多波束系统在智能水下机器人中的应用展望

在进行深海地形探测方面传统的船载多波束存在精度低、成本高、效率低等问题,不能完全满足深海探测需求。采用智能水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)进行深海探测和考察,已成为重要的发展趋势。分析传统船载多波束系统工作的弊端,结合AUV的特点阐述其搭载多波束系统进行深海探测的优势,介绍国内外应用现状,提出我国多波束系统在AUV应用中可能遇到的问题及展望。     

水下机器人在渤海海底光缆调查中的应用

渤海辽东湾A 构造区域受海底电缆的影响一直未能进行钻探评价,为了保证海底光缆的安全和钻井平台一次就位成功,将水下机器人技术首次应用于渤海来确定海底光缆的准确位置。介绍了水下机器人、TSS440 光缆探测系统、差分定位系统、水下定位系统等光缆探测设备及探测作业过程。现场应用表明,应用水下机器人技术可克服辽东湾水浅浑浊和水流影响的困难,成功绘制出海底光缆位置坐标和图,为该区块的钻井平台就位钻探评价井作业提供可靠的保证。     

海洋导管架四轮磁吸附式水下清洗机器人设计

海洋平台的导管架受工作环境限制而长期处于水下,表面极易被大量海生物附着,给安全生产带来巨大威胁,因此及时清洗导管架十分必要.总结了水下清洗机器人的研究现状,提出了一种永磁驱动的、四轮攀爬式双旋转刷水下清洗作业机器人的设计方案.对该机器人的吸附方式、清洗装置、驱动方式以及机器人车体等进行了理论分析与结构设计.吸附方式采用...     

地质导向和油藏描述：新一代LWD仪器的威力

一种新型深探测电磁（EM）随钻测井（LWD）仪的探测深度可达30m（从井眼计算）或者更深。LwD仪所提供的探测深度可以探测整个长水平距离区域的多个地层。在3个不同水平井中测试了硬件。每口井水平段至少是600m。新的测量装置可以识别对应于不同地质界面的多个电阻率层。在其中1口井，确定了距离井斜87。的井眼轨迹5m垂直距离处重要的地层顶部，即在钻头距离界面75m远时就已经预测到界面的存在。可以识别水平距离超过450m的井段内、井眼径向距离在17～27m的单个水平界面。这种探测能力使地质导向的可信度很高。这种测量不但可以提高地质标志之间的可比性，而且便于储层地质学家利用观测结果绘制地貌。通过应用新的深探测EMLWD仪器，可以绘制砂岩尖灭和受油田注水冲蚀影响的区域，描绘储层连通性以及识别次地震断层。这些非均质性是影响流体流动以及了解储层的重要因素。该LWD仪给出的数据比目前市场上其他仪器给出的地质信息多。地质学家和操作工程师可利用该技术提供的信息描绘和监测储层。     

水下探测声呐在半潜式平台水下安防系统中的应用

将水下探测声呐应用于半潜式采油平台对非法入侵的水下蛙人、潜行器和水下外来人员等目标进行实时探测预警,必要时采用防卫机制人工将目标驱离限定水域。从声呐图像预处理、运动目标检测和轨迹跟踪等3个方面详细设计水下声呐探测方案,并对探测方案进行应用试验。结果表明该方案可有效检测目标并进行轨迹跟踪,验证了水下探测声呐应用于半潜式平台水下安防系统中的有效性。     

随钻方位电磁波界面探测性能分析

随钻方位电磁波仪器界面探测性能主要受仪器线圈排布、小信号分辨精度以及地层模型等因素影响。以研发的随钻方位电磁波电阻率（AMR）为例,计算分析了噪声信号对探测能力的影响;在确定仪器结构和电气性能的情况下,重点模拟分析不同地层条件下AMR仪器的界面探测能力以及对薄层的识别和分辨能力。模拟结果表明：反映界面距离的定向信号幅度主要受界面两侧的电导率差影响;地层界面渐变时定向信号幅度小于阶跃模型模拟幅度;各向异性地层模型中,定向信号幅度及界面探测能力主要受水平电阻率的影响。在界面距离反演过程中,噪声信号对远距离界面反演结果有较大影响;合理选取各向同性地层中低阻地层的电阻率以及各向异性地层中的水平电阻率是界面距离预测结果精确与否的关键。     

