методом подобия, наряду с другими.

Обработка методом подобия может обеспечивать получение очень точных значений медленности для подземного пласта, но она является довольно дорогостоящей. Для обработки методом подобия обычно требуется регистрация «протяженных» форм волны (и связь вверх по стволу скважины, если обработка происходит на площадке скважины). Скорость каротажных работ часто замедляется на время, отводимое на сбор длинных сегментов форм волны и телеметрическую передачу всех данных с места в забое скважины в наземное оборудование.

Хотя обработка методом подобия обеспечивает получение надежных оценок медленности, для нее требуются значительные вычислительные ресурсы и регистрация протяженных форм волны. Однако многие разработчики скважин в основном заинтересованы в значениях медленности продольных волн. Поэтому записи всего лишь первого появления продольной волны может быть достаточно для очень быстрого получения медленности продольной волны. В таком случае сигналы первых вступлений могут быть использованы для формирования оценок медленности пласта. Однако современные способы обнаружения сигналов первых вступлений, представляющих интерес, не приводят к получению полезных результатов без контроля квалифицированным оператором и изменения множества параметров, когда каротажный зонд перемещается в стволе скважины. Необходимость изменения параметров обычно является результатом изменений в пласте. На высококвалифицированных операторов со специальными знаниями, необходимых для корректировки регистрируемых параметров каротажа и способов обработки, требуются очень большие затраты. Для многих областей применения каротажа будет полезным надежный, менее дорогостоящий способ каротажа, особенно способ каротажа, при котором уменьшается число параметров, которые необходимо корректировать во время каротажных работ, или исключаются такие параметры.

Настоящее изобретение направлено на устранение или по меньшей мере снижение последствий одной или нескольких проблем, изложенных выше.

Сущность изобретения

Настоящее изобретение удовлетворяет описанным выше потребностям, а также другим. В частности, настоящим изобретением предусмотрены способы и системы для выполнения измерений, относящихся к подземным пластам, и предпочтительно, к каротажу подземных пластов. Способы и системы обеспечивают получение робастных, надежных данных о первых вступлениях для компонентных сигналов, представляющих интерес, которые могут использоваться для оценивания медленности пласта, получения характеристик зон медленности пласта или служить входными величинами для другой обработки. Способами и системами можно автоматически согласованно обнаруживать данные о первых вступлениях на основании принятых сигналов без всякого взаимодействия с человеком и без задания или изменения каких-либо параметров даже в случае, если компонентный сигнал, представляющий интерес, является слабым по сравнению с шумом. Чтобы сформировать качественные данные о первых вступлениях, для предшествующих способов каротажа, особенно для способов, основанных на данных о первых вступлениях, требовался квалифицированный оператор для задания и изменения множества параметров.

В настоящем изобретении качественные данные о первых вступлениях формируются автоматически и не зависят от каких-либо исходных или изменяющихся параметров. Согласно некоторым аспектам в способах и системах выполняются измерения во множестве местоположений подземного пласта и автоматически обнаруживаются данные о первых вступлениях компонентного сигнала, представляющего интерес. Применяя принципы изобретения, согласованное обнаружение первых вступлений осуществляют без вмешательства человека во время каротажных работ даже по формам волны с низкими отношениями сигнала к шуму. Например, согласно настоящему изобретению первые вступления частей компонентных сигналов, представляющих интерес, из формы волны согласованно обнаруживаются, когда отношение сигнала к шуму для компонентного сигнала, представляющего интерес, в сопоставлении с шумовой частью формы волны составляет 10 дБ или ниже, 5 дБ или ниже или даже 3 дБ или ниже.

Согласно некоторым аспектам автоматическое обнаружение первых вступлений осуществляют путем приема форм волны, включающих в себя компонентный сигнал, представляющий интерес, формирования окна вокруг части формы волны, содержащей первое вступление компонентного сигнала, представляющего интерес, и нахождения точки вдоль формы волны и в пределах окна, при этом до и после точки имеются два различных компонентных сигнала. Точка, до и после которой имеются два различных компонентных сигнала, может быть определена путем использования статистического анализа формы волны. Два различных компонентных сигнала могут включать в себя шумовую часть и часть компонентного сигнала, представляющего интерес.

