[发明专利]水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质

说明书

本发明公开一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质，属于特征提取领域、参数曲线拟合领域和参数反演技术领域。针对基于破损口光学图像特征的泄漏源检测方法存在定位速度慢、检出率低、误报率高等缺陷面，以水下输气管道破损口泄漏产生的气泡羽流为研究对象，基于水下气体扩散几何模型，气泡羽流从泄漏口扩散至水面的全周期尺度分布规律可被量化，从中降维解析得到溯源关键参数。综合利用气泡羽流运动形态模型，进行气泡羽流运动参数降维解析与水下气体扩散几何模型时空关联性拟合，提出波浪场中气泡羽流溯源参数反演方法，实现水下输气管道泄漏源参数准确获取。

技术领域

本发明属于特征提取领域、参数曲线拟合领域和参数反演技术领域，更具体地，涉及一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质。

背景技术

水下输气管道担负着海底油气集输的重要任务，它的安全、可靠运行直接关系到海上油田正常生产和海洋生态环境安全。由于工作环境复杂，条件恶劣，水下输气管道存在较大损伤泄漏风险。因此，开展水下输气管道泄漏溯源技术的研究工作，对诊断险情、快速维修，保障水下输气管道的安全可靠运行具有重要意义。从管道破损口泄漏的气体，夹带海水向上运动形成气泡羽流。气泡羽流具有不可避免、存活时间长、难以模仿等特点[3]。由于湍流和管道压力的影响，羽流中气泡的密度、压缩率等参数与海水和其他类型水下气泡有明显不同。因此，在其瞬时光学图像中包含着丰富的流场空间结构及流动特征信息。

发明内容

提供了本发明以解决现有技术中存在的上述问题。因此，需要一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法、装置及介质，以解决水下管道破损口气体泄漏参数直接获取难度大，精度低的问题。基于水下气体扩散几何模型，气泡羽流从泄漏口扩散至水面的全周期尺度分布规律可被量化，从中降维解析得到溯源关键参数，为流场环境下管道气体泄漏溯源提供精准定位线索。

根据本发明的第一方案，提供了一种水下输气管道泄漏源动态参数反演方法，所述方法包括：

根据气泡速度点集和气泡半径点集，得到气泡粒子速度曲线和气泡速度半径曲线，并由速度微分方程(1)和半径微分方程(2)绘制速度和半径参数的理论曲线，对绘制的两个理论曲线分别进行参数拟合；

其中，v_b为气泡粒子速度，v_L为波浪速度，R为气泡半径，ρ₁为常数，P为破浪场中广义压力，t为扩散时间，τ为时间，C_d为阻力系数，Re为雷诺系数，z是流体运动粘滞系数；；

其中，ρ_g为气泡密度，R为气泡半径，N为普适气体常量与气体摩尔质量的比值，t_g为水温，σ为液体表面张力系数，P为破浪场中广义压力，

通过曲线匹配的方式对气泡受力情况进行推导，得到压强分布规律方程(3)；

P(x,y,τ)＝-gρ₁+Aρ₁kce^kzcosk(x-cτ)+P_atm   (3)

其中，c为波速，k为波数，H为波高，g为重力加速度，ρ₁为常数，P_atm为水面处标准大气压；

根据压强分布规律方程(3)确定压力场的初始值，不断迭代修正，得到水下输气管道泄漏源参数，所述水下输气管道泄漏源参数包括泄漏的气体达到水平面所需要的时间t和利用气体扩散水平迁移距离L中的一种及其组合。

根据本发明的第二方案，提供了一种水下输气管道泄漏源动态参数反演装置，所述装置包括处理器，所述处理器被配置为：