复杂构型水下机器人水动力导数及运动性能预报

基于黏流理论的数值计算软件FINE/Marine求解机器人本体以不同时间周期进行纯升沉、纯横荡、纯转艏和纯纵荡运动,得出带缆遥控水下机器人（Remote Operated Vehicle,ROV）受到的垂向力、横向力（矩）、转艏力（矩）和纵向力。基于MATLAB软件平台,利用系统辨识方法确定4个自由度线性水动力导数,将其代入运动数学模型,完成复杂构型水下机器人的回转运动预报。     

水下机器人目标搜索与识别算法

从水下机器人作业工作原理出发,系统介绍了水下视觉信息获得取过程和目标搜索策略,针对图像处理和模式识别两个层次详细叙述了一些具体,实用的图像边缘检测和目标识别算法。通过试验,证明了水下机器人作业的有效性和目标识别算法的可靠性。     

水下井口波致疲劳力学分析

根据水下钻井作业的实际工况,建立了水下井口及隔水管力学模型和有限元三维模型,并进一步对系统进行力学分析及有限元计算。应用ABAQUS的AQUA模块对波浪及洋流载荷进行模拟,结合平台响应振幅算子RAO（ResponseAmplitude Operator）获取波浪载荷与井口疲劳热点之间的传递函数,再利用波浪散布图并结合S-N曲线计算水下井口的波致疲劳寿命。算例分析表明,水下井口设备的疲劳寿命符合DNVGL相关规范的要求。     

引水隧洞检测水下机器人运动控制研究

针对引水隧洞检测过程中的水下机器人自主运动控制问题,首先将水下机器人在隧洞中的运动控制描述为沿着隧洞中心线的路径跟踪以及与洞壁定距避碰的协同控制;然后,设计了一种基于双环滑模方法的运动控制器;结合实际的隧洞工程检测路线,将提出的控制方法进行仿真模拟,并与PID控制方法作对比。仿真结果表明,在考虑模型的不确定性、复杂干扰和测量噪声的综合影响下,控制器能够使水下机器人完成对隧洞的自动巡检任务,具有更好的控制精度和鲁棒性,为水下机器人在引水隧洞工程检测中的应用提供参考。     

信噪比和炮点方位对海底电缆方位角求取精度的影响

海底电缆三分量检波器的布设通常采用拖放方式,因受海流、船速等因素影响,其两个水平分量难以完全与设计方位重合。为了精确求取方位角,需对两个水平分量的方位角做高精度分析,并获取不同情形下的方位角误差。本文基于二维数据分析了不同噪声水平下的方位角误差,基于三维数据分析了不同方位角和不同噪声水平双因素影响下的方位角误差,并得出结论：如果在X和Y分量某道的直达波时段给定一个时窗,则X和Y分量对应采样点数据满足线性关系;在不考虑方位角自身因素影响的条件下,方位角误差随信噪比的增大而减小;当已知实际资料的信噪比时,可求出方位角误差范围;在信噪比较低时,靠近坐标轴方向计算的方位角误差最小;随着信噪比由低增高,最小角度误差区域由靠近坐标轴方向向各象限45°角方向分散。     

可控源电磁法2.5维自适应有限元各向异性正反演

本文基于非结构化的三角单元网格的自适应有限元法进行各向异性介质的正演模拟,其优势在于对起伏地形和复杂地质构造的模拟,采用自适应策略的网格剖分在满足计算精度的前提下尽量减少了计算量;反演运用基于高斯牛顿法改进的Occam算法,在对初始条件要求不高的前提下能快速地搜索拉格朗日乘子、减少模型的搜索量。对一维VTI介质模型和经典二维各向异性海洋油气藏模型进行了正演计算,验证了程序的计算精度和效率;对海底起伏地形各向异性模型进行了反演计算,该算法能够比较准确地还原海底各向同性的围岩、基岩异常体的电阻率以及各向异性异常体的埋藏情况。最后对实测数据进行了反演,进一步验证了算法的可行性。     

基于PSO算法的乙烯分离过程脱甲烷系统多目标优化

采用流程模拟软件Aspen Plus,根据乙烯装置脱甲烷系统实际工业数据,模拟不同操作参数下脱甲烷系统的运行状况,并进行灵敏度分析;在此基础上,结合响应面分析法建立脱甲烷系统的多目标优化模型,并采用自适应变异粒子群算法进行优化求解。结果表明,采用此算法优化后的操作参数可有效降低脱甲烷塔的能耗,并保证乙烯的收率,为脱甲烷系统优化设计和操作提供了一种有效的方法,同时也为其他分离过程的优化提供了理论依据。     

基于波动方程的检波点二次定位

在进行浅海过渡带地震资料采集时,需要将电缆和检波器沉放到海底,由于洋流、潮汐等因素的影响会使检波点的实际位置与预设位置不同,从而严重影响了后续的地震资料处理工作,因此需要对检波点进行二次定位.在海底检波点二次定位中,炮点位置已知而检波点位置未知,需要从多个炮点位置正向外推波场,使波场逐步延拓到检波点,以此来获得检波点的...     

