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水下重磁探測系統研發及理論探索

  • 作者：編者:陳潔|責編:萬群霞
  • 出版社：科學
  • ISBN：9787030744708
  • 出版日期：2023/06/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：616
人民幣：RMB 548 元      售價：元
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內容大鋼
    本書是國家重點研發計劃「深水油氣近海底重磁高精度探測關鍵技術」項目（2016YFC0303000）研究成果和中國地質調查成果，主要描述了研製水下動態重力測量和水下三分量磁力測量的設備系統，探索水下重磁測量的技術體系，建立水下重磁理論，利用近海底的重力測量和三分量磁力測量成果構建區域的三維立體重磁場，可以解決深水及複雜油氣構造、超深水和極地等環境下油氣勘探與開發等問題。本書不但能夠提供認識海洋的地球物理依據，獲得海洋地球物理環境中重力場、磁場的基礎數據，而且為海洋地質研究、深水及複雜油氣構造環境下的油氣勘探開發等領域提供了更加高效、精準的探測手段。
    本書可供海洋地球物理和海洋地球物理環境、透明海洋等大數據、海洋地球科學，以及海洋地質、深水及複雜油氣構造環境下油氣勘探開發等領域的工程技術人員和專家學者參考使用。
作者介紹
編者:陳潔|責編:萬群霞
    陳潔，女，二級教授級高級工程師，中國科學院地質地球物理研究所理學博士學位，固體地球物理專業。中國地質大學(武漢)、海軍工程大學、中山大學兼職教授，博導，中國地球物理相關的安全和信息委員會的委員或理事。全國海洋地球物理學科學傳播專家團隊副團長，廣東省科普大使。「十三五」國家重點研發計劃「深水油氣近海底重磁高精度探測關鍵技術」項目長。     1984年一1988年6月，江漢石油學院任教，開設並主講「地震地層學」，獨立開課，系優秀教師，教學評議連續兩年為物探系及江漢石油學院前茅。     1988年7月-2002年勝利油田工作15年，發現濱南、利津深層油田，上報控制儲量近5000萬噸，成功部署探井百余口，相應成果獲得中國石油化工集團公司「科學技術進步獎」一等獎。     2003年，作為特殊引進人才，調入國土資源部廣州海洋地質調查局，帶隊國家「863」計劃國家重大項目「深水油氣綜合地球物理採集處理及聯合解釋技術」課題，首次構建了深水油氣調查勘探的技術框架，建立「海域石油和天然氣地球物理調查規範」，形成一系列擁有自主知識產權的技術成果，「深水油氣地球物理綜合調查技術及其應用」獲得中國海洋咨詢協會與國家海洋局頒發的「海洋工程技術進步」一等獎，編製的南海重力測量圖件、磁力測量圖件收錄于《南海地球物理圖集》，並且入選了中國地質學會「新一代高精度南海地質地球物理圖系編製」項目2016年度十大地質科技進展。
目錄
前言
第一章  海洋環境的重磁場響應及其對測量的影響
  第一節  海洋介質的物理屬性與運動理論
    一、海洋介質的物理屬性
    二、海洋介質運動的基本理論
  第二節  海洋介質多尺度時空運動重磁場響應的基本理論
    一、重力場響應理論
    二、磁場響應理論
    三、重力場響應的計算方法
    四、磁場響應計算方法
  第三節  海浪的模擬模擬
    一、海浪描述的基本參數
    二、海浪頻譜
    三、海浪的模擬模擬方法
    四、海浪的模擬模擬實驗
  第四節  基於海浪模型的磁力響應特徵
    一、海浪磁力響應的計算方法
    二、靜態測量狀態下海浪的磁力響應特徵
    三、動態測量狀態下海浪的磁場響應特徵
    四、海浪影響的消除方法
第二章  海洋水下位場轉換理論與方法技術
  第一節  穩定向下延拓的方法
    一、波數域迭代法
    二、泰勒級數迭代法
    三、水平導數迭代法
    四、3階Adams-Bashforth公式法
    五、等效源法
    六、穩定向下延拓演算法模型試驗
  第二節  約束向下延拓演算法研究
    一、約束延拓原理
    二、約束向下延拓演算法模型實驗
    三、曲面延拓模型實驗
  第三節  延拓前各項校正
    一、正常場校正
    二、高度校正
    三、測點自由空間的重力異常
    四、中間層校正
    五、水體校正
第三章  水下動態重力測量系統
  第一節  概述
  第二節  捷聯式重力儀測量的數學模型及誤差
    一、捷聯式重力測量的數學模型
    二、水下重力測量的誤差模型
    三、重力感測器誤差的特性分析
    四、姿態測量誤差的特性分析
    五、系統位置誤差的影響分析
    六、速度誤差的影響分析
    七、加速度誤差的影響分析
    八、時間同步誤差的影響
    九、偏心改正誤差的影響

