(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211185896.6 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 中国石油大 学 （华东） 地址 266580 山东省青岛市黄岛区长江西 路66号 (72)发明人 刘增凯　陈琦　韩忠昊　史学伟　 马强　蔡宝平　张彦振　纪仁杰　 刘永红　 (74)专利代理 机构 青岛智地领创专利代理有限 公司 37252 专利代理师 王鸣鹤 (51)Int.Cl. G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06N 7/00(2006.01) (54)发明名称 一种海洋石油钻井溢油风化定量评估系统 及评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种海洋石油钻井溢油风化 定量评估系统及评估 方法， 属于海洋石油工程技 术领域， 用于溢油风化定量评估， 评估系统包括： 遥感卫星监测子系统、 环境监测子系统、 信号处 理子系统、 数据收集与分析子系统和可视化分析 子系统； 评估 方法包括： 气象数据的收集与处理， 输入溢油数据， 建立参数模型， 确定条件概率表 和各个变量的先验概率， 获得条件概率表； 实时 数据的采集与处理， 提取信息， 建立结构 模型， 建 立海洋石油钻井 溢油风化的静态贝叶斯网络， 根 据转化动态贝叶斯网络时间片与时间片间的条 件概率表， 海洋石油钻井 溢油风化的静态贝叶斯 网络拓展为动态贝叶斯网络 。 权利要求书5页 说明书13页 附图5页 CN 115271560 A 2022.11.01 CN 115271560 A 1.一种海洋石油钻井溢油风化定量评估系统， 其特征在于， 包括： 遥感卫星监测子系 统、 环境监测子系统、 信号处 理子系统、 数据收集与分析子系统和可视化分析子系统； 所述遥感卫星监测子系统包括遥感卫星模块、 图像预处理模块、 图像增强模块和信息 提取模块， 遥感卫星模块 实时监测浮油位置、 油膜面积和扫海面积， 图像预 处理模块对遥感 影像进行预处理， 图像增强模块提高图像的分辨率和清晰度， 信息提取模块识别、 提取油膜 特征； 所述环境监测子系统包括温度传感器、 盐度传感器、 风速风向传感器和太阳辐射传感 器， 环境监测子系统监测海面温度、 盐度、 风速风向以及太阳辐射强度； 所述信号处理子系统包括通讯模块和信号处理模块， 通讯模块接收遥感卫星监测子系 统和环境监测子系统发送的数据信息， 信号处理模块将通讯模块接收到的信号转换为电信 号， 得到溢油条件和环境条件的实时信息； 所述数据收集与分析子系统， 包括数据获取与分析模块、 概率信 息生成与 更新模块、 运 算分析模块和 风化定量评估模块， 数据获取与分析模块从气象数据库收集风速风向、 海水 温度和盐度数据， 将数据同化成本系统所需要的格式， 概率信息生成与更新模块接 收信号 处理模块和数据获取与分析模块发送的数据， 并将数据用于概率信息生成、 跟踪和贝叶斯 更新， 运算分析模块汇总 各风化过程影响因素 的概率信息， 风化定量评估模块读取运算分 析模块汇总的概 率信息， 进行海洋 石油钻井溢油风 化的实时定量评估； 所述可视化分析子系统包括通讯模块、 信息转化模块和显示器， 接收数据收集与分析 子系统输出的信息， 将表面残余油量、 蒸发量、 生物降解量、 光氧化量、 溶解量和含 水率信息 转化为图片或者动画显示在显示器上。 2.