卧螺离心机离心分离场速度仿真分析

针对卧螺离心机理论研究不足而造成的工作时高速堵塞和卡死等恶性事故,应用计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)的知识和目前应用较广泛的流体力学软件FLUENT,对卧螺离心机三维立体模型进行网格划分和边界条件设定,通过适当求解得出分离场轴向速度、周向速度和径向速度与结构特性参数之间的相互关系,且在此基础上对离心场中固体颗粒的运动状态进行仿真,得到其运动规律。结果表明,转鼓转动角速度的提高不利于液流的轴向流动,易造成液流滞后值相对升高。通过比较可知,选择50 rad/s的转动角速度最合理;悬浮液固体颗粒体积分数在17%时将达到沉降速度的极限,此时最有利于固液分离。通过对比可知,颗粒沉降时间与理论计算结果基本符合,这为进一步的理论研究和探索奠定了基础。

重力式油气水分离场中液滴沉降速度模型分析

在流体力学指导下，通过对重力式分离场中分散相液滴行为特性的分析，阐述了在工程实际应用中的油气水分离设备采用传统的液滴沉降速度模型的局限性；初步探讨了分散相液滴碰撞聚合后，其铅垂运动速度和分离时间及液滴粒径的关系；对具有碰撞聚结现象的液滴和孤立液滴二者在沉降速度、分离时间及水平位移方面进行了分析比较；推导出具有碰撞聚结现象的液滴沉降速度模型；提出了在今后重力式油气水分离设备设计中，采用碰撞聚结沉降速度模型进行设计的必要性。

基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类的VSP波场分离方法

垂直地震剖面(Vertical Seismic Profiling,VSP)蕴含大量的地层地质信息,是连接地震反射数据与测井资料之间的桥梁.VSP数据分辨率高,资料丰富,包括上行波、下行波、转换波等多种类型的波场,常被用于地层反射界面标定、介质衰减参数反演等.其中,如何有效地分离波场是将VSP资料应用于油气勘探的关键之一.广义Curvelet变换是一种具有多尺度、多角度的相空间变换,能够进行相空间域波场特性的提取.本文聚焦于VSP波场的上下行波分离问题,提出一种基于广义Curvelet变换和相空间特征聚类方法.首先,采用广义Curvelet变换对VSP波场进行特征提取,构造融入相空间角度信息的特征数据集;然后,利用K-means聚类算法在相空间对波场特征进行分类;最后,对分类结果进行反变换,完成VSP上下行波波场的自适应分离.为了验证方法的有效性,本文将所提出的方法用于合成数据和实际VSP数据的波场分离,并与常用的基于F-K变换的波场分离方法进行对比.处理结果表明,本文方法角度分辨率高、抗噪能力强,波场分离结果的保真保幅性好,这为后续的成像与地层的特征分析提供了重要基础资料.

基于位场分离方法的极地冰盖重力异常剥离:以模型试验为例

为了提高极地重力数据处理的质量,降低巨厚冰层对重力数据解释的影响,将极地大陆冰盖引起的重力异常从叠加异常中剥离出来成为极地重力数据处理的重要步骤之一。针对该问题,本文建立两个极地大陆冰层构造模型,对不同模型进行正演获得对应布格重力异常,再尝试利用三种位场分离方法,包括趋势分析法、向上延拓法和优化滤波法,对冰层引起的重力异常进行剥离试验,基于模型试验结果对比分析不同位场分离方法对极地冰层重力效应剥离的应用效果。模型试验结果显示,趋势分析法在冰层界面起伏较平缓情况下效果较好,但当冰层界面起伏复杂时难以用数学表达式精确拟合区域场,因此易在结果中引入虚假异常;向上延拓法在局部场源较浅的异常分离中效果较好,但由于极地模型冰盖深度较深及延拓高度选取不合理,在试验中出现了分离不足的情况;优化滤波法在相对复杂模型中分离效果相对好,但由于频段选取的主观性,使得该方法也易出现分离不足或过度情况。综合上述模型试验表明,在剥离极地冰盖引起的重力异常时,由于极地冰盖厚度起伏等地质情况复杂多变,应结合实际地质情况及其他可获得的地球物理资料进行综合分析,选择适用于具体情况的分离方法。