Согласно некоторым аспектам автоматическое обнаружение первых вступлений облегчается путем определения зоны, содержащей первое вступление компонентного сигнала, представляющего интерес, на основании только данных о форме волны. Это определение может включать в себя вычисление энергетического отношения для данных о формах волны и умножение энергетического отношения на функцию демпфирования для уменьшения или исключения влияния сильных поздних вступлений.

Согласно принципам изобретения результаты данных о первых вступлениях могут быть сделаны более надежными путем исключения выпадающих значений первых вступлений до представления конечных данных о первых вступлениях. Согласно некоторым аспектам изобретения Z-оценку вычисляют после обнаружения всех первых появлений в массиве форм волны, а выпадающие значения данных о первых вступлениях исключают путем сравнения Z-оценки с порогом, и при этом исключают каждое обнаруженное первое вступление в случае, если Z-оценка выше порога или равна ему. Однако по меньшей мере один раз, до исключения далеко расположенного вступления, может быть промежуточный этап повторного обнаружения каждого первого вступления в случае, если Z-оценка выше порога или равна ему. Тем не менее после предварительно определенного числа повторных обнаружений, которых может быть немного, например нулевое количество, одно или два, первые вступления в случае, если Z-оценка выше порога, отбрасывают. Кроме того, при любых повторных обнаружениях вместо использования для окна формы волны только принятых данных о формах волны на основании частоты сигналов вступления может быть вычислено новое окно, содержащее, как ожидается, сигналы первых вступлений.

Согласно некоторым аспектам в данных о первых вступлениях подавляют выбросы. Подавление выбросов может включать в себя вычисление Z-оценки для первых вступлений, обнаруженных посредством приемника на нескольких глубинах, сравнение Z-оценки с порогом, исключение первых вступлений в случае, если Z-оценка равна порогу или выше, чем порог, и осуществление интерполяции между первыми вступлениями в случае, если Z-оценки ниже порога.

Согласно другому аспекту изобретения предусмотрен способ каротажа, заключающийся в том, что генерируют акустические волны посредством источника, принимают формы колебаний акустической волны посредством множества приемников, автоматически вычисляют окна для одной из форм колебаний акустической волны, содержащей первое появление компонентного сигнала, представляющего интерес, и автоматически обнаруживают в пределах окна местоположение первого появления компонентного сигнала, представляющего интерес. Автоматическое вычисление окна может включать в себя образование функции локализации на основании принятых форм колебаний акустической волны. Согласно некоторым вариантам осуществления функция локализации является энергетическим отношением для формы колебаний акустической волны, умноженной на член демпфирования для подавления поздних вступлений.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрен способ каротажа, заключающийся в том, что генерируют акустические волны, принимают формы колебаний акустической волны, автоматически обнаруживают местоположения первого движения компонентного сигнала, представляющего интерес, для каждой из форм колебаний акустической волны и автоматически контролируют качество местоположений первых движений. Автоматическое контролирование качества может включать в себя вычисление Z-оценки после обнаружения всех первых появлений в массиве форм волны, сравнение Z-оценки с порогом, повторное обнаружение каждого обнаруженного местоположения первого движения в случае, если Z-оценка выше порога или равна ему, при этом повторное обнаружение включает в себя формирование нового окна ожидаемых сигналов первых движений на основании частоты принятых акустических сигналов, а не на основании данных о местоположениях первых движений, повторное обнаружение первого движения, сравнение каждого повторно обнаруженного местоположения первого движения с порогом и исключение каждого повторно обнаруженного местоположения первого движения в случае, если Z-оценка выше порога или равна ему.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрены способы и системы для нахождения первых вступлений в формах волны. Способами и системами можно автоматически определять окно, содержащее первое вступление вокруг части формы волны, в соответствии с первым алгоритмом путем использования самой формы волны в качестве входной величины. Затем способами и системами изобретения можно автоматически обнаружить первое вступление в пределах окна в соответствии со вторым алгоритмом. Для демпфирования высокоэнергетических поздних вступлений первый алгоритм может включать в себя произведение энергетического отношения формы волны и функции регуляризации. Во втором алгоритме может использоваться статистический анализ обрабатываемого методом окна интервала формы волны для нахождения точки, до и после которой содержатся два различных сигнала.