    十、誤差分配
  第三節  設計方案
    一、功能
    二、總體設計框圖
    三、組成
    四、重力儀對外介面
  第四節  重力儀結構設計
    一、設計原則
    二、相關規定
    三、IMU組件結構設計
    四、感測器箱溫控部分結構設計
    五、電氣箱結構設計
    六、空氣環境工作條件下外溫控結構設計
    七、系統整體裝配關係
    八、介面部分結構設計
    九、結構設計確認方法
  第五節  系統熱分析
    一、熱分析目標
    二、系統結構布局
    三、設備在水面工作狀態的熱分析模擬
    四、設備在水下工作狀態的熱分析模擬
  第六節  電氣系統設計
    一、電氣功能模塊的劃分
    二、數據採集與導航電腦
    三、二次電源組件
  第七節  軟體設計
    一、FPGA軟體及固件設計
    二、數據記錄軟體設計
    三、數據處理軟體
  第八節  水下重力測量演算法設計
    一、演算法設計
    二、SINS/DVL組合導航運算
  第九節  關鍵技術解決方案
    一、水下動態重力儀的環境適應性改進
    二、水下高精度測速定位和垂直加速度測量技術
    三、捷聯式重力測量數據處理方法
  第十節  水下動態重力測量系統質量保證計劃
    一、可靠性方案
    二、維修性方案
    三、綜合保障方案
    四、測試性方案
    五、安全性措施
    六、環境適應性方案
    七、標準化方案
    八、電磁兼容性方案
    九、人-機-環設計
  第十一節  捷聯式水下動態重力測量系統試驗
    一、湖泊試驗
    二、海上試驗
第四章  水下三分量磁力測量系統

  第一節  概述
  第二節  技術方案
    一、磁通門感測器技術研究
    二、磁通門感測器誤差補償技術研究
    三、載體磁干擾補償技術研究
    四、高精度磁力儀採集控制記錄系統研製
    五、主要器件選用計劃
  第三節  詳細技術設計
    一、基架結構
    二、磁通門感測器
    三、數采通信模塊
    四、串口轉網口模塊
    五、上位機設計及使用
  第四節  水下三分量磁力儀的定位定向方法
    一、坐標系與坐標轉換
    二、水下自主無源定位
    三、水下初始對準
  第五節  三分量磁力儀的捷聯姿態測量系統的姿態演算法研究
    一、水下姿態計算
    二、姿態測量系統試驗研究
    三、室內外試驗姿態演算法驗證
    四、結論
  第六節  水下三分量磁力探測系統的軟體設計與開發
    一、軟體需求
    二、運行環境
    三、三分量磁力測量軟體系統設計
  第七節  方案評價及風險分析
  第八節  水下三分量磁力探測系統的質量範圍
  第九節  水下三分量磁力測量系統的試驗驗證
    一、水布埡湖試
    二、海上試驗
第五章  深水重磁勘探載體系統
  第一節  概況
    一、概述
    二、關鍵技術
  第二節  技術要求
    一、工作原理
    二、工作過程
    三、基本技術指標
  第三節  流體動力特性數值模擬
    一、數值水洞技術簡介
    二、利用數值水洞進行黏性類流體動力參數數值模擬的方法
    三、附加質量數值模擬方法
  第四節  航行器外形及主要參數
    一、流體動力外形
    二、主要外形參數
  第五節  網格模型
  第六節  計算結果及分析
    一、坐標系定義
    二、參數定義

    三、計算結果及數據處理
  第七節  系統組成
  第八節  拖體結構設計
    一、總體設計
    二、定深拖體
    三、探測拖體
    四、定深拖體密封艙
    五、探測拖體密封艙
    六、重力儀密封艙
    七、磁力儀密封艙
  第九節  電控系統
    一、總體電控系統設計
    二、母船設備
    三、密封艙電氣連接與組成
    四、供電系統
    五、輕質複合纜與電滑環
  第十節  感測器選型
    一、離底高度計
    二、深度感測器
    三、姿態儀
    四、多普勒測速儀
    五、光信標與無線電信標機
    六、聲學釋放器和甲板單元
  第十一節  舵機設計
    一、舵機整體結構
    二、零部件設計選型
    三、控制模塊
  第十二節  拖曳運動模擬
    一、拖曳運動模擬目的
    二、多學科聯合模擬方法
    三、拖體流體參數計算
    四、纜索建模方法
    五、拖體受力分析
    六、拖曳系統多體動力學建模
    七、拖體受到的流體動力計算
    八、探測拖體的設計
    九、探測拖體的控制律
    十、拖曳運動多學科聯合模擬模型
    十一、模擬步長選取
    十二、模擬試驗規劃
    十三、模擬試驗結果
    十四、試驗數據分析
    十五、系統評估及設計建議
  第十三節  測試試驗
    一、實驗室檢測的基本方案
    二、通用測試
  第十四節  六性設計要求
    一、可靠性設計
    二、可維修性設計
    三、安全性設計

