張 巖, 于海龍

(中國(guó)石油大學(xué)(北京)地球物理學(xué)院,北京 102249)

由于巖石骨架的弛豫時(shí)間很短,核磁共振測(cè)井對(duì)巖石骨架的變化不敏感,可以相對(duì)精準(zhǔn)地測(cè)量地層的滲透率、飽和度等信息,并在評(píng)價(jià)復(fù)雜特殊巖性,識(shí)別非常規(guī)油氣藏等方面也有著十分重要的應(yīng)用[2]。目前,電纜核磁共振測(cè)井儀器廣泛應(yīng)用于各大油田測(cè)井作業(yè)中,但由于鉆井液侵入等因素的影響,對(duì)儲(chǔ)層信息的精確評(píng)價(jià)面臨挑戰(zhàn)[3]。面對(duì)以上的問(wèn)題,隨鉆核磁共振測(cè)井技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這種測(cè)量技術(shù)是在儀器鉆井的同時(shí)進(jìn)行儲(chǔ)層流體的測(cè)量,也就是在鉆井液侵入前或很淺時(shí)就已經(jīng)完成了探測(cè),很好地解決了電纜核磁測(cè)井的不足之處[4]。隨鉆核磁共振測(cè)井不僅能夠準(zhǔn)確地識(shí)別流體類型和計(jì)算儲(chǔ)層的孔隙度,還能夠應(yīng)用在水平井和斜度較大的井中,根據(jù)測(cè)得的參數(shù)及時(shí)改變井眼軌跡,從而最大限度地增加產(chǎn)能[5]。對(duì)于隨鉆測(cè)量而言,井下數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸至關(guān)重要,而鉆井液脈沖是常用的傳輸方式[6]。但是由于隨鉆測(cè)量?jī)x器的傳感器不斷升級(jí),隨鉆測(cè)量系統(tǒng)需要傳至地面的數(shù)據(jù)量大幅提升[7]。目前已知的最快傳輸速率僅為50 bit/s,無(wú)法滿足測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)男枨?。因此?shù)據(jù)在井下的處理、壓縮就十分必要。壓縮后的數(shù)據(jù)能按照鉆井液脈沖規(guī)定的速率實(shí)時(shí)傳輸?shù)降孛?然后解壓縮并顯示最終結(jié)果[8]。國(guó)外對(duì)于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)壓縮的研究比較早,Gardner等[9]把變長(zhǎng)編碼技術(shù)應(yīng)用于測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)壓縮并取得了較為理想的壓縮比,這種編碼算法的壓縮比因?yàn)闇y(cè)井?dāng)?shù)據(jù)類型變化而增大或降低,范圍在1.2∶1到22∶1的區(qū)間,但是算法本身比較繁瑣,運(yùn)算的時(shí)間也比較長(zhǎng)。斯倫貝謝公司將圖像數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)應(yīng)用到了井下井眼成像數(shù)據(jù),在數(shù)據(jù)不失真的情況下壓縮比達(dá)到了50,較好地解決了帶寬不足引起的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題[10]。中國(guó)學(xué)者也對(duì)此進(jìn)行了深入研究。在聲波測(cè)井領(lǐng)域,將一維的聲波數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)重組后轉(zhuǎn)化為二維聲波圖像,經(jīng)過(guò)正交變換后將得到的小波系數(shù)按類劃分,分別采用不同的壓縮方法聯(lián)合進(jìn)行編碼壓縮[11]。在超聲電視測(cè)井圖像壓縮方面,由于圖像會(huì)攜帶大量數(shù)據(jù)信息,因此對(duì)圖像進(jìn)行分塊處理,將分成的若干個(gè)子塊進(jìn)行離散余弦變換后,進(jìn)行量化處理,然后采用LZW算法進(jìn)行編碼[12]。但以上研究并沒(méi)有綜合全面考慮到儀器在井下特定環(huán)境下的計(jì)算能力和功耗導(dǎo)致數(shù)據(jù)難以實(shí)時(shí)上傳的問(wèn)題。目前中國(guó)的隨鉆測(cè)井技術(shù)還不是很成熟,研究更多的還是如何從提高帶寬的角度來(lái)增加傳輸速率,例如對(duì)傳輸方式進(jìn)行建模分析,對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)和對(duì)信號(hào)特征進(jìn)行提取,對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)本身壓縮的維度進(jìn)行研究相對(duì)較少。筆者針對(duì)由于井下傳輸速率較慢導(dǎo)致核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳較難的問(wèn)題,根據(jù)井下儀器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)適用于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)實(shí)現(xiàn)的壓縮解壓縮算法。

