海洋平台模态参数识别研究

参数识别是运用试验测试的数据来确定结构系统参数的过程。给出了海洋平台模态参数识别的基本原理和采用理论分析与计算机仿真的方法,将该方法应用于海洋平台的模态参数识别上,得到了特定平台的识别结果。该方法在理论上具有较高的精度。     

导管架平台结构多质点简化模型研究

在导管架结构损伤识别与健康监测中,由于受到海洋环境的限制,传感器布置的数量非常少,使得试验模态的自由度数远远小于实际结构有限元模型的自由度数,其在空间上不完备的问题比较突出。根据导管架平台结构的特点,引入平台各层刚体运动的假设,按柔度方法将导管架结构三维有限元模型简化为x、y向平动和绕z轴转动的串联多质点模型,并将其计算结果与有限元模型的结果进行比较。研究结果表明:导管架有限元模型与多质点简化模型在x、y向平动和绕z轴转动的1阶模态参数上两者结果比较接近,绕z轴转动的最大误差为3.055%;而在x、y向平动的最大误差不超过1%。该模型的简化为导管架结构损伤识别与健康监测提供了便利。     

勘探三号海洋钻井井架动力特性测试与安全评估

为了准确地评估海洋钻井井架安全承载能力，提高海上石油钻探过程中钻井作业的安全，以勘探三号海洋钻井井架为例，提出了海洋钻井井架动力特性测试理论与技术。利用海洋波浪脉动激励反应来识剐井架结构模态参数，根据模态参数与物理参数之间的关系，分析井架物理性态，进而评估井架当前实际状态，定量确定井架实际承载能力。识别结果与计算结果比较，其误差不超过6％。此方法可应用于海洋平台上大型钢结构动力特性测试、承载力预测及安全评价。     

JZ20-2MUQ海洋平台的动态特性研究

建立了JZ20-2MUQ平台的有限元模型,采用动力有限元方法对其进行了有限元计算,获得了结构的前10阶固有频率和模态振型,并且与实测结果相比较,结果接近,表明了建立有限元模型的正确性.在此基础上,研究了平台的结构因素对平台动力特性的影响,其结论对平台的设计或结构改进具有指导意义.     

应用HHT方法分析实验中的反射波信号

对于研究非平稳信号而言,传统的傅里叶变换已不能满足需求。非平稳信号分析方法已成为信号分析领域中的一个热点问题。以模拟地震波传播过程中遇到反射界面反射实验中得到的非平稳信号为研究对象,采用HHT方法对信号进行分析。对信号进行经验模式分解(EMD)和希尔伯特变换(HT)两个步骤。根据EMD分解得到的IMF分量具有从高到低不同频率和不等带宽的特点,对信号进行重构,提高信噪比,大大提高实验中测量P波速度的精度。对信号进行三瞬参数分析,揭示了实际应用中三瞬参数对地质构造识别的优势。HHT方法适用于分析生活中普遍存在的大量非平稳信号,可将复杂的信号直接分离成从高频到低频的若干阶固有模态函数。这一方法体系从根本上摆脱了傅里叶变换理论的束缚,在实际应用中也表现出了一些独特的优势。     

ZJ15型钻机底座的模态测试分析

针对钻机底座在钻进中动特性差和振动剧烈的缺点,运用振动理论和测试原理,对ＺＪ１５型钻机底座在实际钻井条件下的模态进行了动态测试。经信号采集、系统处理和模态测试分析,得到底座的频响函数曲线,并识别出２００Ｈｚ以内的各阶模态参数。测试结果表明,采用４挡钻进时,底座振动剧烈的主要原因是钻台面上钻井设备的工作频率或工作频率的２倍、３倍接近底座的固有频率。通过测试钻机底座的模态参数,可相应调整钻井设备的工作频率,使之避开底座的共振频率;或测试现役底座的模态参数,调整结构的部分构件或质量分布,改变结构的刚度来改变底座的共振频率,从而减小振动。     