Еще один аспект изобретения может включать в себя способы и системы каротажа посредством каротажного зонда, включающие в себя генерацию акустических волн, прием форм колебаний акустической волны, автоматическое обнаружение первых появлений компонентного сигнала, представляющего интерес, даже в случае, когда отношение сигнала к шуму компонентного сигнала, представляющего интерес, в сопоставлении с шумом составляет 10 дБ или ниже, и получение оценки медленности на основании времен пробега первых появлений и расстояний между приемниками каротажного зонда. Способы и системы для каротажа могут включать в себя получение характеристик медленности для зон пласта на основании оценки медленности и обработку методом подобия форм колебаний акустической волны с учетом характеристик медленности зон. Согласно некоторым аспектам выполняют распределение медленности в одну из пяти общих категорий медленности.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрены способы и системы для получения характеристик медленности при каротажных работах с обработкой методом подобия, включающие в себя автоматическое обнаружение данных о первых вступлениях компонентного сигнала, представляющего интерес, без вмешательства во время каротажных работ, при этом формы волны, на основании которых автоматически обнаруживаются данные о первых вступлениях, содержат сигнал, представляющий интерес, с отношением сигнала к шуму компонентного сигнала, представляющего интерес, в сопоставлении с шумом, составляющем 10 дБ или ниже.

Согласно еще одному аспекту изобретения предусмотрена каротажная система, содержащая акустический зонд, имеющий источник и множество приемников, установленных на нем, компьютер в связи с акустическим зондом и набор инструкций, исполняемых компьютером, который при реализации автоматически согласованно обнаруживает первые вступления компонентного сигнала, представляющего интерес, по формам колебаний акустической волны, имеющим отношение сигнала к шуму 10 дБ или ниже. Набор инструкций может содержать инструкции для вычисления окна функции локализации вокруг части формы акустических колебаний волны, принятой приемниками, на основании данных, содержащихся в форме колебаний акустической волны, при этом окно содержит местоположение первого вступления компонентного сигнала, представляющего интерес, и для определения путем использования статистического анализа местоположения первого вступления компонентного сигнала, представляющего интерес, в пределах окна, в точке в пределах окна, при этом до и после точки имеются два различных компонентных сигнала.

Согласно еще одному аспекту предусмотрена система, содержащая измерительную систему, предпочтительно каротажный зонд, способную согласованно обнаруживать по результатам измерений первое движение компонентного сигнала, представляющего интерес, имеющего шумовую часть и часть компонентного сигнала, представляющего интерес, при этом часть компонентного сигнала, представляющего интерес, является относительно слабой по сравнению с шумовой частью. Например, посредством каротажного устройства можно согласованно обнаруживать первое движение по результатам измерений, имеющим отношение сигнала к шуму для компонентного сигнала, представляющего интерес, в сопоставлении с шумом 10 дБ или ниже, 5 дБ или ниже или даже 3 дБ или ниже.

Дополнительные преимущества и новые признаки изобретения будут изложены в описании, которое приведено ниже, или могут быть выявлены специалистами в данной области техники при изучении этих материалов или практическом использовании изобретения. Преимущества изобретения могут быть получены с помощью средств, перечисленных в прилагаемой формуле изобретения.

Краткое описание чертежей

Сопровождающими чертежами иллюстрируются предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, и они являются частью описания. Совместно с нижеследующим описанием чертежами демонстрируются и поясняются принципы настоящего изобретения.

