本發(fā)明涉及油氣勘探中測井數據處理技術領域，特別涉及一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法和裝置。

背景技術：

核磁共振測井可以為地層油氣評價提供重要巖石物理參數信息，提取這些信息的關鍵在于對核磁共振測井采集到的原始回波數據進行反演。反演結果直接關系到地層油氣評價的準確性。因此，研究穩(wěn)定、高精度的核磁共振回波數據反演方法具有重要意義。

現有的核磁共振數據(核磁共振數據包括核磁共振回波數據)反演方法一般是基于先驗信息約束的數據反演方法，即將幾個指定的具有物理意義的物理參數，例如孔隙度、錐形區(qū)域面積和T₂幾何均值，作為先驗信息，用以約束目標函數，進而通過目標函數進行反演求解。但是，上述方法具體實施時，由于將先驗信息限定于具有具體物理意義的幾個物理參數，用于約束目標函數的先驗信息的選擇范圍有限；且使用上述先驗信息作為約束條件時，對應的目標函數構造過程復雜。導致現有的數據反演方法具體實施時，存在先驗信息選擇范圍有限、核函數構造過程復雜和反演精度低的技術問題。

針對上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

技術實現要素：

本發(fā)明提供了一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法和裝置，以解決現有核磁共振數據反演方法存在的先驗信息選擇范圍有限、核函數構造過程復雜和反演精度不高的技術問題。

本發(fā)明實施例提供了一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法，包括：

采集核磁共振回波數據；

根據所述核磁共振回波數據，提取一般先驗信息；

將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數；

根據所述目標函數，對所述核磁共振回波數據進行反演，得到反演結果。

在一個實施方式中，根據所述核磁共振回波數據，提取一般先驗信息，包括：

構造提取一般先驗信息的核函數，其中，所述核函數滿足拉普拉斯變換函數對存在；

根據所述核函數，通過積分變換，提取所述一般先驗信息。

在一個實施方式中，按照以下公式，構造所述核函數：

k(t,α)＝λ(α,β)d(t,β)p(t,α)

其中，k(t,α)為所述核函數，λ(α,β)為與α和β相關的常數項，d(t,β)為衰減項，p(t,α)為初始函數，α為待定變量，β為控制能量衰減的參數，t為時間。

在一個實施方式中，根據所述核函數，按照以下公式提取所述一般先驗信息：

其中，G(t)為采集的核磁共振回波數據，T₂為核磁共振橫向弛豫時間，f(T₂)為核磁共振弛豫時間為T₂時的譜幅度，ε(t)為噪聲，k(t,α)為所述核函數，K(T₂，α)為k(t,α)對應的拉普拉斯變換函數，P為所述一般先驗信息，α為待定變量，t為時間。

在一個實施方式中，所述一般先驗信息包括第一先驗信息和/或第二先驗信息，其中，所述第一先驗信息用于提高短弛豫部分聚焦性，所述第二先驗信息用于提高短弛豫部分幅值精度；

相應的，將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數，包括：將所述第一先驗信息和/或所述第二先驗信息作為約束條件，建立目標函數。

在一個實施方式中，在所述一般先驗信息包括第一先驗信息的情況下，根據所述核磁共振回波數據，按照以下公式，提取所述第一先驗信息：

k₁(t,α₁)＝t^-1sin(α₁t)

K₁(T₂,α₁)＝cot(α₁T₂)

其中，k₁(t,α₁)為提取第一先驗信息的核函數，K₁(T₂,α₁)為與k₁(t,α₁)對應的拉普拉斯變換函數，E₁為k₁(t,α₁)對應的能量，P₁為所述第一先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₁為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間。

在一個實施方式中，在所述一般先驗信息包括第二先驗信息的情況下，根據所述核磁共振回波數據，按照以下公式，提取所述第二先驗信息：

其中，k₂(t,α₂)為提取第二先驗信息的核函數，K₂(T₂,α₂)為與k₂(t,α₂)對應的拉普拉斯變換函數，E₂為k₂(t,α₂)對應的能量，P₂為所述第二先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₂為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間，β為控制能量衰減的參數，可通過與E₂的關系求得。

在一個實施方式中，將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數，包括：

根據所述一般先驗信息，確定目標函數的數據矩陣；

根據所述提取一般先驗信息的核函數的拉普拉斯變換函數，確定目標函數的系數矩陣；

根據所述一般先驗信息的標準差，確定目標函數的權重矩陣；

根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，建立所述目標函數。

在一個實施方式中，根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，建立所述目標函數，包括：根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，按照以下公式，建立所述目標函數：

其中，f為待求解向量，為所述目標函數的權重矩陣，為所述目標函數的系數矩陣，為所述目標函數的數據矩陣，α為正則化參數。

基于相同的發(fā)明構思，本發(fā)明實施例還提供了一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演裝置，包括：

采集模塊，用于采集核磁共振回波數據；

一般先驗信息提取模塊，用于根據所述核磁共振回波數據，提取一般先驗信息；

目標函數建立模塊，用于將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數；

反演模塊，用于根據所述目標函數，對所述核磁共振回波數據進行反演，得到反演結果。

在本發(fā)明實施例中，通過根據核磁共振回波數據，提取得到不一定具有物理意義的參數作為一般先驗信息，然后根據具體反演需要，對所提取的一般先驗信息進行優(yōu)選組合作為約束條件，再進行數據反演，從而解決了現有的核磁共振數據反演方法中存在的先驗信息選擇范圍有限、核函數構造過程復雜和反演精度低的技術問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是根據本發(fā)明實施例的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法的處理流程圖；