1 數(shù)據(jù)壓縮原理

本文中所采用的數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法的整體流程如圖1所示。首先把輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,按照8×8數(shù)據(jù)塊的形式輸出,然后把得到的系數(shù)矩陣進(jìn)行離散余弦變換(DCT);為了有效地提高壓縮比,下一步進(jìn)行均勻量化,此步驟相當(dāng)于進(jìn)行有損壓縮,量化系數(shù)決定了最終的壓縮比和失真程度[17-18];然后通過(guò)本文規(guī)定的數(shù)據(jù)掃描方法將數(shù)據(jù)輸出,對(duì)輸出的數(shù)據(jù)采用熵編碼的方式得到AC和DC碼流,最終整合后輸出。數(shù)據(jù)解壓縮算法可以理解為數(shù)據(jù)壓縮算法的逆過(guò)程,按照相應(yīng)的進(jìn)行逆變換即可[19-21]。

圖1 數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法流程Fig.1 Flow chart of data compression and decompression algorithm

1.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理

基于DCT變換的聯(lián)合熵編碼算法在圖像數(shù)據(jù)壓縮處理中常常被用到[13],由于圖像數(shù)據(jù)包含的信息比較多,因此對(duì)于圖像數(shù)據(jù)要求對(duì)數(shù)據(jù)中的所有的點(diǎn)進(jìn)行壓縮[14-16];但是二維核磁數(shù)據(jù)與圖像數(shù)據(jù)不同之處在于,二維核磁數(shù)據(jù)并不是一幅圖中每一個(gè)點(diǎn)都包含有效的信息,二維核磁數(shù)據(jù)譜圖如圖2所示。由圖2可知,數(shù)據(jù)中包含有效信息以外的部分,有很多空白的區(qū)域,這些空白的區(qū)域是一些隨機(jī)的噪聲數(shù)據(jù)或者誤差數(shù)據(jù)。在設(shè)定一個(gè)閾值后,這些空白區(qū)域的值即為0,由此可知二維核磁譜中包含了大量的零值。所以數(shù)據(jù)在進(jìn)行量化之前,可以對(duì)核磁數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。

圖2 二維核磁數(shù)據(jù)譜Fig.2 Two-dimensional NMR data spectrum

由于本文中數(shù)據(jù)壓縮是分成多個(gè)8×8子塊進(jìn)行輸入的,因此在數(shù)據(jù)輸入時(shí),檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)輸入的每個(gè)8×8子塊數(shù)據(jù)是否全為0,若全為0,則直接編碼為0000;只要輸入的子塊數(shù)據(jù)中存在不為零的情況,則按照正常設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)壓縮編碼方式進(jìn)行編碼。最后把兩部分整合進(jìn)行輸出。由此針對(duì)核磁反演后數(shù)據(jù)組成二維譜數(shù)據(jù)的特點(diǎn),采用以上的預(yù)處理方法大大減少了所需要進(jìn)行聯(lián)合熵編碼的數(shù)據(jù)量,進(jìn)而有效提高了系統(tǒng)的壓縮比和壓縮效率。

1.2 離散余弦變換和反變換

DCT變換的基本單元是數(shù)據(jù)塊,所以采樣數(shù)據(jù)即是把輸入數(shù)據(jù)按固定尺寸切割成若干個(gè)8×8塊矩陣,然后對(duì)每一個(gè)矩陣分別進(jìn)行二維的DCT變換,得到的系數(shù)中第一個(gè)系數(shù)稱為AC系數(shù),其他63個(gè)系數(shù)稱為DC系數(shù),這里規(guī)定AC系數(shù)附近的區(qū)域稱為高頻區(qū)域,遠(yuǎn)離AC系數(shù)的區(qū)域稱為低頻區(qū)域,具體來(lái)說(shuō)變換后左上角的8個(gè)數(shù)據(jù)為高頻系數(shù),余下的系數(shù)叫做低頻系數(shù)[13-14]。