    四、環境適應性設計
    五、測試性設計
    六、保障性設計
  第十五節  工藝設計要求
    一、工藝文件的編製原則
    二、主要工藝流程
    三、主要工藝方法
    四、主要檢測、試驗項目和實施方案
    五、生產本產品需增添的主要設備
    六、產品的工藝質量保證措施和特殊的安全、環保措施
    七、關鍵工序的工藝措施
    八、工藝準備完成的形式和要求
    九、工藝文件的標準化、通用化要求
    十、工藝資料的管理和歸檔要求
  第十六節  標準化設計
    一、尺寸
    二、結構
    三、熱設計
    四、電氣元件
    五、屏蔽
    六、印製板
    七、電源
    八、安全
    九、介面
    十、互換性
    十一、環境條件
  第十七節  水池測試
    一、試驗性質與目的
    二、試驗過程
    三、試驗結果
  第十八節  湖上試驗
    一、試驗性質與目的
    二、試驗過程
    三、試驗結果
    四、試驗結論
第六章  近海底重磁探測海上測試
  第一節  近海底重磁探測海上試驗方案
    一、測試性質和目的
    二、測試內容
    三、設備狀態與指標
    四、海上測試區域
    五、實施時間
    六、海上測試方法與步驟
    七、測試結果
    八、海上測試安全
  第二節  近海底重磁探測海上試驗規程
    一、範圍
    二、引用與參考文件
    三、總則
    四、海上作業

    五、數據資料整理
  第三節  第一次海上近海底重磁探測試驗
    一、探測性質與目的
    二、探測整體情況
    三、探測結果
  第四節  第二次海上近海底重磁探測
    一、探測性質和目的
    二、探測整體情況
    三、探測結果
第七章  近海底重磁場數據處理解釋
  第一節  水上載體高解析度磁測數據的去噪方法
    一、水上高解析度磁測數據的去噪方法
    二、磁力測量系統誤差來源
    三、全最小二乘求解演算法
    四、隨機磁干擾補償與校正
    五、姿態坐標系與磁場坐標系的歸一化
    六、載體磁干擾補償技術研究
  第二節  水下重磁數據校正技術研究與軟體開發
    一、水下重磁測量影響因素分析
    二、水下重力數據的整理和校正
    三、水下磁測三分量數據校正
    四、水下重磁數據校正軟體研發
    五、重力數據校正項目的實現
    六、磁力數據校正項目的實現
  第三節  地磁日變校正方法研究與模型構建
    一、地磁台站日變觀測數據分析
    二、定性規律分析
    三、定量規律分析
    四、地磁日變校正方法研究
    五、數據測試分析
  第四節  重磁弱信號提取與增強方法研究
    一、弱信號提取方法
    二、構造增強技術
  第五節  重磁界面反演方法研究
    一、複雜構造區三維變密度約束反演
    二、變磁性界面迭代反演
    三、全球海表與海底主磁場分佈特徵及兩者之間的差異性
  第六節  海試數據整理與處理試驗
    一、海試數據的總體情況
    二、重力數據整理與處理
    三、海試三分量磁數據整理與處理
第八章  數據分析評估與應用
  第一節  數據質量評價的誤差分析
    一、近海底重磁各項誤差分析與改正
    二、近海底重磁測量數據濾波技術分析
  第二節  近海底重磁測量數據內符合質量評估
    一、交叉點不符值質量評估
    二、重複測線質量評估
  第三節  近海底重磁測量數據的外符合質量研究
    一、球面解向上延拓模型

    二、考慮地形高一階項影響的延拓模型
    三、基於移去-恢復技術考慮地形效應的延拓模型
    四、基於超高階位模型考慮地形改正的延拓模型
    五、基於點質量方法顧及地形效應的延拓模型
    六、數值計算與分析
  第四節  近海底海洋重磁實測數據評估
    一、2018年近海底重磁實測成果數據分析與質量評估
    二、2019年近海底重磁實測成果的數據質量評估
  第五節  近海底重磁探測數據的應用
    一、近海底重磁探測數據一
    二、近海底重磁探測數據二
主要參考文獻

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