圖2是根據本發(fā)明實施例的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演裝置的組成結構圖；

圖3是在一個具體實施例中應用本發(fā)明實施例提供基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置的流程示意圖；

圖4是在一個具體實施例中應用本發(fā)明實施例提供基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置得到的小孔占優(yōu)儲層核磁共振橫向弛豫時間T₂分布模型示意圖；

圖5是在一個具體實施例中應用本發(fā)明實施例提供基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置得到的添加噪聲和不添加噪聲的核磁共振回波數據示意圖；

圖6是在一個具體實施例中應用本發(fā)明實施例提供基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置得到的反演結果示意圖。

具體實施方式

為了使本技術領域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術方案，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本發(fā)明保護的范圍。

考慮到現有的核磁共振數據反演方法，具體實施時通常以指定的幾個具有物理意義的物理參數作為先驗信息。由于這幾個物理參數具有明確的物理意義，因此在構造目標函數時，需要考慮許多與實際物理意義相關的約束條件，導致目標函數構造過程復雜。此外，由于現有的數據反演方法只能從指定的幾個具有具體物理意義的先驗信息中選擇一個或多個組合作為約束條件，選擇的范圍有限，不能根據反演需要，有針對性地對先驗信息進行優(yōu)選組合作為約束條件，影響反演結果的準確性。綜上，現有的核磁共振數據反演方法具體實施時往往存在先驗信息范圍有限、核函數構造過程復雜和反演精度低的技術問題。針對產生上述技術問題的根本原因，本發(fā)明考慮可以將先驗信息一般化，即可以提取不一定具有明確的物理意義的相關參數作為一般先驗信息，因此理論上可以提取的一般先驗信息具有無數種，從而使其對應的核函數的構造過程更為簡單，也擴大了約束條件的選擇范圍；此外，還可以根據具體反演需要，針對性地選擇一個或多個一般先驗信息作為約束條件，進行反演求解。從而解決了現有的數據反演方法中存在的先驗信息范圍有限、核函數構造過程復雜和反演精度低的技術問題。

基于上述思路，本發(fā)明提供了一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法。請參閱圖1。本發(fā)明提供的數據反演方法，可以包括以下步驟。

步驟101：采集核磁共振回波數據。

在本實施方式中，所述核磁共振數據包括核磁共振回波數據。相應的，本申請中對核磁共振回波數據的處理可以認為是對核磁共振數據處理中的一種。

步驟102：根據所述核磁共振回波數據，提取一般先驗信息。

在一個實施方式中，需要說明的是，所述一般先驗信息可以是具有具體物理意義的先驗信息，也可以是不具有具體物理意義的一般化先驗信息。其中，所述一般化指不關注所提取的先驗信息是否具備實際的物理意義，區(qū)別于通常使用具有物理意義的先驗信息。但是，需要說明的是本發(fā)明中提取所述一般先驗信息的核函數需要滿足拉普拉斯變換函數對存在。通過將先驗信息一般化，可以簡化核函數的構造過程，擴大一般先驗信息的選擇范圍，解決了現有數據反演方法中存在的先驗信息范圍有限、核函數構造過程復雜和無法根據不同反演需要將不同先驗信息進行優(yōu)選組合以提高反演精度的問題。具體實施時，可以根據實際情況或者具體的反演需要選擇效果相對較好的一種一般先驗信息或多種不同性質的一般先驗信息的組合作為約束條件，進行后續(xù)的反演求解。可以先獲取多種不同性質的一般先驗信息，通過分別單獨施加多種一般先驗信息中每種一般先驗信息作為約束條件，進行反演，得到對應反演結果，根據反演結果明確每種先驗信息對反演結果的具體影響，再根據具體反演要求，針對性地選擇多種一般先驗信息中的一種或多種作為約束條件，進行反演求解。

在一個實施方式中，所述一般先驗信息具體可以包括：第一先驗信息和/或第二先驗信息，其中，所述第一先驗信息用于提高短弛豫部分聚焦性，所述第二先驗信息用于提高短弛豫部分幅值精度；相應的，將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函，包括：將所述第一先驗信息和/或所述第二先驗信息作為約束條件，建立目標函數。具體實施時，可以根據具體情況和反演需要選擇單獨一種一般先驗信息作為約束條件，也可以選擇兩種或多種一般先驗信息作為約束條件。對此，本申請不作限定。

例如，針對核磁共振數據反演中普遍存在的T₂譜短弛豫部分反演不精確問題。由于通過冪函數正弦變換提取的第一先驗信息和通過指數冪函數變換提取的第二先驗信息分別對T₂譜短弛豫部分反演結果的聚焦性和幅值精度影響較大，因此可以將第一先驗信息和第二先驗信息組合起來作為約束條件，構建目標函數，進行反演求解。通過反演的數值模擬結果，可以看出組合施加這兩種先驗信息的反演結果綜合了單獨施加時的優(yōu)點，同時提高了T₂譜短弛豫部分的聚焦性和幅值精度。同時驗證了基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法便于將不同性質先驗信息進行優(yōu)選組合，從而實現對反演結果精度的針對性提高。

在一個實施方式中，為了提取一般先驗信息，具體可以按照以下步驟執(zhí)行。

S1：構造提取一般先驗信息的核函數，其中，所述核函數滿足拉普拉斯變換函數對存在。

在一個實施方式中，為了確定滿足拉普拉斯變換函數對存在的核函數，可以按照以下公式確定核函數：

k(t,α)＝λ(α,β)d(t,β)p(t,α)

