基于支持向量机的海洋平台结构损伤识别方法

基于支持向量机(Support Vector Machine,SVM)提出一种近海导管架平台结构损伤识别方法。该方法利用小波包变换处理平台甲板上的加速度传感器信号得到小波包系数,从而实现特征提取,然后对小波包系数进行降维处理,再将降维后的样本输入SVM进行训练,并利用验证集对训练后的SVM进行验证。将该方法应用于渤海某平台的损伤识别中,结果表明:采用标准差较大的前5个或更多的小波包节点能量占比作为特征参数进行训练,训练后的SVM算法对验证集具有较好的识别效果。     

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。     

基于相似性传播聚类与主成分分析的断层识别方法

针对现有自动地震断层识别方法所存在的精度低、耗时较长及不能获得量化的断层识别结果等问题,提出了一种基于相似性传播聚类与主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的地震断层识别方法。首先,采用连通区域标注方法确定地震层位的不连续点。然后,利用相似性传播聚类算法对层位不连续点进行聚类,每一类不连续点可以确定一条断层,以此可获得断层的数量和每个类别的聚类中心。最后,基于PCA方法计算出每一类层位不连续点的主方向,将沿着主方向且经过相应聚类中心的线段作为断层。基于模型数据和实际地震数据将文中方法与现有方法进行了对比,在峰值信噪比、均方误差、时间消耗和断层条数符合率等方面彰显了文中方法的合理性,并可对断层进行量化解释,在地震勘探等领域具有较高的实际意义。     

基于主成分分析和学习矢量化的神经网络岩性识别方法

利用测井资料识别岩性的关键是建立非线性数学模型。针对测井曲线数量多和BP算法的局限,提出一种基于主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和学习矢量量化神经网络(Learning Vector Quantization,LVQ)的岩性识别方法。建立可靠的岩性与测井参数响应的对应关系,优选样本点和测井曲线组成样本集。通过主成分分析实现对测井数据的压缩、降维,依据分析结果建立基于LVQ神经网络的岩性识别模型。潘庄地区某井实际应用表明,经过PCA降维后,LVQ神经网络的收敛速度和识别率都得到了明显提高,训练时间缩短了10s左右,识别率提高20%以上;考虑"次获胜"神经元的LVQ2学习算法具有比LVQ1算法更强的模式识别能力,识别率提高4%;PCA-LVQ模型网络结构简单,容易实现,识别率可达90%,具有较好的应用前景。     

水淹层小波包能量特征识别方法

储集层的声波时差和电阻率曲线问徽差形态波形的复杂程度隐含着储集层含油气性的信息。油层水淹程度不同，其小波包能量特征差异较大。无论水淹程度如何，小波包能量均随频率增大呈指数递减；水淹程度越重，小波包能量减小趋势越明显。某些频率成分的能量因水淹类型不同表现出极大差异，水淹层和纯水层能量表现为被吸收削弱，而油层和弱水淹层则表现为能量增强。对于利用传统测井解释理论判别比较困难的“低电阻率油层和高电阻率水淹层（水层）”，基于测井信息的小波包能量特征识别方法有较强的识别能力。图2表1参14     

基于主成分分析的最小二乘支持向量机岩性识别方法

测井解释过程中的岩性识别实质是多个指标数据的模式识别问题。常规测井解释方法很难表征储层的真实特性。提出一种基于主成分分析的最小二乘支持向量机的岩性识别预测模型（PCA—LSSVM）;介绍了主成分分析法和最小二乘支持向量机原理。通过主成分分析方法对测井数据进行分析并提取影响岩性识别的主要因素．依据分析结果建立基于最小二乘支持向量分类机的岩性识别模型。云南陆良盆地3口井的117个地层的识别结果与实际取心资料的符合率达到92．5％。应用表明,将主成分分析结合最小二乘芰持向量机进行岩性识别．简化了网络结构．具有更快的运算速度和准确率．是一种值得推广使用的方法。     

海洋平台主发电机燃料切换保障分析

海上平台如有稳定的气源,一般设置燃气/柴油两用主电站,当燃料气系统压力降低时,主电站燃料要从常态的天然气切换到柴油,这时要评价系统是否能够满足主机切换的要求。本文对切换时需要的燃气量进行了较为精确的计算,适用于燃料气用量大、操作压力高的主发电机系统。     

基于频率响应函数的海洋平台结构损伤检测

结构的损伤会引起结构频率响应函数的变化,对于导管架式海洋平台,考虑在不同位置、发生不同程度的损伤、发生多处损伤以及噪声影响时,通过用数值计算方法,利用结构频率响应函数的变化可以预测平台下部结构中构件的损伤。这种方法可对断裂构件进行初步定位;还可能判断多处损伤的存在;在10%随机噪声的情况下,仍可以判断平台下部构件的断裂损伤。     

含贯穿性损伤海洋平台结构强度分析

采用有限元方法,通过局部实体建模,提出一种海洋平台整体结构有限元分析方法,用实体模型模拟海洋平台构件连接处的贯穿性开裂损伤。建立多损伤模型,分析局部损伤对海洋平台结构整体强度的影响。以渤海的某一现役导管架平台为研究对象,根据设计规范,分析在环境极值载荷下平台的应力场。研究表明,当开裂损伤圆周弧长大于110°时,平台最大应力发生在损伤处,开裂损伤边缘应力值超过材料的屈服极限,使导管架撑杆产生塑性变形,最终会导致管件断裂。研究方法为现役平台的分析与评估提供了更为精确和符合实际的手段,为海洋平台的检测、维修决策和结构承载潜力挖掘提供了科学依据。     