一种海洋石油钻井溢油风化定量评估方法， 采用如权利要求1所述的一种海洋石油 钻井溢油风 化定量评估系统， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 气象数据的收集与处理， 根据气象数据库， 从ERA5中读取风速风向、 海水温度和 盐度数据， 从WheatA农业气象大数据系统中读取太阳辐射数据， 将步骤1所有的数据作为溢 油的环境条件并建立各风 化过程的物理模型； 步骤2、 输入溢油数据， 收集溢油类型、 油品、 溢油量、 溢油位置和溢油时间， 将其作 为溢 油条件输入到评估系统中， 溢油类型包括瞬时溢油和连续性溢油， 油品包括轻质油、 中质油 和重质油； 步骤3、 建立 参数模型， 确定条件概 率表和各个 变量的先验概 率； 通过变量间的物理关系确定条件概率表， 所有自变量与因变量节点之间的关系是根据 提供的物理模型确定的， 使用合适的方法对父节 点进行采样， 包括蒙特卡罗模拟、 粒子滤波 和随机滤波， 使用具有足够采样值和相应概 率的物理关系获得 条件概率表； 通过假设变量服从一定的概率分布确定各个变量的先验概率， 先验概率是从初始时刻 对应于父节点的性能变量的分布获得的， 根据实际物理情况， 分布包括正态、 指数、 对数正 态， 使用离 散化方法对这些相应节点进行离 散化， 以形成离 散的先验概 率； 步骤4、 实时数据的采集与处理， 通过遥感卫星实时监测溢油后油膜 的运动情况， 用扫 描的方式将获取 的遥感卫星影像转存到图像处理系统中， 并对遥感图像进行预处理， 预处 理包括正射校正、 辐射校正、 图像配准、 图像融合和投影转换， 将经过预处理后的图像通过 图像增强提高分辨率和清晰度， 图像增强包括基于直方图的图像增强、 色彩合成、 去云雾、权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115271560 A 2局部对比增强算法、 密度分割和灰度颠倒； 从图像增强后的图像中提取信息， 计算浮油的坐标以及油膜面积， 提取信息时根据地 物光谱特征和几何特征， 确定不同地物信息的提取规则， 利用该规则从校正后的遥感数据 中提取各种地物信息， 将浮油的坐标以及油膜面积作为溢油条件的实时信息并发送给结构 模型； 通过安装温度传感器采集海水温度信号， 盐度传感器采集海水盐度信号， 风速风向传 感器采集风速和风向信号， 太阳辐 射传感器采集太阳辐 射信号； 处理分析传感器采集的信 号， 并将其作为溢油环境条件的实时信息并传输给 结构模型， 实现结构模型的实时更新； 步骤5、 建立结构模型， 结合上述步骤中收集到的历史数据和实时信息， 分别建立溢油 蒸发过程的静态贝叶斯网络、 溢油生物降解过程的静态贝叶斯网络、 溢油光氧化过程的静 态贝叶斯网络、 溢油溶解过程的静态贝叶斯网络和溢油乳化过程的静态贝叶斯网络， 结合 上述网络建立海洋石油钻井溢油风化的静态贝叶斯网络， 根据转化动态贝叶斯网络时间片 与时间片间的条件概率表， 海洋石油钻井溢油风化的静态贝叶斯网络拓展为动态贝叶斯网 络； 步骤6、 数据的可视化， 接收结构模型的计算结果， 并通过图片、 表格或动画显示在显示 器上。 3.根据权利要求2所述的一种 海洋石油钻井溢油风化定量评估方法， 其特征在于， 溢油 蒸发模型为： 石油泄漏的前期阶段， 浮油表面的蒸发量公式为： ， 其中， 为溢油蒸发的质量损失， 为质量传质系数， 为气 体常数， 为蒸汽压， A是每个油粒子接触海面的面积， 为海水温度， 为油中轻组分的 平均分子量， 为油中轻组分含量； 为： ， 其中， 为风速， 为施密特 数； A为： ， 其中， 为时间， 为油粒子体积， 为油粒子面积增长率常数； 为： ， 其中， 为油中轻组分的质量， 指分子量小于 160 g/mol且沸 点远低于300 °C的芳烃质量， 为油中重组分的质量， 指分子量大于160  g/mol且沸点大于 300°C的油组分质量， 为油中沥青质的质量， 为油中蜡的质量； 为： ， 其中， 为油中轻组分的生物降解量， 为 油中轻组分的光氧化 量， 为油中轻组分的溶解 量； 为： ， 其中， 为油中重组分的生物降解量， 为油 中重组分的光氧化 量， 油中重组分的溶解 量； 、 为： ； 溢油蒸发的静态贝叶斯网络建立过程为： 将溢油蒸发模型中的各个参数映射为贝叶斯权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115271560 A 3