其中，k(t,α)為所述核函數，λ(α,β)為與α和β相關的常數項，d(t,β)為衰減項，p(t,α)為初始函數，α為待定變量，β為控制能量衰減的參數，t為時間。

S2：根據所述核函數，通過積分變換，提取所述一般先驗信息。

在一個實施方式中，在得到滿足拉普拉斯變換函數對存在的核函數后，具體可以按照以下公式提取所述一般先驗信息：

其中，G(t)為采集的核磁共振回波數據，T₂為核磁共振橫向弛豫時間，f(T₂)為核磁共振橫向弛豫時間為T₂時的譜幅度，ε(t)為噪聲，k(t,α)為所述核函數，K(T₂，α)為k(t,α)對應的拉普拉斯變換函數，P為所述一般先驗信息，α為待定變量，t為時間。

在一個實施方式中，為了進一步提高反演結果的精度，可以根據具體反演需要，選擇一個或多個符合反演需要的先驗信息進行組合作為約束條件，進而進行反演求解。

例如，以所述預設先驗信息包括第一先驗信息和第二先驗信息為例，可以分別通過冪函數正弦變換得到的第一參數作為第一先驗信息，通過指數冪函數變換得到的第二參數作為第二先驗信息。其中：

通過冪函數正弦變換提取第一先驗信息，具體可以按照以下公式求解：

k₁(t,α₁)＝t^-1sin(α₁t)

K₁(T₂,α₁)＝cot(α₁T₂)

其中，k₁(t,α₁)為所述第一先驗信息的核函數，K₁(T₂,α₁)為與k₁(t,α₁)對應的拉普拉斯變換函數，E₁為k₁(t,α₁)對應的能量，P₁為所述第一先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₁為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間。

通過指數冪函數變換提取第二先驗信息，具體可以按照以下公式求解：

其中，k₂(t,α₂)為所述第二先驗信息的核函數，K₂(T₂,α₂)為與k₂(t,α₂)對應的拉普拉斯變換函數，E₂為k₂(t,α₂)對應的能量，P₂為所述第二先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₂為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間，β為控制能量衰減的參數，可通過與E₂的關系求得。

需要說明的是，上述實施方式是為了更好地說明本發(fā)明實施例，僅以兩種先驗信息情況進行示意性說明，即僅以核函數的形式為冪函數作為衰減項的正弦函數和指數函數作為衰減項的冪函數兩種情況進行說明。具體實施時，可以根據實際情況和具體反演要求確定一種，兩種或多種符合反演要求的一般先驗信息組合。其中，一般先驗信息所對應的核函數可以是任意的函數形式。對此，本發(fā)明不做限定。

步驟103：將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數。

在一個實施方式中，為了充分利用所述一般先驗信息作為約束條件，具體實施時，可以按照以下方式建立目標函數。

S1：根據所述一般先驗信息，確定目標函數的數據矩陣。

在一個實施方式中，為了確定目標函數的數據矩陣，具體實施時可以根據所提取的一般先驗信息，對目標函數的數據矩陣進行對應的修改。以分別單獨使用兩種一般先驗信息和組合使用兩種一般先驗信息作為約束條件的三種情況為例。可以根據所述兩種一般先驗信息，構建目標函數的數據矩陣，其中，所述兩種一般先驗信息可以包括第一先驗信息和第二先驗信息：

S1-1：根據核磁共振回波數據，得到初始數據矩陣。

S1-2：將所述第一先驗信息加入所述初始數據矩陣，得到第一數據矩陣，其中，第一數據矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣。

S1-3：將所述第二先驗信息加入所述初始數據矩陣，得到第二數據矩陣，其中，第二數據矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣。

S1-4：將所述第一先驗信息和第二先驗信息加入初始數據矩陣，得到第三數據矩陣，其中，第三數據矩陣為同時應用第一先驗信息和第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣。

具體實施時可以按照以下公式，分別獲得所述第一數據矩陣、所述第二數據矩陣和所述第三數據矩陣：

其中，為所述第一數據矩陣，為所述第二數據矩陣，為所述第三數據矩陣，G為所述初始數據矩陣，為α₁取N₁個不同值所分別對應的第一先驗信息，為α₂取N₂個不同值所分別對應的第二先驗信息。

需要說明的是，上述實施方式是為了更好地說明本發(fā)明實施例，僅以分別單獨使用兩種一般先驗信息和組合使用兩種一般先驗信息三種情況進行示意性說明。具體實施時，可以根據實際情況和具體反演要求使用一種，兩種或多種一般先驗信息，確定相應的目標函數數據矩陣。確定的過程可以參照上述實施方式。例如，使用三種一般先驗信息時，可以將三種一般先驗信息同時施加，得到目標函數的數據矩陣。對于使用其他種類個數的先驗信息確定目標函數數據矩陣的過程，本發(fā)明不再贅述。

S2：根據提取一般先驗信息核函數的拉普拉斯變換函數，確定目標函數的系數矩陣。

在一個實施方式中，為了確定目標函數的系數矩陣，具體實施時可以根據提取一般先驗信息核函數的拉普拉斯變換函數，對目標函數的系數矩陣進行對應的修改。以分別單獨使用兩種一般先驗信息和同時使用兩種一般先驗信息作為約束條件的三種情況為例?？梢愿鶕煞N提取一般先驗信息核函數的拉普拉斯變換函數，構建目標函數的系數矩陣，其中，所述兩種一般先驗信息可以包括第一先驗信息和第二先驗信息：

