一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及油氣勘探中測井?dāng)?shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種核磁共振回波數(shù)據(jù) 的壓縮方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 核磁共振測井要采集成百上千的回波數(shù)據(jù)。對大量的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，需要非 常大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，而且計(jì)算的速度很慢。而這大量的回波數(shù)據(jù)中包含許多對表征地層屬 性貢獻(xiàn)很小、甚至冗余的信息。尤其是二維以及多維核磁共振技術(shù)在識別儲層流體中的應(yīng) 用，使得核磁共振測井采集到的回波串?dāng)?shù)據(jù)更加龐大，如果不進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，直接對大量的 回波數(shù)據(jù)進(jìn)行反演，不但需要非常大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，而且會嚴(yán)重影響計(jì)算速度。所以在對采 集到的回波數(shù)據(jù)反演之前，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。目前，核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法主要 有：窗口平均法，奇異值截?cái)喾ǎ翱谄骄c奇異值截?cái)嗦?lián)合法。
[0003] 窗口平均法是將回波數(shù)據(jù)分隔成幾個(gè)窗口，然后對各窗口內(nèi)的回波數(shù)據(jù)分別求 和。因?yàn)榛夭ù手笖?shù)衰減規(guī)律，回波串在時(shí)間域上通常被對數(shù)等間隔分成幾個(gè)窗口。由 于前幾個(gè)回波對短弛豫和孔隙度評價(jià)起著非常重要的作用，在窗口分割的時(shí)候，前3個(gè)回 波通常不做壓縮。對于多個(gè)回波串的壓縮，首先對每個(gè)回波串分別進(jìn)行壓縮，然后將壓縮后 的所有回波堆疊在一起。由于窗口平均法只涉及到加法運(yùn)算，需要的計(jì)算量很少，但壓縮率 較低。
[0004] 奇異值截?cái)喾ㄊ峭ㄟ^對回波數(shù)據(jù)構(gòu)成的核矩陣進(jìn)行奇異值截?cái)鄟韺?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮。 因?yàn)楹舜殴舱窕夭〝?shù)據(jù)核矩陣的奇異值中的大部分均趨于零，所以只需保留前幾個(gè)較大奇 異值即可。奇異值截?cái)喾ň哂休^高的壓縮率，但需進(jìn)行核矩陣奇異值分解，計(jì)算量較大。
[0005] 窗口平均法與奇異值截?cái)嗦?lián)合法結(jié)合了窗口平均法與奇異值截?cái)喾ǜ髯缘膬?yōu)勢， 既保證了高壓縮率，又減少了計(jì)算量。該聯(lián)合法首先利用窗口平均法對回波數(shù)據(jù)進(jìn)行初步 壓縮，然后再采用奇異值截?cái)嗟姆椒▽Τ醪綁嚎s后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)一步壓縮。但是，窗口平均 法與奇異值截?cái)嗦?lián)合法比較復(fù)雜，不適宜普及應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法及裝置， 通過保留核磁共振原始回波數(shù)據(jù)中對反映地層特性貢獻(xiàn)量最大的信息，來實(shí)現(xiàn)對原始回波 數(shù)據(jù)的壓縮。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法，包括：
[0008] 獲取待分析的核磁共振回波數(shù)據(jù)；
[0009] 利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)獲取核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分；
[0010] 利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分構(gòu)建壓縮矩陣；
[0011] 利用所述壓縮矩陣對所述核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
[0012] 優(yōu)選地，所述獲取核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分的步驟包括：
[0013] 獲得核磁共振回波數(shù)據(jù)的核矩陣的協(xié)方差矩陣；所述協(xié)方差矩陣為：
Fnxni表示核磁共振回波數(shù)據(jù)的 核矩陣，核磁共振回波數(shù)據(jù)的樣本為η個(gè)，每個(gè)樣本的特征為m個(gè)；&,表示核矩陣的第i個(gè) 樣本對應(yīng)的第j個(gè)特征
