基于核主成分分析的地震属性优化方法及应用

 传统的基于线性变换的主成分分析法（PCA）是一种有效的地震属性降维优化方法。但是,当原始数据中存在非线性属性时,用主成分分析法提取的主成分就不能反映这种非线性属性。而核主成分分析（KPCA）则是一种基于原始数据的非线性变换,它可以提取出数据之间的非线性关系。本文从方法原理概述入手,分析了一般主成分分析在处理非线性问题上存在的不足,阐述了基于核函数的主成分分析方法,并将其首次应用于地震属性的降维优化中。应用结果表明：基于核函数的主成分分析方法具有优秀的特征提取性能。     

用PCA—RBFN建立可侦破故障的反应器自校正模型

介绍了将主元分析方法（ＰＣＡ）与径向基函数神经网络（ＲＢＦＮ）相结合，用主元分析对高维输入变量进行预处理，构造反映过程信息的低维主元变量，再用径向基函数神经网络对主元变量建立自校正模型。这种方法不仅简化了神经网络模型的结构，而且可以借助主元分析方法对仪表和过程故障引起的数据过失误差进行侦破，避免导致模型的错误输出。用这种方法建立可侦破故障的反应器温度自校正模型，取得了良好的效果。     

动力参数法预测钻机井架结构承载能力研究

为及时准确地识别在役钻机井架结构损伤,提出了基于动力参数预测井架结构承载能力的方法。利用模态分析技术,识别出理想情况下井架结构的动力特性参数(如固有频率、振型等),与结构实测动力特性参数进行比较,由此来判断井架结构的损伤程度。通过对动力测试参数关于井架结构待识别参数的灵敏度分析形成识别过程中的残差方程,采用优化方法求解当前井架结构的参数真值,进而预测井架结构的承载能力。该方法为在役钻机井架结构的损伤识别和安全监测提供了一条有效的途径。     

基于应力测试数据的K形井架模型修正仿真研究

为建立与在役K形井架相似的仿真模型,提高仿真模型的应力、损伤数据精度,提出以井架实测应力与仿真模型对应单元应力的均方差构建目标函数,以损伤缺陷类型、位置、程度等为优化变量,杆件材料的许用应力为约束条件,先后运用ANSYS零阶和一阶优化算法的模型修正方法对含损伤缺陷的参考仿真井架进行了模型修正。结果表明:修正后模型与参考井架的测点处杆件应力相对误差在0.6%左右,该方法用于钻井井架结构承载能力检测和评定是可行和有效的。为钻机系统安全运行提供了参考依据。     

基于局部频率法的井架损伤定位研究

应用局部频率法确定井架损伤部位是通过分析井架结构存在损伤时结构局部固有频率的变化来实现的。在介绍局部频率法的基本原理后,以JJ250/42—K型井架为例,采用ANSYS有限元分析软件,用Matlab编制局部频率法计算程序,对井架中6个单元不同程度的刚度损伤进行了分析研究。结果表明,采用局部频率法可以有效地识别井架1处或多处损伤,该方法可用于实际工程中井架损伤的定位识别。     

基于应力和当量损伤系数的石油井架损伤识别

损伤是影响石油井架承载性能最重要的因素,为了准确诊断石油井架的损伤,提出了基于应力和当量损伤系数的识别法。首先,应用当量损伤系数作为判别损伤是否存在与程度大小的综合评价指标,建立了损伤刚度矩阵;其次,确定了应力与当量损伤系数之间的函数关系,推导了应力残差矩阵对当量损伤系数的灵敏度表达式;然后,构造了基于应力的目标函数,提出应用正算过程和优化方法反演识别当量损伤系数;最后,用该方法对某石油井架进行了损伤识别。结果表明:该方法能够准确地识别单损伤、两损伤和对称位置损伤。相对其他静力识别方法,计算工作量小,识别效率高。     

基于曲率模态的K型井架支座沉降缺陷评价

井架立柱支座沉降会导致井架的整体承载能力下降。基于曲率模态的损伤识别理论,利用ANSYS有限元分析软件建立井架计算模型,对不同缺陷位置和角度参数的石油井架位移模态规律进行模拟计算和分析,得到不同缺陷位置和角度参数对井架位移模态的影响规律。以仿真井架与实验室模型井架相应单元杆件的应力数据和位移模态数据为基础,建立优化目标函数,采用一致逼近优化算法对仿真井架模型进行修正,得到与实验室模型井架的应力数据和位移模态数据相等效的仿真井架模型,并依据仿真模型计算出井架的最大承载能力。     