基于非对称场流分离技术分离表征天麻多糖:空间位阻转变效应

采用非对称场流分离(AF4)在线联用多角度光散射(MALS)检测器和示差折光(dRI)检测器(AF4-MALS-dRI)对天麻多糖(GEPs)的相对分子质量(M)、回转半径(Rg)和构象进行了表征。GEPs粒径分布较宽,在AF4分离过程中存在空间位阻转变效应,导致粒径大小不同的GEPs分子被同时洗脱,无法准确表征其M、Rg分布和构象。本文研究了恒定交叉流流速、指数衰减交叉流流速、样品质量浓度和垫片高度对空间位阻转变效应的影响。结果表明,较高的样品质量浓度会导致空间位阻转变现象的发生;垫片高度会影响样品的分离度和保留时间,改变空间位阻转变点(di);对于多分散GEPs样品,指数衰减交叉流流速不仅能调整di,而且能改善样品的分离度,缩短分析时间。在样品质量浓度为0.50 mg/mL、进样体积为50μL、检测器流速为1.0 mL/min、垫片高度为350μm、初始交叉流流速由0.2 mL/min呈指数衰减至0.05 mL/min、半衰期为2 min的条件下,解决了AF4分离GEPs时存在的空间位阻转变效应问题。此外,在最佳洗脱条件下研究了不同产地及不同超声时间对GEPs的M、Rg和构象的影响。结果表明,随着超声时间的增加,云南和四川产地GEPs的Rg和M均减小,分布变窄;当超声时间为15 min时,云南产地GEPs为松散的高度支化构象,四川产地GEPs为球状构象;当超声时间增加到30 min或60 min时,两产地GEPs的构象主要为高度支化结构,表明GEPs发生了降解。实验结果证明,在最佳洗脱条件下,AF4-MALS-dRI对GEPs的表征具有良好的重复性,GEPs的Rg和M相对标准偏差分别为0.5%和1.7%。

基于弹性参数分解的横向各向同性介质弹性波波场分离

弹性波波场解耦是各向异性弹性波逆时偏移的关键环节之一。基于Helmholtz分解的波场解耦方法和基于时空域各向同性的波场解耦方法在各向异性介质中解耦不彻底,解耦后纵横波存在串扰;波数域各向异性波场解耦方法由于在每个时间节点需要进行傅里叶变换而导致计算量巨大。为此,将横向各向同性(VTI)介质中弹性参数分解为纵波参数和横波参数,分别将纵波参数和横波参数代入弹性波方程得到解耦的纵、横波方程,从而在波场延拓的过程中实现纵、横波矢量分解。该方法计算量小,无需进行振幅和相位校正,有利于各向异性弹性波逆时偏移。采用简单模型对弹性波波场分离效果进行了测试,发现分离结果中存在少量残余。对分解后的矢量波场抽取单道波形进行残差分析,并利用标准模型进行弹性波逆时偏移成像测试,成像结果反映界面信息一致且信噪比较高,对复杂构造如断层、褶皱等的刻画清晰,没有明显的成像假象以及深度不一致等现象,测试结果表明了该方法的有效性。

基于波场分离的不规则地形下地震波输入方法

不规则地形条件下斜入射地震波场求解难度较大,以往的方法在计算精度和适用范围方面仍有不足。该文结合解析推导和有限元模拟,提出了一种基于波场分离技术的不规则地形条件下地震波输入方法,将地震P波和SV波在不同边界下进行波场分离:垂直入射时在侧面边界上分离为自由波场和散射波场,底部边界上分离为入射波场和边界外行场;斜入射时将输入侧对面的边界改为分离成入射波场和边界外行场;并充分考虑局部地形条件的影响,还基于改进的波动方法以便捷地输入节点力。同时对比了多组不同地震入射角度下规则场地和不规则场地的振动反应。结果表明:该方法在多类地形条件下计算精度与效率均较高,适用范围广且易于推广至复杂场地条件,并发现地震波入射角度和局部场地条件对地表位移响应影响较大。该研究可为不规则地形条件下的振动响应分析提供有效的手段。

基于修正伪Helmholtz分解算子的横向各向同性介质纵横波波场分离

纵横波波场分离是弹性波逆时偏移成像中的关键步骤,可以有效消除纵横波串扰和成像畸变,提高成像精度。在各向异性介质中,常用的波场分离法有非平稳滤波器或者低秩近似的方法,但由于使用多次傅里叶变换,导致波场分离计算成本较高。借鉴基于Helmhotz算子构建各向同性介质纵横波解耦方程的思路,提出消除振幅畸变的修正伪Helmholtz分解算子,通过待定系数方法求解横向各向同性介质中P波和S波2种模式的表达式,并将其变换为一阶解耦的伪弹性波方程,实现时空域纵横波波场解耦。通过简单模型的波场分离测试,得到分离后的P波与S波波场,验证了该方法的波场分离的有效性。此外,将解耦得到的矢量P波与矢量S波应用到弹性逆时偏移之中,利用矢量点积互相关成像条件得到清晰的弹性波逆时偏移成像结果,说明本方法在复杂介质中有着较好的适用性,同时可以有效地应用到VTI介质弹性逆时偏移之中。