自升式平台可靠性分析法及海上模态测试验证

该文以“勘探二号”自升式平台为研究对象,研究一种快速准确地判断可靠性的方法,为平台停产维修决策提供依据。设计了加速度传感器振动测试系统,开展了现场测试和振动信号数据的采集与处理,获得了平台的固有自振频率与振型;结合平台仿真模型,通过模态分析验证模型准确性。测试结果与仿真模型计算结果非常接近,分析结果显示仿真模型较为准确。该文提出的自升式平台的可靠性的分析法,以及模态测试评估仿真模型准确性的方法,对自升式平台的结构安全性评估具有广泛的参考价值。     

基于CEEMDAN和ICA的油气勘探大地电磁噪声消除方法

大地电磁(MT)信号中的噪声会严重影响大地电磁勘探的观测数据,导致后续反演、解释工作出现严重偏差,影响油气勘探效果。为此,提出了一种基于带自适应噪声的完全集合经验模态分解(CEEMDAN)和独立分量分析(ICA)的噪声消除方法。该方法将经验模态分解(EMD)中的CEEMDAN方法与盲源分离(BSS)中的ICA方法进行有效结合。首先,利用改进的端点检测技术识别电磁信号中的有噪声信号分段;其次,利用CEEMDAN方法对其进行分解,提取具有代表性的固有模态分量(IMF)分量并进行ICA处理,达到消除噪声的目的;然后,利用获得的独立分量对有用MT信号进行逆向重构;最后,将未受噪声污染的MT信号与去噪后的有用MT信号进行拼接,获得最终的消噪后的完整MT信号。对合成信号和实测MT数据的实验结果表明,该方法能有效消除MT信号中的噪声。     

基于集合经验模态的随钻脉冲信号优良降噪算法

为了准确提取原始随钻钻井液脉冲信号,采用集合经验模态分解方法,基于固有模态分量构建不同的低通滤波算法,进一步采取方波整形处理,建立脉冲信号的降噪整形算法,并依据算法逼近度指标、相关度指标建立优良降噪算法的判断准则。利用单位脉冲信号、周期性杂波信号和高斯白噪声信号合成数值模拟钻井液信号,分析钻井液信号的降噪效果,所得优良降噪低通滤波算法由去掉前4个固有模态分量的其余模态分量及余项构成,其降噪结果能清晰描述单位脉冲信号,算法的逼近度达到0.7719,相关度高达0.8929。利用选定的优良降噪算法分析了实测的随钻测量钻井液信号,所得结果合理、有效。     

利用改进希尔伯特—黄变换进行地震资料时频分析

为了克服常规希尔伯特—黄变换(HHT)的缺陷,消除常规经验模态分解(EMD)产生的本征模态函数分量(IMF)中混叠的振荡模式,本文运用改进HHT,即通过引进小波包变换,首先将信号分解成-系列窄带信号,然后对这些窄带信号进行EMD获得-些IMF分量,再根据相关系数法,保留需要的IMF分量,去除虚假的IMF分量,最后进行HHT求取瞬时频率,得到改进HHT谱。改进HHT摆脱了小波变换中的海森堡测不准原理的限制,以及常规HHT模态混叠对分析的干扰。虽然改进HHT谱高频成分存在跳跃现象,但都围绕在真实频率值周围,并且较小波时频图的频带窄很多,能够反映信号的真实频率特性。数值模拟与实际地震记录处理结果证明了改进HHT的可行性。     

振动筛筛网模态的时间序列分析

文章介绍利用组合时间序列模型识别筛网模态参数的基本原理和计算方法。应用该法对国产40目,60目和80目筛网的动态参数进行识别,完成了ZS-871型实验振动筛筛网的模态参数识别,分析对比了2ZZS-D型振动筛筛网在实际工况和空运转情况下动态参数的变化。取得了一些有价值的结果,为新型长寿命振动筛的设计提供了依据。     

基于EMD的稠油油井出砂信号特征识别

在进行基于振动的稠油油井出砂监测试验中,为更好地识别出砂信号,提高信噪比,准确建立出砂参数与出砂信号间的关系,将经验模态分解(EMD)应用到出砂信号的特征提取中。采用EMD方法将出砂信号分解成固有模态分量,并通过峭度分析和能量分析,在这些分量中得到包含出砂振动信号特征的3个IMF分量。通过对IMF分量进行频域分析,得到出砂信号频域范围。通过室内出砂监测试验,验证了EMD方法对出砂信号特征识别的有效性,为现场出砂监测信号处理提供了一种新的思路。     