S2-1：根據核磁共振回波數據，得到初始系數矩陣。

S2-2：將提取所述第一先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數加入所述初始系數矩陣，得到第一系數矩陣，其中，第一系數矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣。

S2-3：將提取所述第二先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數加入所述初始系數矩陣，得到第二系數矩陣，其中，第二系數矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣。

S2-4：將提取所述第一先驗信息和第二先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數組合加入初始系數矩陣，得到第三系數矩陣，其中，第三系數矩陣為同時應用第一先驗信息和第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣。

具體可以按照以下公式，分別獲得所述第一系數矩陣、所述第二系數矩陣和所述第三系數矩陣：

其中，為所述第一系數矩陣，為所述第二系數矩陣，為所述第三系數矩陣，L為所述初始系數矩陣，為α₁取N₁個不同值所分別對應的提取第一先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數，為α₂取N₂個不同值所分別對應的提取第二先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數。

需要說明的是，上述實施方式是為了更好地說明本發(fā)明實施例，僅以分別單獨使用兩種一般先驗信息和組合使用兩種一般先驗信息三種情況進行示意性說明。具體實施時，可以根據實際情況和具體反演要求使用一種，兩種或多種提取一般先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數，確定相應的目標函數系數矩陣。確定的過程可以參照上述實施方式。例如，使用三種提取一般先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數時，可以將三種提取一般先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數同時施加，得到確定目標函數的系數矩陣。對于使用其他種類個數的提取一般先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數確定目標函數系數矩陣的過程，本發(fā)明不再贅述。

S3：根據所述一般先驗信息的標準差，確定目標函數的權重矩陣。

在一個實施方式中，為了確定目標函數的權重矩陣，具體實施時可以根據一般先驗信息的標準差，對目標函數的權重矩陣進行對應的修改。以分別單獨使用兩種一般先驗信息和同時使用兩種一般先驗信息作為約束條件的三種情況為例。可以根據所述兩種一般先驗信息的標準差，構建目標函數的權重矩陣，其中，所述兩種一般先驗信息可以包括第一先驗信息和第二先驗信息：

S3-1：根據所述第一先驗信息的核函數，確定第一標準差。

S3-2：根據所述第二先驗信息的核函數，確定第二標準差。

S3-3：根據核磁共振回波數據，得到初始權重矩陣。

S3-4：將所述第一標準差加入所述初始權重矩陣，得到第一權重矩陣，其中，第一權重矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣。

S3-5：將所述第二標準差加入所述初始權重矩陣，得到第二權重矩陣，其中，第二權重矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣。

S3-6：將所述第一標準差和第二標準差加入初始權重矩陣，得到第三權重矩陣，其中，第三權重矩陣為單獨應用第三先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣。

具體可以按照以下公式，根據第一先驗信息的核函數確定第一標準差，根據第二先驗信息的核函數確定第二標準差：

其中，σ₁為所述第一標準差，σ₂為所述第二標準差，σ_ε為所述核磁共振回波數據標準差，k₁(it_E,α₁)為所述第一先驗信息的核函數，k₂(it_E,α₂)為所述第二先驗信息的核函數，α₁為k₁(it_E,α₁)中待定變量，α₂為k₂(it_E,α₂)中待定變量，t_E為回波間隔。

具體可以按照以下公式，根據第一標準差和第二標準差，分別獲得所述第一權重矩陣、所述第二權重矩陣和所述第三權重矩陣：

其中，為所述第一權重矩陣，為所述第二權重矩陣，為所述第三權重矩陣，σ_ε為所述核磁共振回波數據標準差，為α₁取N₁個不同值所分別對應的第一標準差，為α₂取N₂個不同值所分別對應的第二標準差。

需要說明的是，上述實施方式是為了更好地說明本發(fā)明實施例，僅以分別單獨使用兩種一般先驗信息和組合使用兩種一般先驗信息三種情況進行示意性說明。具體實施時，可以根據實際情況和具體反演要求使用一種，兩種或多種一般先驗信息的核函數的標準差，確定相應的目標函數權重矩陣。確定的過程可以參照上述實施方式。例如，使用三種一般先驗信息的核函數的標準差時，可以同時施加三種一般先驗信息的核函數的標準差，得到目標函數的權重矩陣。對于使用其他種類個數的一般先驗信息的標準差確定目標函數權重矩陣的過程，本發(fā)明不再贅述。

S4：根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，建立所述目標函數。

在一個實施方式中，可以根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，按照以下公式，建立所述目標函數：

其中，f為待求解向量，為所述目標函數的權重矩陣，為所述目標函數的系數矩陣，為所述目標函數的數據矩陣，α為正則化參數。

步驟104：根據所述目標函數，對所述核磁共振回波數據進行反演，得到反演結果。

在一個實施方式匯總，為了獲得準確的反演結果，具體可以按照以下步驟執(zhí)行：

S1：根據所述核磁共振回波數據對所述目標函數進行求解，得到符合預設要求的結果數據。

S2：將所述符合預設要求的結果數據作為所述反演結果。

在一個實施方式中，為了對油藏進行開采還可以根據反演結果對目標區(qū)域的油藏進行開發(fā)。在本實施方式中，所述反演結果具體可以指的是T₂譜。其中，T₂譜一般是描述核磁共振磁化強度橫向分量恢復過程的時間常數，因此也被稱為橫向弛豫時間。根據所述T₂譜，可以進一步提取得到地層的巖石物理參數信息。進而可以根據巖石物理參數信息分析目標區(qū)域的油藏情況，再根據油藏情況進行油藏開發(fā)。