На чертежах:

фиг.1А-1С - вид формы волны и для сравнения результаты обнаружения вступлений путем вычислений стандартного энергетического отношения и функции локализации согласно настоящему изобретению; фиг.1А - вид формы волны, фиг.1В - иллюстрация применения стандартного энергетического отношения к форме волны из фиг.1С - иллюстрация применения функции локализации согласно настоящему изобретению к форме волны из фиг.1А;

фиг.2А-2С - вид формы волны с поздним вступлением и для сравнения результаты обнаружения вступлений путем вычислений стандартного энергетического отношения и функции локализации согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - иллюстрация применения принципа обнаружения первого появления с учетом авторегрессионной модели согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.4 - иллюстрация обнаружения первого появления в форме волны путем вычисления минимума статистической функции согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.5 - иллюстрация обнаружения выпадающих значений в наборе данных времен первых вступлений согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.6 - диаграмма оценок медленности, иллюстрирующая подбор L1 на основании данных о первых вступлениях, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.7 - иллюстрация способа удаления выбросов в глубинной области согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.8 - иллюстрация этапа повторного обнаружения в способе удаления выбросов, показанном на фиг.7, согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.9 - блок-схема последовательности операций, иллюстрирующая этапы получения качественных данных о первых вступлениях согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.10 - иллюстрация обнаружения и коррекции за выпадающие значения данных о первых вступлениях согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.11 - иллюстрация локализации статистической функции для зоны поиска с целью нахождения точного или почти точного местоположения первого появления согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.12А-12В - иллюстрация улучшения данных о первых появлениях по сравнению с предшествующим уровнем техники, достигаемого путем применения принципов настоящего изобретения;

фиг.13 - иллюстрация применения способов настоящего изобретения при полевых испытаниях;

фиг.14 - вид сбоку каротажного зонда и относящегося к нему наземного оборудования согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг.15 - иллюстрация примера применения функции локализации согласно настоящему изобретению для определения окна или зоны, содержащей первое появление; и

фиг.16 - иллюстрация избыточности информации, полезной при высокоразрешающем каротаже.

На всех чертежах идентичными позициями обозначены аналогичные, но необязательно идентичные, элементы.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Иллюстративные варианты осуществления и объекты изобретения описываются ниже. Конечно, должно быть понятно, что при разработке любого такого реального варианта осуществления для достижения конкретных целей разработчика, таких как удовлетворение системных и связанных с деловой активностью ограничений, должны приниматься многочисленные специфические для реализации решения, которые будут изменяться от одной реализации к другой. Кроме того, должно быть понятно, что такая опытно-конструкторская разработка может быть сложной и требующей больших затрат времени, но тем не менее будет обычной процедурой, выполняемой обычными специалистами в данной области техники, имеющими преимущество от этого раскрытия.

Предметом настоящего изобретения предусматривает автоматическое обнаружение первых вступлений или первых появлений компонентного сигнала, представляющего интерес. Как упоминалось выше, исторически сложилось так, что первые вступления могут быть точно обнаружены только при использовании многочисленных параметров, которые должны корректироваться во время каротажных работ. До принципов, описанных в настоящей заявке, точная запись данных о первых вступлениях не могла быть выполнена автоматически. Настоящим изобретением предоставляются способы и системы для каротажа подземного пласта с автоматическим обнаружением первых вступлений компонентных сигналов, представляющих интерес, получением качественных данных о первых вступлениях, которые могут быть использованы для оценивания медленности пласта. Способы и системы могут быть особенно хорошо подходящими для акустического скважинного каротажа посредством акустического каротажного зонда. Однако способы и системы, представленные в настоящей заявке, не ограничены таким образом. Например, способы и системы могут быть использованы для получения каротажных диаграмм удельного сопротивления, вертикальных сейсмических профилей, при регистрации времени пробега от поверхности до известной глубины или при других практических применениях, таких как каротаж в процессе бурения (КПБ), измерение в процессе бурения (ИПБ), постоянный контроль, периодический контроль, слежение за трещинами (включая контроль гидравлического разрыва пласта), контроль температуры и контроль давления. В более широком смысле способы, описанные в настоящей заявке, могут быть также применены к измерениям, относящимся к подземным нефтегазоносным коллекторам, например в аппаратуре поверхностной сейсморазведки на суше, море или в переходной зоне. Кроме того, специалисты в данной области техники, имеющие преимущество от этого раскрытия, должны понимать, что данные о первых вступлениях могут быть полезными при обработке многих видов, включая, но без ограничения ими: зонирование при оптимальном оценивании медленности пласта (математическое обеспечение для оптимального оценивания медленности пласта можно получить от Schlumberger), обработку Isonic (торговая марка Schlumberger), исследование медленности с высоким разрешением и т.д.

