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基于贝叶斯单源域领域泛化算法的天然气管道故障智能诊断

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天然气工业 2024年第9期44卷 27-37页

作者：董宏丽商柔汪涵博王闯陈双庆管闯东北石油大学三亚海洋油气研究院东北石油大学人工智能能源研究院黑龙江省网络化与智能控制重点实验室东北石油大学石油工程学院

基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝... 详细信息

基于深度学习算法的故障智能诊断模型已被广泛应用于天然气管道运输安全领域,然而管道通常处于准稳态,使得训练集中的故障样本量受限。为此,针对天然气管道故障诊断中因训练集故障样本量有限,导致难以准确诊断的问题,提出了一种基于贝叶斯单源域领域泛化(BSDG)算法,部署了一种攻击防御策略,通过在攻击阶段明确伪目标域增强路径,并在防御阶段引导模型参数的后验分布向伪域样本得分更高的方向调整,增强模型在面对不同域扰动时的适应性和鲁棒性。研究结果表明:(1)基于贝叶斯网络建立的非定向攻击模型确保伪域样本既保留了与源域的相关性,又引入了足够的域差异来模拟潜在的目标域,由此提升了多源域和单源域设置下的领域泛化诊断准确率;(2)测试结果显示,BSDG算法在多源域泛化任务及两项单源域泛化任务中,相较于性能最优的对比算法,其准确率分别提高了9.79%、5.09%和27.98%;(3)裕度差异损失通过在学习决策边界的过程中引入不确定性,令分类器可以灵活且有效应对频繁的分布变化,显著性测试结果表明BSDG算法在多数场景下显著优于先进对比算法;(4)贝叶斯神经网络通过在权重上引入不确定性,有效提升了BSDG算法的泛化稳定性。结论认为,BSDG算法通过使用基于贝叶斯推理的攻击防御策略,有效扩展了源域模型的决策边界,解决了实际场景数据匮乏导致的深度神经网络泛化能力差的问题,为样本受限情形下的天然气管道故障诊断模型设计提供了理论支撑。

关键词：天然气管道故障智能诊断迁移学习贝叶斯神经网络小样本问题泛化能力

重放攻击下多智能体系统H_(∞)一致性PID控制

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控制理论与应用 2024年第4期41卷 658-666页

作者：宋金波董宏丽申雨轩侯男东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学人工智能能源研究院黑龙江大庆163318 东北石油大学黑龙江省网络化与智能控制重点实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025

本文针对一类带有加性噪声和乘性噪声的离散多智能体系统,研究重放攻击下多智能体系统的H_(∞)一致性比例-积分-微分(PID)控制问题.首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对智能体的状态进行有效估计,观测器设计过程中考虑了系统测... 详细信息

本文针对一类带有加性噪声和乘性噪声的离散多智能体系统,研究重放攻击下多智能体系统的H_(∞)一致性比例-积分-微分(PID)控制问题.首先,根据智能体的测量输出设计状态观测器,对智能体的状态进行有效估计,观测器设计过程中考虑了系统测量输出从传感器传输到观测器过程中受到重放网络攻击的影响.然后,利用智能体与其邻居智能体的估计状态差设计PID控制器.利用李雅普诺夫稳定性理论和代数图论,证明在该控制策略下,多智能体系统在重放攻击存在的情况下达到预期的H_(∞)性能指标.最后,利用线性矩阵不等式(LMI)方法求解观测器和控制器增益,利用数值仿真验证了所设计的观测器和PID控制器的有效性.