抚顺石化热电厂热电联供系统的优化调度

根据抚顺石化热电厂热电联供系统的情况，提出了建立锅炉、汽轮机优化调度所需数学模型的建模方法，以及锅炉汽轮机分别设立优化目标的两级优化原则。在满足外界所需的总电率和热网的总供汽量的前提下，以所需锅炉总供汽量最小为原则来分配各台汽轮机的电、热负荷；锅炉则在满足所需的总供汽量的前提下，优化分配各台锅炉的热负荷，使锅炉总燃料消耗量最低。汽轮机的负荷分配采用分枝限界反向跟踪的优化算法来求解，锅炉的负荷分配则采用转动坐标轴直接搜索可行方向法来求解，经热电厂实际运行验证，该方法达到了良好的节能效果。     

地震勘探虚反射界面的测定及其利用

地震勘探中，表层中的虚反射界面对地震波的激发有较大影响，但也是确定炸药震源激发深度的重要依据。本文讨论了虚反射对激发地震波频率和能量的影响，指出了测定虚反射界面的最佳手段，论述了定量确定炸药震源距虚反射界面距离的方法。全理地利用虚反射界面可以达到较好的激发效果。     

复杂地表共反射面元叠加技术应用与发展前景

复杂地表共反射面元(CRS)叠加技术可以直接应用于未作静校正的数据。在基准面重建时，利用CRS运动学波场参数可将CRS叠加剖面校正到某一选定的水平面上。在复杂地表CRS叠加中，波场三参数的耦合需要用到组合参数优化策略，因此实际处理过程中采用模拟退火算法来实现。地震数据的试算表明，复杂地表CRS叠加得出的剖面比常规处理剖面有较高信噪比和同相轴连续性。另外，对CRS叠加技术的几个发展方向和研究热点进行了总结。     

基于动态惩罚加权的浅水OBN直达波与折射波初至联合二次定位方法

海底节点(OBN)法在海洋地震勘探中表现出巨大优势。在实际作业中,由于受海浪、洋流和潮汐等因素影响,OBN实际沉放位置往往偏离预设位置,影响后期数据处理,因此需通过二次定位获取节点在海底的真实位置。在浅海地区,直达波初至数量少、方位分布不均且受炮端干扰,初至难以准确拾取,导致无法利用直达波初至实现精确定位。为此,通过引入信息量更丰富的宽方位折射波初至,实现了一种直达波与折射波联合的OBN定位方法;同时,应用基于动态惩罚加权函数的目标函数,并采用模拟退火法迭代求解,获得更准确的二次定位结果,克服了利用单一直达波定位时因初至信息量不足带来的误差,提高了二次定位精度。利用理论模型数据对方法的有效性和稳定性进行了测试,并应用于M海域实际OBN资料,取得了良好的定位效果,验证了方法的实用性。     

遗传算法--国际石油合作勘探开发项目投资组合的新方法

国际石油合作勘探开发面临着对不同地区、不同财务制度下的项目进行投资方案选择和优化组合的艰巨任务。对于非互斥方案的选择除受技术、经济等的可行性约束外还受自身条件 (如资金限制 )、合同条款规定 (如最迟开工时间、最低义务工作量、税收篱笆圈政策 )等多种因素影响。文章归纳了几条国际石油合作下进行方案选择的特殊考虑 ,指出了常规项目经济评价方法存在的局限 ,提出了运用遗传基因算法进行项目经济评价和方案筛选的基本思路并建立了相应的评价优选模型。     

Isochoric Phase Stability Testing for Hydrocarbon Mixtures

Abstract

A method for global phase stability testing at isotherm-isochoric specifications has been developed. The formulation of the tangent plane distance (TPD) criterion in terms of the Helmholtz free energy density (calculated from a general two-parameter cubic equation of state) with component molar density as independent variables is used. An unconstrained minimization problem of a smooth function is solved using the tunneling global optimization method. Calculations are carried out for several representative mixtures; special attention is paid to the performance of the algorithm for near-critical conditions and the vicinities of phase boundaries. The test examples show the robustness and efficiency of the proposed method, and its high reliability in solving the isochoric phase stability problem.