海洋平台结构腐蚀损伤动态可靠性分析

将影响结构抗力的两个决定因素材料强度极限和钢管壁厚表示成时间的函数，分别得出了其受腐蚀后的衰减规律方程，建立了受腐蚀损伤结构构件的抗力随机过程模型，为结构的动态可靠性分析提供了依据。算例表明，对海洋平台结构进行动态可靠性分析是必要的。     

基于Hilbert-Huang变换的海洋平台结构损伤识别研究

海洋平台在服役期间,由于各种因素的影响会出现不同程度的损伤,这些损伤不断累积,对结构安全造成了极大威胁。利用通用有限元分析软件ANSYS对波流联合作用下的导管架平台模型进行瞬态动力学分析,通过MATLAB编程实现对动力响应信号的Hilbert-Huang变换,得到信号的固有模态函数(IMF)、Hilbert谱和Hilbert边际谱。提出以损伤前后信号Hilbert边际谱置信度作为损伤指标,分析对比不同损伤程度下该损伤指标的有效性,并探讨了采样数据长度和波浪参数对该损伤指标的影响。研究结果可以为后续研究和工程应用提供参考。     

海洋平台损伤检测的发展现状与展望

针对海洋平台损伤检测技术进行了分析，总结了国内外海洋平台损伤检测技术的最新进展。对各种检测方法进行了分类与比较，分析了不同检测方法的基本原理及其适用范围，提出了海洋工程结构损伤检测的二步法，可以综合利用不同的损伤检测方法，更准确、有效地对平台进行损伤检测。     

海洋平台结构损伤检测研究

研究了海洋平台结构不同程度的损伤引起结构频率响应函数的变化情况,结果表明利用结构频率响应函数的变化可以检测海洋平台结构中构件的损伤.     

海洋平台损伤构件等效刚度分析及应用

文章针对海洋平台构件常见的腐蚀损伤(均匀腐蚀及局部腐蚀)和碰弯损伤，介绍了它们的等效刚度计算方法。在此基础上，开发了海洋平台损伤构件等效刚度计算软件模块。就损伤构件等效刚度计算以及使用大型通用有限元软件ANSYS对平台进行整体分析，文章提出了一种新方法，即用ANSYS的MATRIX27单元代替损伤构件单元。最后设计了2个算例，验证了等效刚度计算的正确性和这种新方法的可行性。     

基于主成分分析的NCPSO-BP机械钻速预测

目前常用的机械钻速预测理论模型仅通过相关性、贡献度来筛选模型输入参数,没有积极挖掘随钻采集的复杂属性间关系,导致信息缺乏完整性。为了最大化保留复杂属性间线性关系,提出了一种基于主成分分析的钻速预测模型,并引入混沌变异的小生境粒子群算法(NCPSO)优化BP神经网络,提高模型的收敛速度与精度。首先,采用主成分分析法根据不同的方差贡献度对高维钻井数据进行降维、降噪;其次,建立智能优化算法-神经网络钻速预测模型,利用混沌变异的小生境粒子群算法的训练结果为BP神经网络权值、阈值赋予初值,以此建立机械钻速预测模型;最后,在不同输入维度进行对比分析NCPSO-BP模型与PSO-BP,GA-BP和标准BP的机械钻速预测结果。研究结果表明,在8维、10维输入的情况下,NCPSO-BP机械钻速模型的预测精度平均提高了59%,训练速度平均提高了26.3%,为日益复杂的钻井环境下机械钻速精确预测提供了理论基础。     

海洋石油平台钻井包智能区域管理系统研究

钻井系统运行中存在着设备之间跨越预定的运行路径或者在同一时间进入同一区域产生碰撞、造成设备停机甚至人员伤亡的风险。设备区域管理系统可有效预防此类问题。本文设计的智能区域管理系统可自动预判钻台范围内设备之间可能发生的碰撞点,通过报警或紧急停车,消除安全隐患。     

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.     

基于小波包与神经网络的往复压缩机故障诊断方法

针对用传统方法难以提取往复压缩机故障特征的实际情况，提出用小波包分解和单支重构来的构造能量特征向量的方法，直接利用各频段成分能量的变化来提取往复压缩机的故障特征。用该方法构造的特征向量能突出反映往复压缩机的故障特征，通过用径向基（RBF）神经网络进行故障诊断，结果表明，该方法可有效地诊断往复压缩机的各种故障。另外，该方法对其他设备的故障诊断也具有借鉴意义。     

基于小波包变换与关联维的储集层检测

储集层中的油、气、水有不同的波阻抗,产生不同的反射系数,就会有不同的波形,所以通常情况下关联维会变小。但由于地震波是有一定带宽的信号,波形受这个带宽内所有频率成分的影响,因而直接进行关联维的计算往往得不到较好的效果。鉴于这种情况,提出了小波包与关联维相结合的方法,利用小波包变换适用于对信息的高低频成分做细致分解的性质,提取出反映细节的高频成分,再对分频后的结果进行关联维计算。利用该方法对塔河油区三叠系中油组进行了试算,取得了较好的效果。     

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。