关键词：多智能体重放攻击 PID控制 H_(∞)性能观测器

基于线性贝叶斯和改进的典型相关分析法的地震岩石物理反演

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地球物理学报 2024年第1期67卷 332-346页

作者：曹亚梅周辉于波王玲谦油气资源与工程全国重点实验室 CNPC物探重点实验室中国石油大学(北京)北京102249 中国石油大学(北京)理学院北京102249 东北石油大学地球科学学院大庆163318

岩石物理反演作为一种直观的定量解释手段,是储层表征的一个重要研究课题,其中岩石物理模型是联系储层物性参数与弹性参数的桥梁.传统岩石物理反演往往需要在井位处校准岩石物理模型,而在地下介质复杂时,常规的岩石物理模型难以准确描... 详细信息

岩石物理反演作为一种直观的定量解释手段,是储层表征的一个重要研究课题,其中岩石物理模型是联系储层物性参数与弹性参数的桥梁.传统岩石物理反演往往需要在井位处校准岩石物理模型,而在地下介质复杂时,常规的岩石物理模型难以准确描述二者之间的关系,极大地影响了岩石物理反演的准确性.为降低岩石物理模型校准带来的误差,本文引入改进的典型相关分析(BP-CCA)法来构建储层物性参数与弹性参数之间的统计岩石物理关系,从而获得地下储层物性参数的空间展布信息.此外,该方法采用线性贝叶斯理论从叠前地震数据反演得到纵、横波速度及密度等弹性参数,具有较高的反演精度和计算效率.本文对提出的方法进行了合成数据实验和实际数据应用测试.结果表明,该方法可实现对储层参数的准确刻画,验证了其可靠性.

关键词：储层识别地震反演岩石物理统计分析

基于改进经验小波变换的海洋平台结构模态参数自动识别方法

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振动与冲击 2024年第7期43卷 196-204页

作者：冷建成刁凯欣庞哲冯慧玉东北石油大学机械科学与工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学三亚海洋油气研究院海南三亚572025

针对经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform,IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的... 详细信息

针对经验小波变换(empirical wavelet transform,EWT)方法在处理低信噪比信号中频谱分割边界容易产生误判的问题,提出了一种改进经验小波变换(improved empirical wavelet transform,IEWT)的结构模态参数自动识别方法。首先计算信号的互功率谱矩阵,采用奇异值分解(SVD)及尺度空间(SSPP)方法确定频谱的分割边界,将信号分解为若干固有模态函数(IMF)分量,再结合随机减量技术(RDT)和希尔伯特变换(HT)实现模态参数的自动识别。使用IEWT方法对自由振动响应信号及ASCE Benchmark模型信号进行模态参数识别,并分别与EWT方法、基于自回归功率谱的经验小波变换(AR-EWT)方法及小波变换(WT)方法进行对比,结果表明IEWT方法能够自适应确定频谱分割边界,对结构的频率及阻尼比等模态参数具有较高的识别精度;进一步将该方法应用到实验室海洋平台模型的模态参数识别中,证明该方法可用于复杂噪声环境下的低频结构的模态参数识别。

关键词：经验小波变换(EWT) 奇异值分解(SVD) 尺度空间模态参数自动识别海洋平台

超亲水水下超疏油复合不锈钢网的制备及在油水分离中的应用

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化工进展 2024年

作者：付沅峰范振忠臧鑫仝其雷刘金刚东北石油大学提高油气采收率教育部重点实验室东北石油大学环渤海能源研究院

采用聚多巴胺（PDA）涂覆策略，将聚乙烯醇（PVA）与戊二醛（GA）反应后形成的交联网格结构与凹凸棒石（APT）、二氧化钛纳米颗粒(TiO2)共混后，黏附在不锈钢网表面。成功制备了超亲水/水下超疏油PTAS复合网膜。通过优选反应条件，对不... 详细信息