在本發(fā)明實施例中，通過將先驗信息一般化，將不具有物理意義的參數作為一般先驗信息，根據具體反演需要，對不同的一般先驗信息進行組合作為約束條件構造目標函數，并反演求解，從而解決了現有的數據反演方法中存在的先驗信息種類有限、核函數構造過程復雜和反演精度低的技術問題，達到了簡化反演過程和提高反演結果精度的技術效果。

基于同一發(fā)明構思，本發(fā)明實施例中還提供了一種基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演裝置，如下面的實施例所述。由于裝置解決問題的原理與數據反演方法相似，因此數據反演裝置的實施可以參見數據反演方法的實施，重復之處不再贅述。以下所使用的，術語“單元”或者“模塊”可以實現預定功能的軟件和/或硬件的組合。盡管以下實施例所描述的裝置較佳地以軟件來實現，但是硬件，或者軟件和硬件的組合的實現也是可能并被構想的。請參閱圖2，是本發(fā)明實施例的數據反演裝置的一種組成結構圖，該裝置可以包括：采集模塊201、一般先驗信息提取模塊202、目標函數建立模塊203和反演模塊204，下面對該結構進行具體說明。

采集模塊201，用于采集核磁共振回波數據。

一般先驗信息提取模塊202，用于利用積分變換方法，從所述核磁共振回波數據中提取一般先驗信息。

目標函數建立模塊203，用于將所述一般先驗信息作為約束條件，建立目標函數。

反演模塊204，用于根據所述目標函數，對所述核磁共振回波數據進行反演，得到反演結果。

在一個實施方式中，一般先驗信息提取模塊202可以包括：

核函數構造單元，用于構造提取一般先驗信息的核函數，其中，所述核函數滿足拉普拉斯變換函數對存在；

一般先驗信息提取單元，用于根據所述核函數，通過積分變換，提取所述一般先驗信息。

在一個實施方式中，所述核函數構造單元可以按照以下公式，確定所述核函數：

k(t,α)＝λ(α,β)d(t,β)p(t,α)

其中，k(t,α)為所述核函數，λ(α,β)為與α和β相關的常數項，d(t,β)為衰減項，p(t,α)為初始函數，α為待定變量，β為控制能量衰減的參數，t為時間。

在一個實施方式中，所述一般先驗信息提取單元可以根據所述核函數，按照以下公式提取所述一般先驗信息：

其中，G(t)為采集的核磁共振回波數據，T₂為核磁共振橫向弛豫時間，f(T₂)為核磁共振弛豫時間為T₂的譜幅度，ε(t)為噪聲，k(t,α)為所述核函數，K(T₂，α)為k(t,α)對應的拉普拉斯變換函數，P為所述一般先驗信息，α為待定變量，t為時間。

在一個實施方式中，為了獲取不同性質的一般先驗信息，所述一般先驗信息提取單元可以包括第一先驗信息提取子單元和/或第二先驗信息提取子單元。其中：

第一先驗信息提取子單元可以利用積分變換方法，從所述核磁共振回波數據中按照以下公式，提取所述第一先驗信息：

k₁(t,α₁)＝t^-1sin(α₁t)

K₁(T₂,α₁)＝cot(α₁T₂)

其中，k₁(t,α₁)為所述第一先驗信息的核函數，K₁(T₂,α₁)為與k₁(t,α₁)對應的拉普拉斯變換函數，E₁為k₁(t,α₁)對應的能量，P₁為所述第一先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₁為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間。

第二先驗信息提取子單元可以利用積分變換方法，從所述核磁共振回波數據中按照以下公式，確定所述第二先驗信息：

其中，k₂(t,α₂)為所述第二先驗信息的核函數，K₂(T₂,α₂)為與k₂(t,α₂)對應的拉普拉斯變換函數，E₂為k₂(t,α₂)對應的能量，P₂為所述第二先驗信息，G(t)為采集的核磁共振回波數據，α₂為待定變量，t為時間，T₂為橫向弛豫時間，β為控制能量衰減的參數，可通過與E₂的關系求得。

在一個實施方式中，所述目標函數建立模塊203可以包括：

數據矩陣建立單元，用于根據所述一般先驗信息，確定目標函數的數據矩陣；

系數矩陣建立單元，用于根據提取一般先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數，確定目標函數的系數矩陣；

權重矩陣建立單元，用于根據一般先驗信息的標準差，確定目標函數的權重矩陣；

目標函數建立單元，用于根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，建立所述目標函數。

在一個實施方式中，數據矩陣建立單元可以按照以下公式，分別獲得所述第一數據矩陣、所述第二數據矩陣和所述第三數據矩陣：

其中，為所述第一數據矩陣，為所述第二數據矩陣，為所述第三數據矩陣，G為所述初始數據矩陣，為α₁取N₁個不同值所分別對應的第一先驗信息，為α₂取N₂個不同值所分別對應的第二先驗信息。需要說明的是，第一數據矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣，第二數據矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣，第三數據矩陣為同時應用第一先驗信息和第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的數據矩陣。

在一個實施方式中，系數矩陣建立單元可以按照以下公式，分別獲得所述第一系數矩陣、所述第二系數矩陣和所述第三系數矩陣：

其中，為所述第一系數矩陣，為所述第二系數矩陣，為所述第三系數矩陣，L為所述初始系數矩陣，為α₁取N₁個不同值所分別對應的提取第一先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數，為α₂取N₂個不同值所分別對應的提取第二先驗信息所用核函數的拉普拉斯變換函數。需要說明的是，第一系數矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣，第二系數矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣，第三系數矩陣為同時應用第一先驗信息和第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的系數矩陣。