1.3 量 化

每個(gè)塊數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)DCT變換后,然后進(jìn)行量化和掃描才能進(jìn)入編碼階段。量化即將離散余弦變換后輸出的每個(gè)塊數(shù)據(jù),除以相同的數(shù)值,數(shù)值的大小從某種程度上來(lái)說(shuō)直接決定了此壓縮算法的壓縮比和數(shù)據(jù)壓縮解壓縮后的失真情況,數(shù)據(jù)塊點(diǎn)除的數(shù)值越大,那么壓縮比就越高,但是同時(shí)失真情況也就越明顯。

1.4 掃描變換

經(jīng)過(guò)之前的量化,得到的系數(shù)矩陣的左上方高頻分量區(qū)域存在一些非零值,其他絕大多數(shù)低頻分量區(qū)域都是零值或者是近似于零的數(shù)值。由于在FPGA嵌入式開(kāi)發(fā)硬件中的存儲(chǔ)單元都是以線性單元進(jìn)行存儲(chǔ)的,所以無(wú)法按照以上的矩陣形式直接輸入到存儲(chǔ)器中。若直接按照矩陣排列的形式從上到下的順序?qū)ν廨敵?那么在存儲(chǔ)器中的序列連續(xù)零值的數(shù)量將會(huì)明顯受到影響。為了解決上述難題,采用了按照“之”字形的順序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行掃描輸出,這里也可以稱其為Zig-Zag掃描,具體的掃描輸出方式如圖3所示。經(jīng)過(guò)Zig-Zag方式的掃描后,為后續(xù)的熵編碼打下了夯實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 Zig-Zag掃描方式示意圖Fig.3 Schematic diagram of Zig-Zag scanning mode

1.5 熵編碼

經(jīng)過(guò)上述的一系列操作后,數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性被極大程度地降低了,經(jīng)過(guò)量化后數(shù)據(jù)塊中的AC系數(shù)相對(duì)比較大,但是由于相鄰的數(shù)據(jù)塊之間的直流分量的相關(guān)性比較強(qiáng),因此數(shù)據(jù)塊前后的DC差值就會(huì)相對(duì)比較小,因此采用差分編碼(DPCM)的方式對(duì)其進(jìn)行編碼。由于之前的系數(shù)已經(jīng)過(guò)量化操作,并且按照規(guī)定的順序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行輸出,因此量化后的AC系數(shù)會(huì)有大量連續(xù)的零值。針對(duì)這種形式可以采用游程編碼(RLE)的方式對(duì)其進(jìn)行編碼,在一定程度上也減少了數(shù)據(jù)量。最后進(jìn)行霍夫曼編碼,編碼方式為首先將上述得到的系數(shù)轉(zhuǎn)換成中間形式,然后通過(guò)查找霍夫曼碼表上所對(duì)應(yīng)的值進(jìn)行相應(yīng)的編碼,最后兩部分整合將碼流輸出。

2 壓縮與解壓縮算法的設(shè)計(jì)

2.1 壓縮模塊設(shè)計(jì)

經(jīng)過(guò)編譯綜合后得到二維DCT模塊程序綜合RTL框圖如圖4所示。NMR_DATA模塊產(chǎn)生仿真驗(yàn)證二維DCT變換模塊所用到的數(shù)據(jù);在DCT1模塊中實(shí)時(shí)地進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換,一維離散余弦變換和并串轉(zhuǎn)換;經(jīng)過(guò)上述的計(jì)算后,輸入到RAM_CTRL存儲(chǔ)管理器中進(jìn)行緩存和轉(zhuǎn)置操作;得到的數(shù)據(jù)傳輸給DCT2模塊,經(jīng)過(guò)RAM_CTRAl模塊處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)此模塊時(shí)再進(jìn)行一次一維離散余弦變換計(jì)算,在使能信號(hào)為高電平的條件下經(jīng)過(guò)dout端口輸出最終變換得到的結(jié)果。