Использованные на протяжении описания и в формуле изобретения термины «первое появление», «первое вступление» и «первое движение» относятся к самому раннему вступлению волны, распространяющейся от источника энергии к приемнику в стволе скважины. Источник энергии может быть скважинным или он может быть на поверхности. «Каротаж» означает регистрацию результатов измерений одной или нескольких физических величин в скважине или вокруг нее в зависимости от глубины или времени или от обоих и включает в себя, но без ограничения ими: акустический каротаж, каротаж удельного сопротивления, получение вертикальных сейсмических профилей, регистрацию времени пробега от поверхности до известной глубины, каротаж в процессе бурения (КПБ), измерение в процессе бурения (ИПБ), постоянный контроль, периодический контроль, слежение за трещинами (включая контроль гидравлического разрыва пласта), контроль температуры и контроль давления. «Автоматический» означает способность получать желаемый результат без вмешательства человека или без всяких исходных или изменяемых параметров. «Согласованное обнаружение» относится к надежному и уверенному обнаружению, так что способы последующей обработки могут быть непосредственно применены к данным и/или данные могут быть отчасти обработаны на площадке скважины без затрат или временной задержки на передачу данных в центр обработки. Слова «включающий» и «имеющий», использованные в описании, в том числе в формуле изобретения, имеют то же самое значение, что и слово «содержащий». Слово «акустический» охватывает частоты обычных акустических зондов, а также частоты, используемые в сейсмических приборах и аппаратуре.

В соответствии с принципами, описанными ниже, способы и системы для обнаружения первого вступления или движения автоматически обеспечивают быстрое получение точных, надежных результатов при небольшом количестве входных параметров пользователя или без них. Кроме того, способы и системы являются робастными и работают почти при всех или при всех скважинных условиях. Как упоминалось выше, в прошлом, чтобы обеспечить точность данных о первых движениях, для обнаружения первого движения требовалось множество входных параметров, многие из которых или все не всегда было просто установить. Многие различные параметры, связанные с современными способами обнаружения первых вступлений, не всегда относятся к интуитивной физике, и поэтому очень трудно получать точные данные о первых вступлениях без помощи дорогостоящего эксперта. В соответствии с этим способы и системы, предназначенные для получения качественной информации о первых движениях без вмешательства оператора, рассматриваются ниже. Сначала обсуждаются детали способа обнаружения первых появлений для одной формы волны с последующим рассмотрением использования информации о массиве для обнаружения первых появлений. Однако в соответствии с принципами настоящего изобретения способы в принципе могут быть применены к индивидуальным формам волны без необходимости информации о всем массиве, а для уменьшения необходимых ресурсов компьютерной обработки и без использования какой-либо внешней информации.

До применения любых способов к данным о формах волны может быть важным анализ качества самих форм волны. То есть, может быть важным обнаружение форм волны, которые содержат избыточный шум, выбросы или другие особенности, которые могут иметь тенденции к созданию проблем при обработке данных о формах волны. Поэтому согласно некоторым аспектам изобретения качество форм волны контролируют до того, как их обрабатывают для получения оценок данных о первых вступлениях и медленности. Однако желательно иметь показатели качества, доступные на площадке скважины, и чтобы контроль качества был робастным, не требующим многого в отношении вычислительных ресурсов. В соответствии с некоторыми аспектами настоящего изобретения несколько различных способов контроля качества могут быть применены к данным о формах волны, в том числе, но без ограничения ими: обнаружение согласованных форм волны в массиве; обнаружение ограниченных форм волны; обнаружение избыточного шума в формах волны; и обнаружение выбросов в форме волны. Каждый из этих способов описывается довольно подробно ниже.