表示各樣本第j個(gè)特 征的均值；
[0014] 對所述協(xié)方差矩陣進(jìn)行分解，獲得特征向量矩陣和特征值矩陣；其中，所述協(xié)方差 矩陣分解后的表達(dá)式為：Cov= Inixni* Anixni* ξ 1^xni;其中，
λ i、λ 2、λ 3，…Ak…，λ η均為特征值，且滿足：λ > λ 2彡λ 3彡…彡λ k彡… 彡入R i，U…U，…U ，…U，…L均為長度是m的列向 量，為特征向量；
[0015] 取大于等于Ak的特征值所對應(yīng)的特征向量作為核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分。
[0016] 優(yōu)選地，所述壓縮矩陣為：
[0017] Vcomnxk= [ξ !, ξ2, ···, CJ
[0018] 其中，Vcomnixk是壓縮矩陣，ξ η ξ2，…，Ik為大于等于λ ,的特征值所對應(yīng)的特征 向量。
[0019] 優(yōu)選地，所述利用所述壓縮矩陣對所述核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的步驟包括：
[0020] Eckxi=Vcom1nxkXEnxi
[0022] 其中，EnixiR表核磁共振回波數(shù)據(jù)矩陣，Ec kxl代表壓縮后的核磁共振回波數(shù)據(jù)矩 陣；AL,表示核磁共振回波數(shù)據(jù)核矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，F(xiàn)ckxn代表壓縮后核磁共振回波數(shù)據(jù)的 核矩陣，Vcom mxk是壓縮矩陣。
[0023] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了 一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮裝置，包括：
[0024] 待壓縮數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取待分析的核磁共振回波數(shù)據(jù)；
[0025] 待壓縮數(shù)據(jù)主成分獲取單元，用于利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)獲取核磁共振回波 數(shù)據(jù)的主成分；
[0026] 壓縮矩陣單元，用于利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分構(gòu)建壓縮矩陣；
[0027] 壓縮單元，用于利用所述壓縮矩陣對所述核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
[0028] 優(yōu)選地，所述待壓縮數(shù)據(jù)主成分獲取單元包括：
[0029] 協(xié)方差矩陣確定單元，用于獲得核磁共振回波數(shù)據(jù)的核矩陣的協(xié)方差矩陣；所述 協(xié)方差矩陣為：<
^^表示核磁 共振回波數(shù)據(jù)的核矩陣，核磁共振回波數(shù)據(jù)的樣本為η個(gè)，每個(gè)樣本的特征為m個(gè)；表示 核矩陣的第i個(gè)樣本對應(yīng)的第j個(gè)特征；
表示 各樣本第j個(gè)特征的均值；
[0030] 協(xié)方差矩陣分解單元，用于對所述協(xié)方差矩陣進(jìn)行分解，獲得特征向量矩陣和 特征值矩陣；其中，所述協(xié)方差矩陣分解后的表達(dá)式為：Cov= Inixni* Anixni* ξ
λ η均為特征值，且滿足： λ 2彡 λ 3彡…多 λ k彡…多 λ λ [ξ D ξ2，…Ik，…J1, ξ2，… Ik，…Ini均為長度是m的列向量，為特征向量；
[0031] 主成分確定單元，用于取大于等于Ak的特征值所對應(yīng)的特征向量作為核磁共振 回波數(shù)據(jù)的主成分。
[0032] 優(yōu)選地，所述壓縮矩陣單元確定的壓縮矩陣為：
[0033] Vcomnxk= [ξ 1; I2,-', Ck]
[0034] 其中，Vcomnixk是壓縮矩陣，ξ i，ξ2，…，Ik為大于等于λ k的特征值所對應(yīng)的特征 向量。
[0035] 優(yōu)選地，所述壓縮單元包括：核磁共振回波數(shù)據(jù)壓縮模塊和核矩陣壓縮模塊；其 中，
[0036] 所述核磁共振回波數(shù)據(jù)壓縮模塊，用于利用Eckxi= Vcom^xkXEnixi對核磁共振回 波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮；其中，EnixiR表核磁共振回波數(shù)據(jù)矩陣，Ec kxi代表壓縮后的核磁共振回波 數(shù)據(jù)矩陣；Vcomnixk是壓縮矩陣；
[0037] 所述核矩陣壓縮模塊，用于利對核磁共振回波數(shù)據(jù)的核 矩陣進(jìn)行壓縮；其中，€1表示核磁共振回波數(shù)據(jù)核矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣，F(xiàn)c kxn代表壓縮后核磁 共振回波數(shù)據(jù)的核矩陣；Vcomnixk是壓縮矩陣。