圖4 2D-DCT模塊程序綜合RTL框圖Fig.4 RTL block diagram of 2D-DCT module program synthesis

FPGA掃描模塊程序綜合RTL框圖如圖5所示,圖中ROM_DATA模塊產(chǎn)生ROM_SAOMIAO模塊的讀地址dct_out,ROM_SAOMIAO模塊內(nèi)置初始化Zig-Zag掃描順序數(shù)據(jù)矩陣,當(dāng)讀地址address被賦值為ROM_DATA模塊的輸出dct_out時(shí),ROM_SAOMIAO模塊開(kāi)始按照Z(yǔ)ig-Zag掃描順序進(jìn)行掃描,處理完成后將數(shù)據(jù)送入RAM中進(jìn)行輸出。

由于在進(jìn)行熵碼時(shí)對(duì)DC系數(shù)和AC系數(shù)這兩種系數(shù)所采用的編碼方式是不一樣的,因此需要在進(jìn)行霍夫曼編碼前進(jìn)行分割處理,其分割提取模塊程序綜合RTL框圖如圖6所示。DATA_SEP模塊對(duì)從ZIG_ZAG模塊中流出的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,由端口data輸入,每次輸入的64個(gè)數(shù)據(jù)處理器會(huì)把輸入的第一個(gè)數(shù)值當(dāng)做DC系數(shù),之后的63個(gè)數(shù)值當(dāng)做AC數(shù)據(jù),分別在ac_en和dc_en都使能的條件下,由ac_data和dc_data兩個(gè)端口分別輸出數(shù)據(jù)。

圖6 DC、AC系數(shù)分割提取模塊程序綜合RTL框圖Fig.6 DC, AC coefficient segmentation module program synthesis RTL block diagram

2.2 解壓縮模塊設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)解壓縮的設(shè)計(jì)采用了類似于數(shù)據(jù)壓縮模塊的方法,只是對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行相逆的數(shù)據(jù)變換和計(jì)算,首先對(duì)壓縮后的碼流進(jìn)行熵解碼,解碼后的數(shù)據(jù)通過(guò)反掃描變換和反量化得到的重構(gòu)系數(shù)進(jìn)行二維的反離散余弦變換后輸出,得到的結(jié)果即為解壓縮數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)壓縮和解壓縮兩個(gè)模塊的設(shè)計(jì)思路相似,所以本部分從設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)電路的結(jié)構(gòu)框圖的角度對(duì)數(shù)據(jù)解壓縮系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的說(shuō)明。

熵解碼模塊的詳細(xì)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)主要由兩個(gè)模塊構(gòu)成,分別是DC解碼模塊和AC解碼模塊。對(duì)于壓縮后得到的二進(jìn)制碼流,在硬件的內(nèi)部要判斷是屬于DC系數(shù)還是AC系數(shù),從而按照不同的方法對(duì)其進(jìn)行解碼,解碼后的數(shù)據(jù)并不是真實(shí)值,而是“解碼的中間格式”,這一點(diǎn)與編碼時(shí)相類似。因此要將得到的結(jié)果暫存在FIFO中,按照時(shí)鐘設(shè)計(jì)的要求,再把存在FIFO中的碼流取出進(jìn)行二次解碼,然后將得到的結(jié)果整合輸出。

反量化反Zig-Zag模塊的實(shí)現(xiàn)由一個(gè)量化表、一個(gè)存儲(chǔ)反掃描順序地址的ROM、一個(gè)二選一多路器、一個(gè)乘法器、一個(gè)控制模塊和兩塊RAM構(gòu)成的乒乓存儲(chǔ)器所組成。

二維反離散余弦變換的實(shí)現(xiàn)過(guò)程類似于之前使用的行列分解法,首先對(duì)輸入的矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行一維反離散余弦變換,得到的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在轉(zhuǎn)置寄存器中進(jìn)行矩陣行和列的互換,然后對(duì)其轉(zhuǎn)置操作后的矩陣按照列的順序再進(jìn)行一次反離散余弦變換,得到的結(jié)果即為最終的解壓縮數(shù)據(jù)。