在一個實施方式中，權重矩陣建立單元可以包括標準差確定子單元和權重矩陣確定子單元，其中：

標準差確定子單元可以按照以下公式，根據第一先驗信息的核函數確定第一標準差，根據第二先驗信息的核函數確定第二標準差：

其中，σ₁為所述第一標準差，σ₂為所述第二標準差，σ_ε為所述核磁共振回波數據標準差，k₁(it_E,α₁)為所述第一先驗信息的核函數，k₂(it_E,α₂)為所述第二先驗信息的核函數，α₁為k₁(it_E,α₁)中待定變量，α₂為k₂(it_E,α₂)中待定變量，t_E為回波間隔。

權重矩陣確定子單元可以按照以下公式，根據第一標準差和第二標準差，分別獲得所述第一權重矩陣、所述第二權重矩陣和所述第三權重矩陣：

其中，為所述第一權重矩陣，為所述第二權重矩陣，為所述第三權重矩陣，σ_ε為所述核磁共振回波數據標準差，為α₁取N₁個不同值所分別對應的第一標準差，為α₂取N₂個不同值所分別對應的第二標準差。需要說明的是，第一權重矩陣為單獨應用第一先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣，第二權重矩陣為單獨應用第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣，第三權重矩陣為同時應用第一先驗信息和第二先驗信息作為約束條件反演求解所對應的權重矩陣。

在一個實施方式中，目標函數建立單元可以根據所述目標函數的數據矩陣、所述目標函數的系數矩陣和所述目標函數的權重矩陣，按照以下公式，建立所述目標函數：

其中，f為待求解向量，為所述目標函數的權重矩陣，為所述目標函數的系數矩陣，為所述目標函數的數據矩陣，α為正則化參數。

在一個實施方式中，基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演裝置還可以包括油藏開采模塊，用于根據反演結果，進行油藏開采。

從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明實施例提供的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法和裝置，通過將先驗信息一般化，能夠根據實際反演需要，選擇符合要求的參數作為先驗信息，再以優(yōu)選的先驗信息作為約束條件構造目標函數進行反演求解。解決了現有的數據反演方法存在的反演過程復雜和反演結果準確度不高的技術問題，達到了簡化反演過程和提高反演結果精度的技術效果。

本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。尤其，對于系統(tǒng)實施例而言，由于其基本相似于方法實施例，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法實施例的部分說明即可。

需要說明的是，上述實施方式闡明的系統(tǒng)、裝置、模塊或單元，具體可以由計算機芯片或實體實現，或者由具有某種功能的產品來實現。為了描述的方便，在本說明書中，描述以上裝置時以功能分為各種單元分別描述。當然，在實施本發(fā)明時可以把各單元的功能在同一個或多個軟件和/或硬件中實現。

此外，在本說明書中，諸如第一和第二這樣的形容詞僅可以用于將一個元素或動作與另一元素或動作進行區(qū)分，而不必要求或暗示任何實際的這種關系或順序。在環(huán)境允許的情況下，參照元素或部件或步驟(等)不應解釋為局限于僅元素、部件、或步驟中的一個，而可以是元素、部件、或步驟中的一個或多個等。

在一個具體實施例中，應用本發(fā)明實施例提供的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置對模擬的核磁共振回波數據進行反演處理，以詳細說明本發(fā)明實施例提供的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置在具體的情況下的使用方法。

具體實施流程可以參閱圖3，按步驟應用本發(fā)明實施例提供的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置求解反演結果。該實施例可以將用作約束條件的先驗信息一般化，以克服現有技術中核函數構造過程復雜、先驗信息種類少以及不同先驗信息間優(yōu)化組合受限的問題。具體的實施，可以包括：

步驟301：采集核磁共振回波數據；

步驟302：利用積分變換方法，從所述核磁共振回波數據中提取先驗信息；

步驟303：根據Tikhonov方法對應的目標函數，將所述先驗信息作為約束條件，構建反演方法目標函數；

需要說明的是，Tikhonov方法是一種正則化算法。具體實施時，也可以根據具體情況選擇其他相應的算法，對此，本發(fā)明不做限定。

步驟304：根據所述目標函數，對所述核磁共振回波數據進行反演，獲取所述核磁共振回波數據的反演結果。

為了更清楚地說明本申請技術方案，下面詳細說明步驟302中積分變換方法提取先驗信息的推導過程和積分變換所用核函數的構造過程以及步驟303中新反演方法目標函數的構造過程。

1)步驟302中積分變換方法提取先驗信息的推導過程：

核磁共振測井所測回波數據可通過如下公式表示：

其中，G(t)為采集的核磁共振回波數據，T₂為核磁共振橫向弛豫時間，單位為s，f(T₂)為核磁共振橫向弛豫時間為T₂的譜幅度，單位為pu，ε(t)為噪聲。

設P為從T₂譜中提取的參數，如下式所示：

若K(T₂,α)對應的逆拉普拉斯變換函數存在，如下式所示：

則將公式(2)和公式(3)代入公式(1)，推導可得參數P可直接通過下式計算：

其中，I{G(t)}表示對G(t)作積分變換，可根據所選核函數種類來命名積分變換，如本發(fā)明所用冪函數正弦變換和指數冪函數變換。

所求參數P的不確定性可由下式確定：

其中，σ為通過積分變換方法所求參數P的標準差，σ_ε為噪聲的標準差，t_E為回波間隔，i為第i個回波，it_E為時間，k(it_E,α)為it_E時對應的核函數值，N為回波個數。