GPR绕射波与反射波分离的变分模态分解方法研究

针对传统绕射波与反射波分离方法易造成有效信号丢失的问题,本文利用二维变分模态分解(2D-VMD)进行探地雷达(GPR)数据的绕射波与反射波分离。对二维GPR数据进行2D-VMD分解后,可得到包含从低频低波数到高频高波数的各阶模态分量及各阶模态分量的F-K谱。通过分析绕射波与反射波在频率-波数域的差异,分别重构绕射波与反射波对应的模态分量,得到分离后的绕射波与反射波数据。数值模拟与实测数据处理结果表明,相比于传统方法,该方法可以有效分离绕射波与反射波,并且不损失任何有效信号。

基于双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法

随着地震勘探的发展,以单相介质模型为基础的声波逆时偏移和弹性波逆时偏移很难比较精确地描述地下介质和满足复杂的工程要求,尤其是在处理地下含流体多孔介质时,所以需要引入双相介质模型。首先基于Biot理论双相介质一阶速度-应力弹性波方程,利用散度场和旋度场的波场分离理论将固相和流相中的纵横波场解耦分离,并由波场快照图得出固相与流相中的纵波波场与横波波场均完成分离,而快纵波与慢纵波相互耦合均存在于纵波波场中。采用高阶交错网格有限差分方法,结合PML吸收边界条件,推导了具有波场分离的双相介质弹性波正传与反传的偏移延拓算子,结合互相关成像条件,可以得到双相介质弹性波固相与流相中的各分量偏移成像剖面。最后对模型使用该双相介质弹性波波场分离的逆时偏移方法进行偏移成像试算并取得成功,效果较常规双相介质弹性波逆时偏移成像效果有了明显提升。

海上拖缆双源随机激发地震混合采集及波场分离

海上拖缆多震源混合采集技术因其能提高采集密度和覆盖次数而在国外得到发展和应用,但在国内尚处于研究和试验阶段。这里结合国内实施的海上拖缆双源随机激发地震混合采集试验的数据结果,阐述了多震源激发延迟时间的设置、多震源波场分离关键技术。首先基于多震源分离准则优选了拖缆双源随机激发延迟时间,并在南海进行了双源随机激发拖缆三维采集试验,获得了混合震源地震数据;然后利用混叠噪声在非炮域离散不相关的特点,在共偏移距域采用迭代多方向矢量中值滤波去噪,实现了混合数据的波场分离,得到了单炮记录。为了与常规采集效果对比,使用跟常规地震资料同样的处理流程和参数,进行了各种噪声压制及叠前时间偏移处理。与常规采集的资料处理结果对比表明,拖缆双源随机激发地震资料信噪比得到了提高,成像得到了改善,尤其是断面、断层阴影区、古近系地层和洼陷内幕结构成像改善较大。

全方位倾角道集反射波场分离及成像技术的应用

随着“两宽一高”采集、处理技术的普及,局部角度域叠前深度偏移产生的全方位倾角道集中保留了反射波、绕射波、回折波等波场的倾角和方位角信息,且在全方位倾角道集中不同地震波场更易于识别和区分,为叠前反射波场分离和成像提供了基础。根据理论模型正演的全方位倾角道集中反射波能量明显强于其他波场能量的特性,以及反射波与绕射波等其他波场走时上的特征差异,制定了从实际数据的叠前全方位倾角道集中分离反射波场的流程,将波场分离后的叠前全方位倾角道集叠加成像,提高了目标区的成像质量。将该技术应用于哈萨克斯坦M工区三维实际数据,结果表明,应用全方位倾角道集叠前反射波场分离和成像技术之后,探区西部破碎带的断层成像更清晰,明显提高了成像质量,为该区精细构造解释及地质研究奠定了基础。

基于滤波处理的地震散射波分离方法研究综述

在地震勘探中,由于地下结构错综复杂,多尺度非均匀的地质体常会形成包含反射波、散射波等在内的复杂的地震波场。传统的成像方法一般只考虑反射波场,忽略了散射波场,这使得细小结构无法准确成像,从而影响对复杂构造的识别。为了对小尺度构造进行准确的地震成像,要将散射波从地震波场中分离出来。在众多波场分离算法中,基于滤波的波场分离方法可以准确提取散射波,提高成像分辨率。本文调研和归纳多种基于滤波处理的地震散射波分离方法,围绕国内外学者在滤波处理波场分离方面的研究成果,总结各种方法的研究进展,并对比和分析各方法的分离效果,最后结合人工智能深度学习的研究趋势,对未来滤波处理散射波分离的发展方向进行展望。

