基于Hilbert Huang变换的大地电磁信号谱估计方法

 由于大地电磁（MT）信号的非平稳特性，基于傅里叶变换的谱估计方法会带来偏差。本文提出了一种基于HHT的边际谱估算方法，即边际谱是由Hilbert谱沿时间轴积分得到,它代表了整个信号在时间跨度上的幅值累积效应。文中证明了边际谱的线性性质，详细讨论了提高Hilbert 谱估计精度的两种方法，并对仿真MT信号和实测MT信号进行了数值实验。理论与实验证明，基于HHT的谱估计方法更符合MT信号的实际情况，能够最小化大地电磁信号非平稳性带来的估算偏差，且可抑制较强的白噪声，其频率分辨率和估算精度均高于傅里叶变换方法。     

Hilbert-Huang 变换在提取声波测井信号储集特性中的应用

阵列声波信号属于典型的非线性和非平稳信号,传统的分析方法主要包括短时傅里叶变换、小波变换和Winger鄄Ville 变换等。Hilbert鄄Huang 变换是一种分析非平稳信号的新方法,该方法的关键是对信号进行经验模态分解,将复杂的信号分解为有限数量的几个固有模态函数,从而得到信号的Hilbert 能量谱。 将该方法应用于阵列声波测井信号处理上,对声波测井信号进行经验模态分解并得到Hilbert 能量谱,分析能量谱与储层岩性参数的联系。结果表明,Hilbert 能量谱与某些储层特性存在一定的联系。     

渤海边际油田开发碳排放影响

为了研究平台碳排放对边际油田开发的影响,从平台碳排放水平计算方法、碳排放经济性分析、碳排放成本趋势、边际油田主要碳排放设施和全生命周期投资角度,分析不同依托距离下边际油田碳排放对边际油田开发方案的影响和边际油田主要碳排放因素,从降低碳排放的角度提出边际油田海洋工程前期研究的优化建议。     

考虑疲劳裂纹的老龄平台检修规划及经济寿命预测

以服役多年的老龄导管架平台结构为研究对象,考虑老龄退化因素导致的裂纹萌生速率增长以及维修行为的非完好性,分析其对检修间隔变化的影响。计算发现,平台服役后期检修次数增多,且检修间隔相应减小。针对受疲劳裂纹扩展损伤的老龄导管架平台,基于风险分析理论,在确保平台失效概率小于给定失效阈值的前提下,以设计服役期内的平台利润作为决策优化目标,建立起基于利润分析的检修决策模型。通过示例计算表明,该模型可对平台服役期内的检测及维修策略进行评估,并讨论了失效阈值的选取对决策方案的影响。基于经济学的边际利润分析,以平台寿命周期内利润最大为原则,建立老龄平台最优经济寿命模型;通过计算平台结构的边际收入等于边际支出时所对应的服役时间,可获得最优检修规划下老龄平台所能取得的最优经济寿命。该方法对于评估实际海洋石油工程中导管架平台的检修策略与服役寿命有一定的指导意义。     

基于小波包分析的随机海洋环境下平台结构损伤辨识

为确保海洋平台作业安全,及时辨识损伤以及进行损伤定位,须进行海洋平台结构健康监测。以某在役导管架平台为例,对其数值模型进行结构动力分析。利用小波包变换方法处理结构响应信号,提取各分节点小波包能量,并研讨小波包分解层数,提出一种基于测点能量标准差的指标,以达到辨识结构损伤的目的。结果表明构建指标可在一定程度上弱化环境影响,提高损伤辨识精度。在7层小波包分解下利用测点能量标准差作为指标,可对随机波浪条件下的结构损伤进行有效辨识。     

基于SACS的海洋平台疲劳可靠性分析

采用随机波浪谱和线性疲劳累积损伤理论对导管架式海洋平台在波浪荷载作用下的疲劳可靠性进行研究.波浪栽荷使用Morison方程计算,并以Stokes波浪理论计算水质点速度.平台结构疲劳可靠性分析采用频域分析,假设作用于结构的应力范围服从Rayleigh分布,用结构应力传递函数和P-M波浪谱得到结构的均方根应力值,然后根据Miner线性累积损伤准则推导出结构疲劳损伤的概率分布函数,从而求得结构在随机波浪作用下导管架的疲劳损伤和使用寿命.分析考虑了波浪对结构疲劳强度影响的随机性.根据此理论使用SACS软件对辽东湾海域某导管架平台进行了计算,说明了该方法的实用性和简便性.     