[0038] 上述技術(shù)方案具有如下有益效果：本技術(shù)方案直接對核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行主 成分分析，選出其中對表征地下地層特性貢獻(xiàn)最大的主要成分，然后將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮， 最后用于核磁共振數(shù)據(jù)反演，所以可以有效的剔除原始回波數(shù)據(jù)中對表征地層特性貢獻(xiàn)很 小，甚至冗余的信息，在高壓縮比條件下仍能保證原始數(shù)據(jù)的特征，在不失準(zhǔn)確性的條件下 有效的提高反演速度以及減少計(jì)算內(nèi)存。
【附圖說明】
[0039] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)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)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0040] 圖1為本發(fā)明提出的一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法流程圖；
[0041] 圖2為本發(fā)明提出的一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮裝置框圖；
[0042] 圖3為本實(shí)施例的一維核磁共振回波數(shù)據(jù)單組回波串示意圖；
[0043] 圖4為本實(shí)施例中模擬的T2分布示意圖；
[0044] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中模擬的多組核磁共振回波串?dāng)?shù)據(jù)示意圖；
[0045] 圖6為本實(shí)施例中模擬的T2-D分布圖；
[0046] 圖7為壓縮后的一維單組回波數(shù)據(jù)反演結(jié)果與原始一維單組回波數(shù)據(jù)反演結(jié)果 對比圖；
[0047] 圖8為壓縮后的二維核磁共振回波數(shù)據(jù)反演結(jié)果圖；
[0048] 圖9為原始的二維核磁共振回波數(shù)據(jù)反演結(jié)果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049] 下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0050] 如圖1所示，為本發(fā)明提出的一種核磁共振回波數(shù)據(jù)的壓縮方法流程圖。包括：
[0051] 步驟101):獲取待分析的核磁共振回波數(shù)據(jù)；
[0052] 步驟102):利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)獲取核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分；
[0053] 步驟103):利用所述核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分構(gòu)建壓縮矩陣；
[0054] 步驟104):利用所述壓縮矩陣對所述核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。
[0055] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案，由于是直接對核磁共振回波數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分 析，選出其中對表征地下地層特性貢獻(xiàn)最大的主要成分，然后將原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，最 后用于核磁共振回波數(shù)據(jù)反演，可以有效的剔除原始回波數(shù)據(jù)中對表征地層特性貢獻(xiàn)很 小，甚至冗余的信息，在高壓縮比條件下仍能保證原始數(shù)據(jù)的特征，在不失準(zhǔn)確性的條件下 有效的提高反演速度以及減少計(jì)算內(nèi)存。
[0056] 在本實(shí)施例中，步驟102具體包括：
[0057] 獲得核磁共振回波數(shù)據(jù)的核矩陣的協(xié)方差矩陣；所述協(xié)方差矩陣為：
Fnxni表示核磁共振回波數(shù)據(jù)的 核矩陣，核磁共振回波數(shù)據(jù)的樣本為η個(gè)，每個(gè)樣本的特征為m個(gè)；&,表示核矩陣的第i個(gè) 樣本對應(yīng)的第j個(gè)特征；
表示各樣本第j個(gè)特 征的均值；
[0058] 對所述協(xié)方差矩陣進(jìn)行分解，獲得特征向量矩陣和特征值矩陣；其中，所述協(xié)方差 矩陣分解后的表達(dá)式為：Cov= Inixni* Anixni* ξ 1^xni;其中， λ i、λ 2、λ 3，…Ak…，λ η均為特征值，且滿足：λ > λ 2彡λ 3彡…彡λ k彡… 彡入R i，U…U，…U ，…U，…L均為長度是m的列向 量，為特征向量矩陣；
[0059] 取大于等于λ k的特征值所對應(yīng)的特征向量作為核磁共振回波數(shù)據(jù)的主成分。
[0060] 對于一維核磁共振回波