天然气水合物生成条件预测模型研究

发布时间：2020-08-08 12:54

【摘要】：天然气水合物是蕴含大量热量的高效清洁资源。天然气水合物矿藏储量巨大,有着极大的战略价值,因此,自人类发现天然气水合物以来,各国政府始终保持着对天然气水合物的关注。根据党的十九大精神相关要求,党中央明确提出大力加快水合物产业化进程。2017年11月3日,国务院同意天然气水合物成为第173个矿种,从而奠定了天然气水合物在勘探开发中的重要地位。对天然气水合物的研究、开发和利用,有利于缓解我国发展与能源需求的矛盾,有利于促进经济健康发展,有利于提高人民生活水平。天然气在管道输送过程中处于高压、低温的环境,极易形成水合物。而一旦水合物形成,就会聚集在管道底部,轻则堵塞管道,降低管道的流通量,重则堵塞井筒,导致关井,从而带来严重的安全隐患和大量的经济损失。为了合理规避天然气开发过程中因形成水合物的风险,对天然气水合物生成条件进行预测研究十分必要。本文将鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)与支持向量机(SVM)相结合,建立了一种对纯组分、常规气体、酸性气体、含醇盐体系的天然气水合物生成条件进行预测的新方法,并利用灰色关联分析方法确定模型输入,利用异常点检测方法对模型进行评价。利用 van der Waals-Platteeuw、Chen-Guo、Parrish-Prausnitz、Du-Guo 等传统模型和智能算法模型对纯组分天然气水合物进行预测,结果表明:Du-Guo模型的预测精度最高(AADD=0.32%),相关系数最大(R2=0.9959),WOA-SVM模型的预测精度次之(AARD=0.39%,R2=0.9795),而 Chen-Guo 模型预测精度最低(AARD=1.35%,R2=0.8832)。酸性气体天然气水合物计算结果表明:WOA-SVM模型训练集相关系数R2为0.9979,预测集相关系数R2为0.9920,训练和预测总的AARD为2.86%。从文中给出的5组体系对比可知,随H2S的含量逐渐增加,所有模型的预测误差总体上呈上升趋势。其中vdW-P模型精度最低(AARD=16.77%),WOA-SVM模型精度最高(AARD=2.66%)。当温度较低时,传统热力学模型都有较好的精度,随着温度不断升高,热力学模型误差逐渐增大,而WOA-SVM模型预测误差略有上升,说明了在对含酸性气体的天然气水合物生成条件预测方面,该模型比传统热力学模型具有更好的适应性和更强的稳定性。最后,基于杠杆理论方法对文中所有数据点进行了异常点检测。检测结果表明:Du-Guo模型有5个异常点,Parrish-Prausnitz模型和WOA-SVM模型仅出现1个异常点,说明WOA-SVM模型稳定性较强,它可以作为天然气水合物生成条件预测的一种新方法。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE832
【图文】：

图２－１气体水合物晶体结构图逡逑

图２－２天然气水合物生成机理示意

图１？１逡逑

【参考文献】

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本文编号：2785589