采用聚多巴胺（PDA）涂覆策略，将聚乙烯醇（PVA）与戊二醛（GA）反应后形成的交联网格结构与凹凸棒石（APT）、二氧化钛纳米颗粒(TiO2)共混后，黏附在不锈钢网表面。成功制备了超亲水/水下超疏油PTAS复合网膜。通过优选反应条件，对不锈钢网的表面润湿性进行了优化。采用FTIR、XRD、SEM对网膜表面的官能团、化学结构及微观形貌进行了表征，评价了其润湿性、化学稳定性、油水分离性能、重复利用性及抗油污性能。结果显示：当聚多巴胺溶液浸泡时间为12h，聚乙烯醇浓度为0.03g/mL，凹凸棒石粉加量为0.02g/mL，二氧化钛纳米颗粒加量为0.01g/mL时，PTAS网在空气中水相接触角为0°，水下正己烷、二氯甲烷、汽油、煤油、柴油的接触角均大于154°，具有优秀的热稳定性及化学稳定性，对五种油水混合物的分离效率均高于99%，通量最高可达21156L/(m2·h)。经过20次循环实验后，分离效率仍高于97.2%，通量衰减小于10%，表现出优秀的重复利用性。从化学反应与物理受力的角度，结合改进的Young?s、Cassie方程和Young-Laplace方程，对PTAS复合不锈钢网的抗油污性能、润湿改性和油水分离的机理进行了分析。

关键词：特殊润湿性油水分离膜毛细管力重复利用性

铜锌双金属催化剂在电化学还原CO_(2)领域的研究进展

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石油学报（石油加工） 2024年第5期40卷 1300-1312页

作者：苑丹丹尹国庆毛国梁张云龙东北石油大学化学化工学院黑龙江大庆163318 东北石油大学石油与天然气化工省重点实验室黑龙江大庆163318

电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点... 详细信息

电化学还原CO_(2)(CO_(2)ER)不仅能够实现CO_(2)的资源化利用,生产出高附加值化学品,同时也有助于推动绿色低碳发展,实现可持续发展。在CO_(2)ER领域,相较于单金属催化剂,双金属催化剂特别是Cu-Zn双金属催化剂,因其经济环保、活性位点丰富及电子结构可调等特性备受关注,这些优点使其在C—C偶联形成多碳(C2+)产物的过程中具有显著优势。综述了Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER领域的研究进展,归纳了界面协同效应、表面吸脱附和界面缺陷等因素影响CO_(2)ER过程中的电子转移或电子-质子耦合机制,进而揭示其催化生成不同还原产物的反应机理。此外,针对Cu-Zn双金属催化剂在CO_(2)ER生成特定产物过程中的性能进行分类讨论,重点探讨催化剂的制备方法以及电解池的类型对催化剂性能的影响。最后,就CO_(2)ER领域催化剂在活性、稳定性及产物选择性等方面所面临的挑战进行展望。

关键词：双金属催化剂铜-锌双金属 CO_(2) 电催化剂电化学还原

基于MobileNetV2的岩石薄片岩性识别

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第4期54卷 1432-1442页

作者：王婷婷黄志贤王洪涛杨明昊赵万春东北石油大学电气信息工程学院黑龙江大庆163318 东北石油大学黑龙江省网络与智能控制重点实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318

岩石薄片的岩性识别是地质分析中不可或缺的一环,其精准度直接影响后续地层岩石种类、性质和矿物成分等信息的确定,对于地质勘探和矿产开采具有重要意义。为了快速准确地识别岩性,本文提出了一种改进的MobileNetV2轻量化模型,通过选取5... 详细信息

岩石薄片的岩性识别是地质分析中不可或缺的一环,其精准度直接影响后续地层岩石种类、性质和矿物成分等信息的确定,对于地质勘探和矿产开采具有重要意义。为了快速准确地识别岩性,本文提出了一种改进的MobileNetV2轻量化模型,通过选取5种岩石类型共3 700张岩石薄片图像进行岩性识别。在MobileNetV2的倒残差结构中嵌入坐标注意力机制,融合图像中多种矿物的全局特征信息。此外,改进MobileNetV2中的分类器,降低模型的参数量和计算复杂度,从而提高模型的运算速度和效率,并采用带泄露线性整流函数(leaky rectified linear unit, Leaky ReLU)作为激活函数,避免网络训练中的梯度消失问题。实验结果表明,本文提出的改进后的MobileNetV2模型大小仅为2.30 MB,在测试集上的精确率、召回率、F_(1)值分别为91.24%、90.18%、90.70%,具有较高的准确性,相比于SqueezeNet、ShuffleNetV2等同类型的轻量化网络,分类效果最好。