一种多星分离的姿控联合仿真方法

现阶段仅依据多体动力学,难以准确分析和评估多星分离时含调姿过程的近远场分离过程。因此针对一箭多星任务的分离安全性设计需求,提出了一种姿控联合仿真方法,实现了近远场分离的实时调姿仿真。计算结果表明,该方法与专业弹道软件相比,计算误差不超过5%。同时为了进一步研究结构参数、动力学参数和调姿算法等变量对分离方案的影响,结合拉丁超立方采样和蒙特卡罗打靶法,优化了采样空间,从而可以快速分析变量偏差、采样方式对不同分离工况的影响,进而准确判定分离方案的安全性。该方法实现了参数的自动化设置,可有效提高仿真效率,能为一箭多星发射任务的快速论证及分离安全性设计需求提供有力支撑。

方向行波场的偏移成像方法

弹性波快速成像方法一般是利用检波器波场中的反射P波和S波进行成像,在成像过程中,各方向的波场均参与成像,导致成像剖面产生干扰噪声,影响成像质量。为解决该问题,在检波器波场PS波成像方法的基础上改进,采用保幅的波场分离方法分离弹性波场,得到保幅的P波和S波,再分离沿不同方向传播的波场,利用改进的方向行波的转换波成像条件进行成像,在成像过程中,只利用传播方向相同的波场作互相关成像,避免其他传播方向的波场造成的影响。结果表明,该弹性波成像方法成像精度更高。

弹性波交错网格高阶有限差分法波场分离数值模拟

地震波中的弹性波传播会产生纵波和横波,所以用完全弹性波波动方程进行弹性波波场数值模拟时,只能得到纵横波耦合的混合波场。本文从P波波场为无旋场,而S波波场为无散场的思路出发,推出满足此条件的一阶速度—应力弹性波波场分离方程,并利用交错网格高阶有限差分法对波场分离方程进行数值模拟。模拟实例表明,此方法不但成功地将P波波场和S波波场从混合波场中分离出来,而且这种方法的稳定性好、模拟精度高,可用于弹性波传播规律研究及地震资料处理。

VSP各向异性矢量波场分离方法研究及其应用

本文介绍了一种基于各向异性(TI)介质假设的非零井源距三维三分量VSP矢量波场分离方法。该方法将经过一次旋转的共炮点数据,使用非线性约束SQP算法反演求得检波点附近的各向异性Thomsen参数,根据介质的各向异性性质,计算每个波场(上、下行纵波和上、下行横波)的传播角度、慢度和极化矢量。在频率域使用正则化的最小广义逆算法求出每种波的傅里叶振幅分量,再反变换到时间域得到分离后的各种波场。通过对非零井源距三分量VSP模型试算、实际资料处理以及与各向同性参数反演矢量法结果对比分析,验证了该方法的可行性和优越性。

基于位场分离与延拓的视密度反演

由于目前计算机内存和速度的限制,在对大面积重力资料进行三维密度反演时,已有的反演方法很难奏效.文中提出了一种基于位场分离与延拓的视密度快速反演方法:首先应用场分离的切割法对平面上的重力场进行不同深度层源的切割分离;然后运用大深度向下延拓方法将各层的场延拓至相应的深度;最后反演出各深度层的密度.反演得到的密度是各深度层密度的近似分布,称为视密度反演.本反演方法克服了传统已有方法计算时间特别长、解稳定性差的缺点,在主频1.99 GHz的微机上,反演128×128×10个密度值的计算时间小于20 s,理论模型和实际资料的应用表明反演具有较好的效果.

场流分离理论的研究现状及发展趋势

场流分离是一种方便快捷的分析分离技术,它具有设备简单,应用广泛,效率高等优点。该文介绍了场流分离原理及理论,描述了场流分离设备的主要结构,着重讲述了电场流分离、热场流分离、沉降场分离、流场流分离的方法及应用。比较了不同场流分离技术的差异,展望了场流分离发展的方向。引用文献44篇。

VSP处理中标量波场分离方法比较分析

本文详细阐述了wave-by-wave波场分离方法的原理及其适用条件,并对几种常用的波场分离方法:f-k滤波、中值滤波、均值滤波的原理和优缺点做了简单介绍。用这四种方法分别处理了地面近零井源距VSP数据、地面三维VSP和海上三维VSP数据,并做了比较分析。结果表明,wave-by-wave波场分离方法较其他方法处理效果最优。