Несогласованная форма волны представляет собой форму волны, которая существенно отличается от других. Несогласованная форма волны может иметь высокую или низкую амплитуду по сравнению с другими в массиве, она может иметь иную конфигурацию и т.д. Несогласованные формы волны могут оказывать нежелательное воздействие и существенно понижать когерентность данных об обнаружении первых движений. Поэтому согласно некоторым аспектам настоящего изобретения несогласованные или «некачественные» формы волны отбрасывают до этапа обработки.

Согласно некоторым аспектам настоящего изобретения «опорную форму волны» находят и сравнивают с каждой индивидуальной формой волны в массиве. Рассмотрим сигнал s(t) длительностью L, где t является переменной времени, а S(k) его преобразование Фурье. Массив форм волны определяется как A_M(k)=S₁(k)∪S₂(k),…S_M(k), где М является числом форм волны массива. «Опорной формой волны» считается медиана форм волны в массиве:

После определения опорной формы волны можно выполнить сравнение и оценку каждой индивидуальной формы волны с опорной формой волны. В идеальном случае может быть выполнен мультикогерентный анализ форм волны массива, однако такое вычисление может быть слишком дорогостоящим для реализации на площадке скважины, и поэтому в настоящее время является предпочтительным использование опорной формы волны. После вычисления опорной формы волны для каждой индивидуальной формы волны в массиве вычисляют отношение когерентности в виде:

Согласно некоторым аспектам изобретения форма волны считается несогласованной, если C_i меньше, чем предварительно заданный порог. Например, форма волны считается несогласованной, если C_i<γ. Значение γ основано на модели, описываемой ниже. При рассмотрении массива форм колебаний акустической волны, вычисленных путем использования программы моделирования (например, Green 3D), одну форму волны возмущают случайным образом, чтобы определить влияние возмущения на результат анализа методом подобия. Для каждой реализации этого процесса вычисляют эталонные трассы, равно как и значение когерентности для каждой формы волны. Результат этого анализа свидетельствует о том, что критерий согласно уравнению (2) указывает на некачественные формы волны в случае, когда C_i<γ, а значение γ приблизительно равно 0,35.

Кроме того, в случае ограниченных форм волны могут возникать проблемы при обработке массивов форм волны. Эффект «ограничения» обычно обусловлен амплитудой сигнала, которая насыщает электронное устройство, вызывая усечение регистрируемой формы волны. Ограниченные формы волны могут быть относительно легко обнаружены, поскольку они являются «плоскими» при взятии нескольких последовательных отсчетов и часто соответствуют максимальной амплитуде, которая может быть зарегистрирована электроникой. Поэтому один способ обнаружения ограниченных форм волны заключается в сравнении амплитуды зарегистрированных сигналов форм волны с предельными значениями регистратора аппаратных средств. Однако такой способ обнаружения является зависимым от используемых аппаратных средств, а предельные значения аппаратных средств не всегда известны локальному пользователю или в вычислительном центре.

Поэтому согласно некоторым аспектам настоящего изобретения ограниченные формы волны обнаруживают независимо от аппаратных средств, используемых для регистрации форм волны. При рассмотрении сигнала s(t) длительностью L, где t является временем, первый этап включает в себя получение оценки глобального максимума сигнала формы волны. Возможно, что каждый из нескольких отчетов сигнала формы волны будет иметь максимальное значение. Поэтому необходимо отличать сигналы с максимальными значениями от отсчетов, относящихся к постоянному току (DC). Поскольку часть формы волны, которая является ограниченной, имеет постоянное значение, равное максимуму сигнала, ограниченная форма волны (Clipp) определяется как:

Согласно уравнению (3), если несколько последовательных отсчетов являются одними и теми же и равными, то имеется ограниченная часть формы волны. Уравнение (3) также может быть применено ко всей выборке форм волны, а не только к точкам максимальной амплитуды. Уравнение (3) обеспечивает возможность идентификации ограниченных форм волны и указывает на то, что при регистрации информации, возможно, была сделана ошибочная выборка данных.