关键词：岩石薄片图像轻量化神经网络 MobileNetV2 坐标注意力机制岩性识别

深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规律

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石油与天然气地质 2024年第1期45卷 1-14页

作者：曾联波巩磊宿晓岑毛哲中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室北京102249 东北石油大学环渤海能源研究院河北秦皇岛066004

天然裂缝是深层-超深层致密储层的有效储集空间和主要渗流通道,影响着致密储层油气的运移、富集、单井产能、开发方式及开发效果。通过对近年来致密储层裂缝研究成果总结和文献综述,分析了深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规... 详细信息

天然裂缝是深层-超深层致密储层的有效储集空间和主要渗流通道,影响着致密储层油气的运移、富集、单井产能、开发方式及开发效果。通过对近年来致密储层裂缝研究成果总结和文献综述,分析了深层-超深层致密储层天然裂缝分布特征及发育规律。将致密储层天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4个级别。不同尺度裂缝分布具有幂律分布的特点,裂缝尺度越大,数量越少;裂缝尺度越小,数量越多。大、中尺度裂缝主要起渗流作用,小尺度裂缝主要起渗流和储集作用,而微尺度裂缝主要起储集作用。在地层埋藏过程中的应力体制演化决定了不同时期天然裂缝的类型、产状及其力学性质;构造应力大小、岩石力学层的力学性质和厚度差异控制了多尺度裂缝的形成分布及其发育程度。构造变形导致不同构造部位的局部应力和应变分布产生差异,增强了裂缝发育的非均质性。逆冲断层通过控制其上盘地层变形控制了“裂缝域”的分布规律;走滑断层的组合样式、活动方式和岩石力学层共同控制了相关裂缝的三维空间展布。裂缝形成演化过程中的开启-闭合规律决定了裂缝的储集空间,记录了裂缝有效性的演化历史。

关键词：断裂带结构有效性演化天然裂缝多尺度裂缝致密储层深层-超深层

珠江口盆地文昌B凹陷输导层非均质性及油气运移路径模拟

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中国矿业大学学报 2024年第4期53卷 808-826页

作者：危莉霞王海学刘志达陈林胡慧婷唐明李俊东北石油大学地球科学学院黑龙江大庆163318 东北石油大学断裂控藏实验室黑龙江大庆163318 东北石油大学多资源协同陆相页岩油绿色开采全国重点实验室黑龙江大庆163318 中海石油(中国)有限公司湛江分公司广东湛江524057 中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430070

碎屑岩地层普遍具有非均质性,在剖析文昌B凹陷基础地质资料的基础上,通过对研究区岩心-微观-测井等多尺度分析,认识输导层非均质性特征,查明输导层内有效储集岩类型,以文昌B凹陷恩平组二段输导层为例,构建非均质性输导层三维地质模型,... 详细信息

碎屑岩地层普遍具有非均质性,在剖析文昌B凹陷基础地质资料的基础上,通过对研究区岩心-微观-测井等多尺度分析,认识输导层非均质性特征,查明输导层内有效储集岩类型,以文昌B凹陷恩平组二段输导层为例,构建非均质性输导层三维地质模型,实施油气运移路径定量模拟,探究非均质性输导层中油气运移路径的展布特征.研究结果表明:根据砂岩岩心相、岩石学特征、物性、孔隙类型及成岩作用等方面的差异性,非均质性砂岩输导层可划分为贫塑性颗粒砂岩、富塑性颗粒砂岩、钙质砂岩3类岩石相,其中贫塑性颗粒砂岩因具有相对较好的孔隙结构、物性、含油气性等为输导层中的有效储集岩.在此基础上,建立了考虑输导层非均质性的三维地质模型,结合流体动力条件、烃源岩条件和成藏期古构造,开展关键成藏期油气运移过程模拟,揭示了文昌B凹陷恩平组二段烃类自凹陷中心向北西向和北东向的构造高部位发生侧向运移的过程中,在北部斜坡区发生局部聚集,形成整体呈现弥散状的小型油气聚集.

关键词：输导层非均质性岩石相三维地质模型油气运移路径