3 壓縮算法的硬件測(cè)試與分析

圖7為數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法驗(yàn)證平臺(tái),主要由開(kāi)發(fā)板和上位機(jī)兩部分組成。測(cè)試過(guò)程如下:首先把待測(cè)試的數(shù)據(jù)由上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送給開(kāi)發(fā)板,經(jīng)過(guò)FPGA的壓縮解壓縮處理后,把得到的數(shù)據(jù)再上傳給上位機(jī),并通過(guò)上位機(jī)中的調(diào)試助手進(jìn)行顯示,在各個(gè)模塊驗(yàn)證階段,將處理后的數(shù)據(jù)與理論值進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證壓縮各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的正確性,進(jìn)而從量化的角度得出設(shè)計(jì)正確的結(jié)論;然后再利用模擬的二維核磁數(shù)據(jù)和真實(shí)的二維核磁數(shù)據(jù)驗(yàn)證階段,將二維數(shù)據(jù)在不同壓縮比下經(jīng)過(guò)壓縮解壓縮處理后得到的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的二維譜,與原始數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的二維譜進(jìn)行對(duì)比,進(jìn)而驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)的壓縮解壓縮算法整體的正確性。

圖7 硬件驗(yàn)證平臺(tái)實(shí)物Fig.7 Physical map of hardware verification platform

3.1 壓縮算法各模塊的硬件測(cè)試與分析

根據(jù)測(cè)試的要求,利用主控的FPGA來(lái)產(chǎn)生滿足測(cè)試條件的時(shí)序和數(shù)據(jù)源,將需要利用的數(shù)據(jù)存放在其內(nèi)置的ROM中,根據(jù)時(shí)序條件有序地對(duì)待測(cè)試的數(shù)據(jù)進(jìn)行輸出,之后經(jīng)過(guò)待測(cè)試模塊的運(yùn)算后,將結(jié)果傳輸給上位機(jī)的調(diào)試助手進(jìn)行顯示,再將其得到的結(jié)果和理論運(yùn)算結(jié)果相對(duì)比,進(jìn)而來(lái)驗(yàn)證每個(gè)模塊硬件算法設(shè)計(jì)的正確性。

在一維離散余弦變換模塊,輸入從128到65依次遞減的共64個(gè)整數(shù)值進(jìn)行驗(yàn)證,圖8(a)為該數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)變換后的理論結(jié)果,圖8(b)為基于設(shè)計(jì)的硬件算法變換后得到的結(jié)果。對(duì)比后發(fā)現(xiàn),硬件算法得到的結(jié)果和理論結(jié)果相一致,說(shuō)明了一維離散余弦變換硬件算法設(shè)計(jì)的正確性。由于上位機(jī)調(diào)試助手顯示的數(shù)值只能用Hex或ASCII表示,所以此處和下文測(cè)試得到的結(jié)果都用十六進(jìn)制數(shù)的方式來(lái)表示。其他模塊的測(cè)試方法和此處相同,得到的測(cè)試結(jié)果和理論值一致,說(shuō)明其他各個(gè)模塊設(shè)計(jì)的正確,此處就不一一贅述。

圖8 1D-DCT模塊理論結(jié)果及其硬件測(cè)試結(jié)果Fig.8 Theoretical results and hardware test results of 1D-DCT module

壓縮比和量化系數(shù)相關(guān),這里也是通過(guò)改變量化系數(shù)進(jìn)而改變數(shù)據(jù)的壓縮比;為了更加有效驗(yàn)證數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法的壓縮性和有效性,分別采用模擬的二維核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和真實(shí)的二維核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2 模擬D-T2譜數(shù)據(jù)在不同壓縮比下的對(duì)比