Кроме того, согласно некоторым аспектам настоящего изобретения в форме волны может быть обнаружен избыточный шум. Рассматривая сигнал s(t) длительностью L, где t является временем, оценивают отношение сигнала к шуму (С/Ш) для формы волны, чтобы определить, будет или нет форма волны полезной для последующей обработки. Вычисляют соотношение между сигналами, измеренными до и после ожидаемого первого вступления. Этот стандартный подход в большинстве случаев обеспечивает получение хорошей оценки отношения сигнала к шуму для рассматриваемой формы волны в предположении белого гауссова шума. Математически вычисляют следующую величину:

где: L - полная длительность сигнала; и τ - временная точка, которая отделяет часть ([0,τ]) сигнала формы волны, относящейся к шуму, от части ([τ+1,L]) сигнала, относящейся к сигналу, представляющему интерес. Временную точку τ оценивают как Tr∗минимальная медленность, где Tr определяется как расстояние между излучателем и рассматриваемым приемником. Минимальная медленность соответствует скорости, до которой никакое вступление не может появиться на рассматриваемых датчиках. В случае монопольных сигналов минимальная медленность составляет приблизительно 40 мкс/фут.

Использование приведенного выше соотношения обеспечивает возможность реализации обработки в реальном времени, которая важна для вычисления медленности на площадке скважины. После вычисления отношения из уравнения (4) отношение сигнала к шуму (С/Ш) вычисляют как:

Вычисление оценки отношения сигнала к шуму для формы волны представляет собой простой процесс определения того, будет или нет форма волны полезной для обработки. Согласно некоторым аспектам изобретения форму волны при отношении сигнала к шуму ниже или равном 3,0 считают некачественной формой волны, хотя согласно некоторым вариантам осуществления отношение сигнала к шуму, составляющее 2,0 или ниже, иногда может считаться хорошим. Поэтому согласно одному аспекту изобретения используют способ контроля качества путем вычисления отношения сигнала к шуму для каждой формы волны и исключения форм волны при отношении сигнала к шуму ниже или равном 3,0. Кроме того, согласованность отношения сигнала к шуму во всем массиве форм волны является показателем согласованности зарегистрированных данных.

Также может оказаться желательной защита данных о формах волны от выбросов. В идеальном случае выброс рассматривают как добавление к исходному сигналу функции Дирака с амплитудой, равной по меньшей мере максимуму исходного сигнала. Поэтому выброс может быть обнаружен как вступление волны с более высокой амплитудой по сравнению с другой частью сигнала. Для обнаружения такого выброса находят метрическую функцию, определяющую местоположение и амплитуду вступления выброса. Важно знать местоположение выброса в форме волны, поскольку выброс можно скорректировать, например, путем простой интерполяции.

Применительно к сигналу s(t), задают в следующем виде критерий, который согласно настоящему изобретению может быть использован для обнаружения выброса в форме волны, требующий очень небольших вычислительных ресурсов:

где: Т - размер окна; L - длительность сигнала; и α - коэффициент регуляризации. Размер Т окна такой же, который используют для окна интегрирования, обычно используемого при обработке методом подобия, и поэтому является переменной, зависящей от типа рассматриваемой волны. В критерии (6) используются хорошо известное энергетическое отношение и вычисление энергетической функции. Критерием (6) обнаруживаются различные вступления, имеющиеся в сигнале формы волны. Когда неожидаемый сигнал появляется в форме волны, критерий (6) указывает на повышение амплитуды, свидетельствующее о наличии и местоположении потенциального выброса в анализируемом сигнале формы волны.

После того как местоположение потенциального выброса в сигнале формы волны определено, рассматривают амплитуду текущего отсчета данных и сравнивают ее с амплитудами остальных отсчетов формы волны. Поэтому могут быть выбраны два окна, до и после точки, представляющей интерес, и выполнена проверка на статистический критерий для определения того, будет ли точка, представляющая интерес, выбросом или не будет. Например, для определения того, будет или не будет отброшен обнаруженный выброс, может быть использован статистический критерий, подробно описываемый ниже со ссылкой на фиг.5.

При наличии качественных данных о формах волн настоящим изобретением предоставляются способы и системы для обнаружения первых вступлени