JONSWAP谱参数C和γ对疲劳损伤的影响研究

本文针对JONSWAP谱参数C和γ对疲劳损伤的影响进行研究。目前固定平台设计多采用谱疲劳进行疲劳分析,常用的有P-M谱和JONSWAP谱,对于JONSWAP谱,参数C和γ取值不一样,疲劳损伤也不一样。本文以某项目为例,使用SACS软件对该平台进行对比分析,分析过程中除JONSWAP谱参数C和γ外其他参数均一样。通过对比分析得出结论,参数C值一定,γ值越大,节点疲劳寿命越小;参数γ值一定,C值越大,节点疲劳寿命越大。     

X52管线钢接触损伤的磁记忆检测试验研究

接触损伤会对油气管道的完整性和安全性造成严重威胁,采用磁记忆检测技术可实现损伤的早期诊断,为此对X52管线钢试件不同接触载荷下的磁记忆信号特征进行了试验研究。结果表明:在接触损伤点磁记忆信号的法向分量过零点,切向分量出现极值;通过与摩擦损伤的磁记忆信号进行对比分析,说明压应力集中对磁记忆信号的影响更大;利用法向分量的峰-谷值差和水平间距两个特征参数随接触载荷增加而增大的特点,可以表征接触损伤的严重程度和影响范围。通过对X52管线钢接触损伤与磁记忆信号之间的关联性进行分析,为油气管道接触损伤的无损定量化评价奠定了基础。     

基于希尔伯特-黄变换的地震信号时频谱分析

希尔伯特-黄变换（Hilbert—Huang Transform,HHT）是分析非线性、非稳定信号的一种新方法,能清晰地刻画地震信号的时频能量分布。首先将信号分解为有限数量的固有模态函数IMF,再对这些IMF求解瞬时频率,进而获得信号的时频谱。应用理论模型和实际地震道数据进行了试算,并与S变换谱进行了对比,证明该方法比S变换具有更好的时频域刻画能力。对实际二维地震剖面做HHT变换求得希尔伯特谱,提取分频剖面分析认为,HHT瞬时谱具有一定的油气检测能力。     

基于小波包分析与主成分分析的海洋平台损伤识别方法

为满足近海导管架平台实时监测和损伤识别的需求,提出一种基于小波包分析、主成分分析与支持向量机的损伤识别方法。对平台甲板上安装的加速度传感器信号进行小波包变换,得到信号的敏感频带特征;利用敏感频带中的小波包系数进行主成分分析,剔除其中对波高敏感的主体参数,得到对损伤敏感的残差参数;将残差参数输入支持向量机进行训练,实现对损伤信号的识别。将该方法应用于渤海某平台的损伤识别中,结果表明该方法对海洋平台信号的识别具有较高的精度。     

利用Hilbert-Huang变换提取地震信号瞬时参数

 通过Hilbert变换求取的信号瞬时参数并非对任何信号都有物理意义，此法通常要求被分析信号是窄带或平稳的，而且对噪声很敏感。而实际地震信号既非平稳又含有噪声，若在实际应用中不加考虑地对地震信号进行Hilbert变换以求取瞬时参数，这种情况下求取的瞬时参数将缺乏物理意义甚至失真。Hilbert-Huang变换是一种新的分析非平稳非线性信号的方法，它先将信号进行经验模态分解（EMD），形成有限个固有模态函数（IMF）之和，再对固有模态函数作Hilbert变换求取时频谱，求取的时频谱在时域和频域都具有较高的分辨率。本文将Hilbert-Huang变换应用于地震瞬时参数的提取，实例表明，对地震剖面做EMD可以得到不同时间尺度上的特征，Hilbert谱比传统的时频谱在时间和频率域上的分辨率都要高，强反射层在第1阶IMF瞬时频率剖面上比原瞬时频率剖面上表现得更为明显。     

基于Hilbert Ｈuang变换的大地电磁测深数据处理

 如今大地电磁测深技术(MT)在油气勘查中的应用越来越广泛，但MT数据因具有非线性、非平稳和非最小相位的特征，不符合以傅里叶变换为基础的传统谱分析的基本要求。最新发展起来的Hilbert Ｈuang (HHT)是处理非线性、非平稳信号的有效方法。文中从三个方面讨论了HHT在MT数据处理中的应用：①提出利用Hilbert谱对MT数据进行时段筛选，提高信号品质；②利用经验模态分解和Hilbert谱分析MT数据中的噪声分布特征,进行噪声压制;③利用经HHT处理后的数据从Hilbert谱统计估算阻抗张量,使MT数据非平稳性带来的估算偏差最小化。实测数据处理的结果表明：HHT方法处理MT信号是有效的,在抑制噪声、提取信号中有用信息方面优于传统方法，基于HHT谱的阻抗估计消除了传统功率谱方法中大地电磁响应函数出现个别频点分散、误差棒较大的现象,使地质参数的估计精度和资料的可解释性得到明显提高。     

可移动自升式单柱平台的初步设计

叙述了以型平台在我国边际油田开发中的必要性，提出了适合我国边际油田的一种进口平台－－可移动正升式单柱平台，并对该平台的拖航和作业性能进行了研究。为进一步的研究和设计提供了一定的依据。     

应用Hilbert Huang变换方法研究等时小层划分及对比

 小层对比是油田开发过程中的基础性工作,其对比精度和准确性关系到是否能发现以前漏掉的一些储集层。为了提高小层对比精度,文中提出了应用Hilbert Huang变换方法提取等时小层的“三瞬”参数响应特征进行等时小层划分及对比的方法:首先用经验模态分解（EMD）方法对测井资料进行处理,得出不同尺度的固有模态函数(IMF);然后根据区域等时小层边界标定的要求,对不同尺度大小的固有模态函数进行Hilbert变换,提取出反映等时小层边界特征的瞬时频率、瞬时振幅、瞬时相位等（三瞬）参数;最后利用高分辨率剖面重建技术对瞬时频率进行重构,得到Hilbert谱。利用“三瞬”参数的周期旋回变化及Hilbert谱特征可标定小层的界面并在旋回的控制下进行等时小层对比。此法已在长庆油区应用,表明该方法是有效的。     