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。     

基于非线性屈曲分析的井架承载能力评估方法

介绍了井架承载能力的评估方法,分析了小井架轴向载荷与一阶固有频率平方之间的关系,认为在轴向载荷较小时结构的非线性程度较低,可以忽略非线性的影响,但是当轴向载荷接近临界载荷时其非线性程度不能忽略,需要用非线性屈曲分析来获得结构的临界载荷。为此,提出了一种基于非线性屈曲有限元计算与模态试验相结合的井架承载能力评估方法,即利用模态试验结果对有限元模型参数进行修正,通过ANSYS的非线性屈曲分析功能确定井架结构的临界载荷。计算结果表明,基于模态试验修正后的有限元计算结果更接近结构的实际临界载荷。     

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。     

基于经验模态分解的井眼防碰特征信号识别

在采用钻头振动波方法进行丛式井防碰监测时,为了准确识别井下钻头振动信号,将Hil-bert-Huang变换中的经验模态分解(EMD)应用于钻头信号的特征提取。采用EMD方法可将复杂环境下的钻头振动加速度信号分解成固有模态分量,通过分析各分量的归一化峭度及能量分布,得到包含钻头冲击振动特征的4个IMF分量;对相应的特征IMF分量进行功率谱分析,得到钻头钻进时特征信号的频域范围。当钻头趋近邻井套管时,信号特征分量将发生显著变化,通过海上丛式井防碰的现场试验数据分析验证了该方法的有效性。     

结构动力修改在车装钻机井架设计中的应用

运用结构动力修改的基本原理,以ZJ30/1700CZ车装钻机井架为研究对象,分析其动 态特性,进而对影响固有频率的井架几何参数进行灵敏度分析,找出结构振动的薄弱环节,并提 出相应的改进措施:(1)井架第3阶固有频率对应的模态为ZJ30/1700CZ钻机井架的危险模态, 改进该模态对改善井架结构动态特性有显著效果;(2)提高井架的斜杆钢材型号可以使修改后的 井架动态特性得到改善,在工作中能有效地脱离共振危险区;(3)利用有限元分析结果进行结构 动态特性的灵敏度分析及动力修改的最大特点是,在井架结构设计阶段只有有限元模型(设计图 纸)存在,所以修改设计方便。     

基于EMD与ICA的地震信号去噪技术研究

去除随机噪声是地震资料处理的重要环节,而目前的多数去噪技术都不同程度存在去噪效果差、损害有效信号等问题。为此,利用经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简写为EMD)能将信号自适应分解为不同尺度振动模态的优点及独立分量分析(Independent Component Analysis,简写为ICA)能提取独立源信号的优势,构造了一种EMD与ICA相结合的新的去噪算法,很好地实现了地震有效信号和随机噪声的分离,在提高去噪效果的同时提高了有效信号的保幅效果。将该算法应用于仿真实验和实际资料去噪,结果都明显优于总体经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,简写为EEMD)去噪结果,地震资料的信噪比和分辨率都大大提高。     

改进的希尔伯特-黄变换在储层预测中的应用

希尔伯特-黄(Hilbert-Huang transform,HHT)变换是一种非线性非平稳信号处理技术,在复杂地震信号处理方面比传统的时频分析方法更为有效,但该方法存在模态混叠和端点效应等问题,导致信号处理的精度下降。为此,提出了基于自回归(AR)模型预测的完备总体经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition,CEEMD)方法对希尔伯特-黄变换加以改进:在经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)过程中加入成对的辅助白噪声,降低了由信号中随机噪声引起模态混叠问题;并利用AR模型在信号端点预测出极值点并对其进行包络线拟合,较好地抑制了端点效应。应用改进后的方法提取实际地震记录的瞬时振幅和瞬时频率并进行储层预测,预测结果与测井资料所反映的储层信息吻合度很高,证明该方法能够更为准确有效地反映储层特征。     

导管架平台损伤检测技术试验研究

在干态和湿态两种条件下,应用有机玻璃制导管架平台物理模型进行了损伤检测的试验研究,并采用模态应变能分解法对试验数据进行了分析处理,验证了该方法对于实际的模型能够识别出结构的损伤位置的可靠性.