構(gòu)建的模擬二維核磁共振D-T2數(shù)據(jù)譜如圖9所示,該數(shù)據(jù)譜中的3個(gè)區(qū)域由左到右分別為構(gòu)建的束縛水模型、可動(dòng)水模型和輕質(zhì)油模型。該模型中的3種流體組分都服從高斯分布,流體的總孔隙度為30%,其中束縛水流體的孔隙度是8.5%,可動(dòng)水流體的孔隙度是9.5%,輕質(zhì)油的孔隙度是12%。在該模型中,擴(kuò)散系數(shù)D的布點(diǎn)范圍是1×10-7～1×10-3cm2/s,縱向弛豫時(shí)間T2的布點(diǎn)范圍是1～1×104ms。布點(diǎn)方式按照對(duì)數(shù)等間隔布點(diǎn),D和T2的布點(diǎn)個(gè)數(shù)都為32。其中束縛水的D和T2分別為2.5×10-5cm2/s和20 ms,可動(dòng)水的D和T2分別為2.5×10-5cm2/s和200 ms,輕質(zhì)油的D和T2分別為1.5×10-6cm2/s和500 ms。

圖9 原始模擬D-T2譜數(shù)據(jù)Fig.9 Raw simulated D-T2spectral

圖10為不同壓縮比(r)下原始的二維D-T2譜數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮解壓縮后的失真情況。由圖10可知,當(dāng)壓縮比小于44時(shí),可以保證原始數(shù)據(jù)在壓縮解壓縮后,數(shù)據(jù)的失真情況比較小,可以清楚地分辨壓縮解壓縮后的D-T2譜數(shù)據(jù)信息;當(dāng)壓縮比為52時(shí),數(shù)據(jù)失真比較嚴(yán)重,難以分辨D-T2譜數(shù)據(jù)的信息。由以上的壓縮比情況可知,在數(shù)據(jù)壓縮解壓縮后能完整保存原始D-T2譜數(shù)據(jù)信息的情況下,此壓縮方法滿足了規(guī)定傳輸速率下數(shù)據(jù)傳輸量要求。

圖10 不同壓縮比D-T2譜數(shù)據(jù)Fig.10 D-T2spectral for compression ratio

3.3 實(shí)測(cè)T1-T2譜數(shù)據(jù)在不同壓縮比下的對(duì)比

圖11為實(shí)測(cè)得到的回波數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)反演后得到的二維T1-T2譜,其中二維CPMG自旋回波串的回波個(gè)數(shù)為4096個(gè),反演得到的二維T1-T2譜由32×32個(gè)點(diǎn)構(gòu)成。

圖11 原始實(shí)驗(yàn)T1-T2譜數(shù)據(jù)Fig.11 Raw experimental T1- T2spectral

圖12為不同壓縮比下原始的二維T1-T2譜數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)壓縮解壓縮后的失真情況。由圖12可知,當(dāng)壓縮比小于39時(shí),可以保證原始數(shù)據(jù)在壓縮解壓縮后數(shù)據(jù)失真情況比較少,能清楚地分辨T1-T2的信息。當(dāng)壓縮比為48或者更大時(shí)數(shù)據(jù)失真比較嚴(yán)重,難以分辨T1-T2譜的信息。由以上壓縮比情況可知,在數(shù)據(jù)壓縮解壓縮后能完整保存原始的T1-T2譜數(shù)據(jù)信息的情況下,此壓縮方法滿足了規(guī)定傳輸速率下數(shù)據(jù)傳輸量要求。

圖12 不同壓縮比T1-T2譜數(shù)據(jù)Fig.12 T1-T2spectral for different compression ratio

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)由于井下傳輸速率較慢導(dǎo)致核磁共振測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳較難的問(wèn)題,根據(jù)井下儀器的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了適用于FPGA實(shí)現(xiàn)的壓縮解壓縮算法。對(duì)設(shè)計(jì)的算法進(jìn)行了較為詳細(xì)的驗(yàn)證。測(cè)試結(jié)果表明,在可以準(zhǔn)確地反映原始譜數(shù)據(jù)信息的條件下,進(jìn)行壓縮后的數(shù)據(jù)量能夠滿足井下數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳的要求并有效識(shí)別油水不同流體,因此解決了隨鉆核磁數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題,證明了本文基于FPGA設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)壓縮解壓縮算法可行。在此基礎(chǔ)上,將進(jìn)一步考察噪音對(duì)壓縮解壓縮的影響,為該方法在井下應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。