渤海油田可移动井口平台总体方案

针对我国海上边际油田现状进行阐述,并结合海上边际油田开发模式,研究出一种适合于我国40m水深范围内的可移动井口平台,用以替代常规固定式无人井口平台。该平台采用自升式结构型式,艉部设有井口支持结构,具有陆地建造周期短、海上安装时间短、弃置费用低等优点。该研究对边际油田开发具有重要的意义。     

基于振动与声发射信息融合的海洋平台损伤定位方法实验

目前我国海洋平台特别是进入中后期服役阶段海洋平台的安全问题越来越成为制约其正常作业的重要因素。为保证平台服役期间的安全运行,以海洋平台模型为实验对象,通过预制损伤等物理手段模拟平台的不同状态,进行了基于振动与声发射信息融合的结构损伤定位分析实验。①振动定位法实验,经滤波后采用细化FFT法进行信号处理,分析了海洋平台模型完好与损伤状态下信号幅值变化率与损伤位置的对应关系,结果表明：振动法可以在垂直方向上确定损伤位置。②声发射定位法实验,通过确定能量计数的变化与损伤位置之间的对应关系,结果表明：声发射法可以在水平方向上确定损伤位置。③通过对上述两种方法进行信息融合,实现了对海洋平台整体进行损伤定位。④最后通过海洋平台状态监测模型进行了实验验证。结论认为,该损伤定位方法具有较高的可靠度与精确度,可以实现平台损伤的有效定位。     

基于谱分析法的深水导管架平台疲劳寿命可靠性分析

以200m水深导管架平台为研究对象,采用有限元方法对各疲劳子工况下平台的动力响应进行分析,确定了计算点处的传递函数,并计算出相应的应力谱;根据Miner线性疲劳累积损伤理论及结构可靠性理论对平台的疲劳寿命可靠性进行了分析;对泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法在深水导管架平台动力分析中的适用性进行了分析。对于深水导管架平台,采用泥面以下6倍桩径处固定的等效桩做法存在较大误差,进行动力分析时须采用桩-土耦合模型;波高较小海况下,平台结构应力谱对应于波浪主频率的峰值较小、对应于平台前两阶固有频率的峰值较大,后者是导致平台疲劳破坏的主要原因;导管架过渡段到第三水平层之间节点及泥面处节点的可靠性指标相对较小。     

基于模态应变能法的导管架平台损伤诊断试验研究

基于模态应变能法研究了导管架平台的结构损伤诊断问题,利用模型试验研究了模态应变能法对不同模态之间影响的敏感性;研究了模态应变能法的损伤定位和损伤估计的可靠性。采用标量型ARMA模型识别出结构的三阶模态参数,采用模态应变能法分别利用结构的前两阶模态参数和前三阶模态参数对不同损伤工况进行了损伤定位和损伤评估。研究表明,模态应变能法对不同模态之间的影响不敏感,具有较高的损伤定住精度,但损伤程度估计的精度不理想。     

浮式风电装备动态响应敏感性参数分析

为研究各参数对浮式风电装备动态响应的影响程度,寻找响应变化规律和设计优化方向,根据海装6.2 MW浮式风电装备参数进行一体化仿真。结合规范要求、设计经验和环境条件特点,针对不同环境条件的重现期、风谱类型、波浪谱类型、极端阵风周期进行参数敏感性分析,得到浮式风电装备不同部分动态响应结果。结果表明：不同环境条件的重现期和组合方式对运动响应和锚链张力影响十分明显,对机组载荷的影响则与机组所处状态相关;风谱类型主要影响机组载荷,对平台运动和锚链张力影响不大,考虑空间相干性的湍流风谱结果最危险;波浪谱类型对运动幅值和锚链张力极值影响较大,在发电工况下对机组载荷的影响较小,但在空转工况下对机组载荷的影响较大;阵风周期对运动响应、塔筒载荷、机舱加速度影响相对明显,但对轮毂载荷、锚链张力影响不大。     

基于磁记忆方法的防喷器检测试验研究

金属磁记忆方法通过记录地磁场作用下金属构件表面的漏磁场信息,可对构件微观缺陷和应力与变形集中区进行辨识。应用自主研发的防喷器磁记忆检测装置开展了现场检测试验研究,测试了该检测装置的可行性与可靠性,并对防喷器各类缺陷与损伤检测信号进行了辨别分析。分析结果表明,采用磁记忆方法进行防喷器壳体、内腔及密封部件检测在技术上是可行的;磁记忆信号特征可反映防喷器不同部位的各类缺陷与损伤情况,可以用磁记忆信号来确定防喷器不同部位的缺陷与损伤状况。