基于神经网络的石油井架损伤定位识别

神经网络已越来越多地被应用于结构损伤识别方面的研究。通过对JJ160／41-K型井架不同工况下的数值模拟计算，结合BP神经网络进行损伤位置识别。通过研究分析，取得了满意的识别效果，验证了BP神经网络损伤识别方法对于石油井架损伤定位识别的可行性。     

由单位载荷变形判定钻机井架的承载能力

为了确保在用钻机井架的安全服役，须对其承载能力加以判定。鉴于目前尚无理想的方法可供采用，特在理论分析及对井架变形、刚度和单位载荷变形进行实测并在综合考虑钻机井架各种缺陷、损伤对承载能力影响的基础上，提出了一种用单位载荷变形判定井架承载能力的新方法。实践表明，这种方法便于在钻井现场实施。     

核主成分分析法在测井浊积岩岩性识别中的应用

在复杂岩性油气藏储层评价中,如何合理利用测井曲线信息判别岩性是一个难题,东营凹陷董集洼陷浊积岩岩性复杂,采用常规交会图法以及主成分分析法都难以有效地识别岩性。为了解决这一问题,基于粒子群算法以及核函数理论,结合该区的测井响应特征,采用核主成分分析法,建立新的主成分计算方法,选取该区实测的自然伽马测井（GR）、声波时差测井（AC）、中子孔隙度测井（CNL）、密度测井（DEN）、原状地层电阻率（RT）构建出五个主成分变量,其中前两个主成分变量累积贡献率达到了93.83%,可以有效地代替原始多维测井信息。实例分析结果表明,利用前两个主成分变量主成分进行交会分析,可以有效地识别浊积岩的岩性,并将该方法在研究区进行了试验,岩性识别准确率达到了90%,较传统方法具有更高的岩性识别精度,取得了良好的应用效果。     

基于SPCA降维的轻质燃料油分类拉曼光谱鉴别方法

为实现轻质燃料油分类快速检测，采集不同产地的0号车用柴油、3号喷气燃料、92号汽油、95号汽油、98号汽油共5种500个轻质燃料油样本的拉曼光谱；依次利用归一化算子、Savitzky-Golay平滑卷积算子（SG）、自适应迭代惩罚最小二乘算子（airPLS）对原始拉曼光谱进行预处理；采用稀疏主成分分析法（SPCA）对预处理之后的特征成分变量进行降维，进而采用不同方法构建分类模型，对轻质燃料油样本进行分类。结果表明：对拉曼光谱预处理能够有效消除背景噪声干扰，有助于提升分类模型的准确率；采用稀疏主成分分析-支持向量机（SPCA-SVM）方法构建的分类模型对轻质燃料油分类鉴别效果最好；将以SPCA-SVM方法构建分类模型区分95号汽油和92号汽油与95号汽油的混合汽油，当混合汽油中92号汽油体积分数在15%以上时，取得了良好的识别分类效果。     

在用井架计算机模拟试验

使用年久的井架 ,会在其杆件和联结部位产生各种各样的缺陷 ,直接影响钻井作业的安全。为了正确评定在用井架承载能力 ,提出了一种井架计算机模拟试验中等效处理计算机数值模型的方法。以现场载荷试验的实测数据为基础 ,修正计算机中结构分析采用的井架数值模型 ,得到逼近被测井架真实结构的计算机数值模型 ,然后利用该模型在计算机上进行井架逐级加载试验。实例测试和计算机载荷模拟试验表明 ,这种方法可使井架的试验和分析更加全面、准确、可靠 ,而且适用于各种类型的井架。     

