[發明專利]氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法及系統

有效

• 申請號: 202110966655.4
• 申請日: 2021-08-23
• 公開（公告）號: CN113655519B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 王建花;張金淼;王艷冬;盧雙疆;劉志鵬;牛聰;凌云;王清振
• 申請（專利權）人: 中海石油（中國）有限公司;中海石油（中國）有限公司北京研究中心
• 主分類號: G01V1/137
• 分類號: G01V1/137;G01V1/30;G01V1/28;G06F17/15
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

1.一種氣槍節流作用系數和氣體釋放效率參數獲取方法，其特征在于，包括：

測量海水及氣槍裝置的基本參數，根據所述基本參數獲得實測氣槍遠場子波；基本參數包括：海水溫度、海水密度、氣槍的工作壓強、氣槍的容積、氣槍的沉放深度和海水中的聲波速度；

根據所述基本參數，構建模擬氣槍遠場子波；

通過所述模擬遠場子波與所述實測遠場子波的能量相對誤差，建立粒子群優化算法適應度函數，獲取最優的節流常數、節流指數和氣體釋放效率。

2.如權利要求1所述參數獲取方法，其特征在于，所述根據所述基本參數獲得實測氣槍遠場子波，包括：在距離氣槍預設位置處放置水聽器，通過測量氣槍的近場子波，基于近場子波，根據測量的所述氣槍的沉放深度和所述海水中的聲波速度得到海水表面產生的虛反射，將所述近場子波與所述海水表面產生的虛反射疊加后得到所述實測氣槍遠場子波。

3.如權利要求1所述參數獲取方法，其特征在于，所述構建模擬氣槍遠場子波，包括：

根據所述氣槍的容積、所述節流常數和所述節流指數，獲取槍體的節流作用系數；

根據所述海水溫度和所述氣槍工作壓強，獲取氣槍槍體的初始溫度；

根據所述氣體釋放效率，獲取氣槍產生的氣泡在平衡狀態下氣泡內的摩爾質量；

由所述節流作用系數、所述初始溫度和所述摩爾質量，根據Ziolkowski的氣泡振動理論模型，得到隨時間變化的氣泡半徑，氣泡壁的運動速度和氣泡壁的加速度；

由所述氣泡半徑和所述氣泡壁的運動速度得到中間函數；

由所述中間函數以及所述海水密度、所述氣槍沉放深度和所述海水中的聲波速度，得出氣泡產生的壓力波及其虛反射；

由所述壓力波和所述虛反射，疊加合成所述氣槍遠場子波。

4.如權利要求1所述的參數獲取方法，其特征在于，所述通過所述模擬遠場子波與所述實測遠場子波的能量相對誤差，建立粒子群優化算法適應度函數：

式中，F_fitness為適應度函數，表示氣槍模擬的遠場子波與該氣槍的實測的遠場子波的能量相對誤差，τ₀表示節流常數，β表示節流指數，η表示氣體釋放效率，S(τ₀,β,η,jΔt)表示模擬遠場子波，W(jΔt)表示實測的遠場子波，遠場子波的單位均為bar.m，j＝1,2，……,N，N表示采樣點數，Δt為時間采樣間隔，單位為s。

5.如權利要求1所述的參數獲取方法，其特征在于，將所述節流常數、所述節流指數和所述氣體釋放效率定義為種群中粒子的位置，所述獲取最優的節流常數、節流指數和氣體釋放效率，包括：

粒子群初始化；

更新粒子速度；

由所述更新的粒子速度獲得更新的粒子位置；

由每個所述更新的粒子位置分別計算每個更新的粒子適應度值；

將所述更新后的每個粒子的適應度值與上一次迭代的粒子最優值進行比較：若當前的適應度值小于所述上一次迭代的粒子最優值，則粒子最優值更新為當前的適應度值，粒子最優值對應的位置更新為粒子當前對應的位置；反之，粒子最優值不更新，重新迭代；

將更新后的粒子群最優適應度值與上一次迭代粒子群的最優適應度值進行比較：若當前的粒子群最優適應度值小于所述上一次迭代粒子群的最優值，則粒子群的最優值更新為當前粒子群適應度值，粒子群的最優值對應的位置更新為當前對應的粒子群位置；反之，粒子群最優值不更新，重新迭代；

直到粒子群全部粒子最優適應度值達到預先設定的精度或迭代次數達到最大，結束；當前獲得的粒子群最優粒子位置所對應的三個參數，為最優的節流常數、節流指數和氣體釋放效率。

6.如權利要5所述的參數獲取方法，其特征在于，所述粒子群初始化，包括：初始化位置、初始化速度和初始化每個粒子的歷史最優位置和全部粒子的最優位置。