由公式(5)可知k(it_E,α)需要滿足能量有限，如下式所示：

參數P為直接通過積分變換方法從原始回波數據中提取的先驗信息，不同核函數對應不同先驗信息，理論上只要滿足公式(3)的核函數都可以直接通過公式(4)從原始回波數據中提取先驗信息，因此能夠提取的先驗信息有無數種，而不必拘泥于其具體物理意義，本發(fā)明僅以冪函數正弦變換和指數冪函數變換為例進行說明。

2)步驟302中積分變換所用核函數的構造過程：

可通過下式構造核函數：

k(t,α)＝λ(α,β)d(t,β)p(t,α) (7)

其中，λ(α,β)為與α和β相關的常數項；d(t,β)為衰減項，可為指數衰減或冪函數衰減。p(t,α)為初始函數，若滿足公式(6)能量有限，則d(t,β)＝1，λ(α,β)＝1；若不滿足，則可通過衰減項令其滿足，并將公式(7)代入公式(6)求解β，若需要求解的是關于β的高次方程，則可以通過控制λ(α,β)降次求解，否則令λ(α,β)＝1。

以指數冪函數變換為例，指數代表所選衰減項為指數衰減形式，冪函數代表所選初始函數為冪函數形式。由于β求解方程形式相對簡單，故取λ(α,β)＝1，最終求得

3)步驟303中新反演方法目標函數的構造過程：

不同先驗信息對反演結果的改善效果不同，將先驗信息一般化，大大擴展了先驗信息范圍，便于尋找不同性質先驗信息，針對應用需求，進行優(yōu)選組合，構造新的目標函數。以本發(fā)明為例，針對核磁共振測井回波數據反演中普遍存在的短弛豫部分反演不精確的問題，選取兩種主要改善短弛豫部分反演效果的先驗信息進行組合作為約束條件，其中，冪函數正弦變換所提取的先驗信息主要提高短弛豫部分聚焦性，指數冪函數變換所提取的先驗信息主要提高短弛豫部分幅值精度，兩種先驗信息同時施加則綜合了單獨施加時的優(yōu)點。

在該實施例中，目標函數的建立過程具體可以包括：

利用冪函數正弦變換方法，從所述核磁共振回波數據中提取第一種先驗信息：

k₁(t,α₁)＝t^-1sin(α₁t)

K₁(T₂,α₁)＝cot(α₁T₂)

其中，k₁(t,α₁)為第一種先驗信息的核函數；K₁(T₂,α₁)為k₁(t,α₁)對應的拉普拉斯變換函數；E₁為k₁(t,α₁)對應能量；P₁為利用冪函數正弦變換方法所提取的第一種先驗信息，G(t)為核磁共振原始回波數據；σ₁為第一種先驗信息的標準差。

利用指數冪函數變換方法，從所述核磁共振回波數據中提取第二種先驗信息：

其中，k₂(t,α₂)為第二種先驗信息的核函數；K₂(T₂,α₂)為k₂(t,α₂)對應的拉普拉斯變換函數；E₂為k₂(t,α₂)對應能量，用來確定未知參數β，本發(fā)明取E₂＝10^-4；P₂為利用指數冪函數變換方法所提取的第二種先驗信息，G(t)為核磁共振原始回波數據；σ₂為第二種先驗信息的標準差。

所述新構建的反演方法的目標函數為：

式中，為新構建的數據矩陣，記和分別為施加第一種先驗信息、第二種先驗信息和兩種先驗信息同時施加時的數據矩陣，如下所示：

式中，N₁為所選α₁個數，本發(fā)明取N₁＝20，α₁取值范圍為[0.80,0.82]；N₂為所選α₂個數，本發(fā)明取N₂＝3，α₂取值范圍為[1,3]。

為新構建的系數矩陣，記和分別為單獨施加第一種先驗信息、第二種先驗信息和兩種先驗信息同時施加時的系數矩陣，如下所示：

為新構建的權重矩陣，記和分別為單獨施加第一種先驗信息、第二種先驗信息和兩種先驗信息同時施加時的權重矩陣，如下所示：

其中，σ_ε為核磁共振回波數據噪聲的標準差，σ₁為第一種先驗信息的標準差，σ₂為第二種先驗信息的標準差。

在本實施例中，具體實施時，應用本發(fā)明實施例提供的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置對模擬的核磁共振回波數據進行反演處理，以驗證本發(fā)明實施例提供的數據反演方法/裝置具體反演結果的準確性。具體驗證可以包括以下內容。

1)模擬一種小孔占優(yōu)儲層核磁共振橫向弛豫時間T₂分布模型，可以參閱圖4。橫坐標為T₂(單位為s)，縱坐標為孔隙度(單位為pu)，T₂分布預選了64個分量且最小值與最大值分別為10^-4s和10s，總孔隙度為10pu。

2)正演圖4小孔占優(yōu)儲層核磁共振橫向弛豫時間T₂分布模型，得到核磁共振回波數據，具體可以參閱圖5。橫坐標為時間(單位為s)，縱坐標為孔隙度(單位為pu)，灰線為未加噪聲的核磁共振回波數據，黑線為施加了噪聲的核磁共振回波數據，回波間隔為0.2ms，回波個數為3000，噪聲標準差為0.75pu。