准噶尔盆地东部西泉地区石炭系火山岩岩性识别

有效、精确的岩性识别是火山岩油气藏勘探的基础之一。针对准噶尔盆地东部西泉地区石炭系火山岩,基于大量岩心和镜下薄片资料,优选出对岩性响应敏感的6条测井曲线,利用主成分分析法对各测井响应值进行了标准化处理,并建立了一个随机样本,构建出累计方差贡献率为86.798%的2个综合主成分变量Y1和Y2,提高了不同岩性之间测井响应特征差异敏感性;再利用典型判别分析法建立了研究区石炭系火山岩9种不同岩性的判别模型,并对其进行了识别。通过对原始样本进行回判性检验及交叉验证表明:该方法提高了岩性识别的准确性,识别火山岩岩性的综合准确率高于91%,不仅有效地消除了测井曲线之间携带岩性信息的相关性和重叠性,而且在火山岩薄互层识别上比常规岩性识别方法的精度更高。这一方法为研究区火山岩岩性的精确识别提供了参考依据。     

基于可靠性理论的井架承载能力评定系统

基于可靠性理论的一次二阶矩极限状态设计方法,采用分布式光纤光栅传感器网络测量井架多点应力和位移数据,由根据JC法编制的Matlab程序计算井架承载能力。试验数据和计算结果均写入Access后台数据库,自动生成Word格式的评定报告。通过ADO、VBA和MatrixVB组件技术,实现了VB、Access、Word与Matlab软件的混合编程,构成了基于井架承载能力检测技术的评估系统。     

井架测试数据分析处理方法初探

井架由于长期使用,各部件在拆卸、运输和安装过程中产生了不同程度的变形、损伤和腐蚀,影响了井架原设计时的承载能力。为此,提出了以实测应变参数为主的井架可靠性评估,来评定井架承载能力的方法,为使数据处理的准确性,以现场测试数据为基础,应用最小二乘法原理,用线性回归推算出井架在大载荷下的应力;利用结构抗力—荷载响应干涉理论,对井架进行可靠性评估,并且在评估方法中考虑了标准偏差的修正问题,在实例中对修正前、后井架可靠指标作了比较。在上述方法基础上,编制了一套数据处理分析软件,使得评估工作快速、方便、准确,及时避免可能的事故发生。文中还介绍了在高科１ 井、克拉２ 井的测评情况,使得该方法获得圆满效果。     

核磁共振横向弛豫时间谱高斯混合聚类及应用

为使核磁共振测井横向弛豫时间(T2)谱的定量表征结果更为直观地反映储集层类型和孔隙结构,提出基于高斯混合模型(GMM)的T2谱无监督聚类和孔隙结构定量识别方法.首先对T2谱数据进行主成分降维,减弱数据间的相关性;其次采用高斯混合模型概率密度函数对降维数据进行拟合,结合期望值最大化算法和赤池信息准则变化率得到模型参数和最...     

主成分分析法在碳酸盐岩岩性识别中的应用——以YH地区寒武系碳酸盐岩储层为例

在复杂岩性油气藏储层评价中,利用测井曲线直接判别复杂岩性一直存在着多解性和不确定性。利用测井曲线构建主成分变量,选取累积方差贡献率大于85%的主成分代表输入的多维测井信息,保证在原始信息损失最小的情况下,以少量综合变量取代原有多维测井信息,简化数据结构,从而解决复杂的碳酸盐岩岩性识别的难题。文中根据YH地区寒武系碳酸盐岩储层实测的自然伽马测井(GR)值、中子孔隙度测井(CNL)值、密度测井(DEN)值、声波时差测井(AC)值和深侧向电阻率值(RT),构建F₁—F₅五个综合变量,其中F₁和F₂两个主变量占总贡献率的87.73%,可以有效地代替原始的多维测井信息。实例表明,通过岩心薄片分析定名的岩性数据,根据F₁和F₂主成分的交会图分析,可以有效地识别碳酸盐岩的岩性。该方法在YH地区寒武系碳酸盐岩储层岩性识别中取得了良好的应用效果。     

局部损伤井架安全评定方法

在役钻机中,井架局部损伤缺陷普遍存在,对此既不能回避,也不能夸大,而应采取科学合理的评价方法进行评定。详细介绍了英国中央电力局对电力设备进行安全评价的CEGB R62001标准,并将其引入到局部损伤井架的安全评定中,给出了评定的步骤,结合所开发的软件给出了评定实例。评定结果表明,对存在局部损伤的井架,应按所介绍的评定方法对损伤本身进行评定,对安全评定缺陷落在非安全区的井架,应立即停用整改;对安全评定缺陷落在安全区的井架,应再按照SY/TG 236—2008标准进行综合评定。该评定方法还可用于其他油田设备和压力容器的安全评定。