3)圖5為根據本發(fā)明反演方法和Tikhonov正則化反演方法，對圖5中施加了噪聲的核磁共振回波數據進行反演得到的橫向弛豫時間T₂分布與圖4中模擬的橫向弛豫時間T₂分布模型的對比圖。其中，Model為圖4中模擬的橫向弛豫時間T₂分布模型，ILT為Tikhonov正則化方法反演結果，ILT+PST為本發(fā)明反演方法單獨施加冪函數正弦變換所提取先驗信息作為約束條件時的反演結果，ILT+EPT為本發(fā)明反演方法單獨施加指數冪函數變換所提取先驗信息作為約束條件時的反演結果，ILT+PST&EPT為本發(fā)明反演方法同時施加冪函數正弦變換和指數冪函數變換所提取先驗信息作為約束條件時的反演結果。可以參閱圖6，ILT+PST方法主要提高了短弛豫部分聚焦性，ILT+EPT方法主要提高了短弛豫部分幅值精度，ILT+PST&EPT方法則綜合了上述兩種方法的優(yōu)點，同時提高了短弛豫部分的聚焦性和幅值精度。

通過上述具體的應用示例，驗證了該基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法/裝置確實可以將先驗信息一般化，不僅簡化了核函數的構造過程，而且擴展了先驗信息的范圍，便于針對不同反演需要，將不同性質的先驗信息進行優(yōu)選組合，實現對T₂譜特定組分反演精度的提高。以上述具體應用實施例為例，針對現有的核磁共振數據反演中普遍存在的T₂譜短弛豫部分反演不精確問題，選取冪函數正弦變換和指數冪函數變換兩種方法分別提取先驗信息。數值模擬結果顯示組合施加這兩種先驗信息的反演結果綜合了單獨施加時的優(yōu)點，同時提高了T₂譜短弛豫部分的聚焦性和幅值精度。數值模擬結果也驗證了基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法在將不同一般先驗信息進行優(yōu)化組合以實現對T₂譜反演精度進行針對性提高的優(yōu)勢。驗證了相較于現有的數據反演方法，本發(fā)明實施例提供的數據反演方法/裝置解決了現有的數據反演方法存在的先驗信息種類有限、核函數構造過程復雜和無法根據具體反演需要對不同先驗信息進行優(yōu)選組合以提高反演精度的技術問題。

盡管本發(fā)明內容中提到不同的基于一般先驗信息約束的核磁共振數據反演方法或裝置，但是，本發(fā)明并不局限于必須是行業(yè)標準或實施例所描述的情況等，某些行業(yè)標準或者使用自定義方式或實施例描述的實施基礎上略加修改后的實施方案也可以實現上述實施例相同、等同或相近、或變形后可預料的實施效果。應用這些修改或變形后的數據獲取、處理、輸出、判斷方式等的實施例，仍然可以屬于本發(fā)明的可選實施方案范圍之內。

雖然本發(fā)明提供了如實施例或流程圖所述的方法操作步驟，但基于常規(guī)或者無創(chuàng)造性的手段可以包括更多或者更少的操作步驟。實施例中列舉的步驟順序僅僅為眾多步驟執(zhí)行順序中的一種方式，不代表唯一的執(zhí)行順序。在實際中的裝置或客戶端產品執(zhí)行時，可以按照實施例或者附圖所示的方法順序執(zhí)行或者并行執(zhí)行(例如并行處理器或者多線程處理的環(huán)境，甚至為分布式數據處理環(huán)境)。術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、產品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、產品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，并不排除在包括所述要素的過程、方法、產品或者設備中還存在另外的相同或等同要素。

本領域技術人員也知道，除了以純計算機可讀程序代碼方式實現控制器以外，完全可以通過將方法步驟進行邏輯編程來使得控制器以邏輯門、開關、專用集成電路、可編程邏輯控制器和嵌入微控制器等的形式來實現相同功能。因此這種控制器可以被認為是一種硬件部件，而對其內部包括的用于實現各種功能的裝置也可以視為硬件部件內的結構?；蛘呱踔粒梢詫⒂糜趯崿F各種功能的裝置視為既可以是實現方法的軟件模塊又可以是硬件部件內的結構。

本發(fā)明可以在由計算機執(zhí)行的計算機可執(zhí)行指令的一般上下文中描述，例如程序模塊。一般地，程序模塊包括執(zhí)行特定任務或實現特定抽象數據類型的例程、程序、對象、組件、數據結構、類等等。也可以在分布式計算環(huán)境中實踐本發(fā)明，在這些分布式計算環(huán)境中，由通過通信網絡而被連接的遠程處理設備來執(zhí)行任務。在分布式計算環(huán)境中，程序模塊可以位于包括存儲設備在內的本地和遠程計算機存儲介質中。

本說明書中的各個實施例采用遞進的方式描述，各個實施例之間相同或相似的部分互相參見即可，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處。本發(fā)明可用于眾多通用或專用的計算機系統(tǒng)環(huán)境或配置中。例如：個人計算機、服務器計算機、手持設備或便攜式設備、平板型設備、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器的系統(tǒng)、置頂盒、可編程的電子設備、網絡PC、小型計算機、大型計算機、包括以上任何系統(tǒng)或設備的分布式計算環(huán)境等等。

雖然通過實施例描繪了本發(fā)明，本領域普通技術人員知道，本發(fā)明有許多變形和變化而不脫離本發(fā)明的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不脫離本發(fā)明。