基于机器学习方法的海洋天然气水合物水平井降压开采模拟—优化耦合模型

发布时间：2022-07-15 16:01

　　由天然气水合物（以下简称水合物）开采引起的含水合物沉积层力学变形问题不能被忽视,因其直接威胁到海域水合物的安全开采。为了找到甲烷累计产气量最优值与地层稳定性的关系,基于机器学习方法形成模拟—优化耦合技术,构建起水合物降压开采传热—流动—力学数值模拟模型、可以替代数值模拟模型的机器学习模型和以甲烷累计产气量最优为目标的混合整数非线性规划优化模型;在此基础上,选取南海北部神狐海域厚层Ⅱ类水合物藏W11站位为研究对象,获得了海底面沉降量约束下的水合物储层甲烷累计产气量及相对应的最优开采方案参数。研究结果表明:①模拟—优化耦合技术的关键是机器学习方法的运用,基于径向基函数人工神经网络方法而建立的替代模型计算精度较高,可以替代模拟模型来确定输入输出变量的关系,从而摆脱既定方案的限制,找到全局最优解;②模拟—优化耦合技术可以解决受含水合物沉积层力学响应特征影响的水合物开采方案优选问题,根据试采工程安全要求改变海底面沉降量最大允许值,可以计算得到相应的甲烷累计产气量,以及降压幅度、开采时间、井位布置、水平井段长度等最优开采方案参数;③随着最大允许沉降量增大,甲烷累计产气量增大,二者满足正相关关系;④... 

【文章页数】：10 页

【文章目录】：
0 引言
1 基于机器学习方法的模拟—优化耦合技术原理
2 水合物开采地层力学响应模拟模型
    2.1 概念模型与网格剖分
    2.2 初始条件与边界条件
    2.3 模拟模型的样本空间
    2.4 模拟模型求解
    2.5 模拟结果分析
        2.5.1 降压幅度和布井位置对单位长度水平段甲烷累计产气量的影响
        2.5.2 海底面沉降量
3 替代模型的建立与验证
    3.1 替代模型的建立
    3.2 替代模型的验证
4 混合整数非线性规划优化模型的建立与求解
    4.1 优化模型的建立
        4.1.1 目标函数和决策变量
        4.1.2 约束条件
    4.2 优化模型的求解
    4.3 优化模型计算结果与分析
5 结论


【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋天然气水合物降压开采地层井壁力学稳定性分析[J]. 袁益龙,许天福,辛欣,夏盈莉,李冰.  力学学报. 2020(02)
[2]天然气水合物钻采一体化模拟实验系统及降压法开采初步实验[J]. 刘昌岭,李彦龙,刘乐乐,胡高伟,陈强,吴能友,孟庆国.  天然气工业. 2019(06)
[3]南海神狐海域天然气水合物降压开采过程中储层的稳定性[J]. 万义钊,吴能友,胡高伟,辛欣,金光荣,刘昌岭,陈强.  天然气工业. 2018(04)
[4]海域天然气水合物开采的地质控制因素和科学挑战[J]. 吴能友,黄丽,胡高伟,李彦龙,陈强,刘昌岭.  海洋地质与第四纪地质. 2017(05)
[5]南海北部神狐海域天然气水合物成藏特征及主控因素新认识[J]. 杨胜雄,梁金强,陆敬安,曲长伟,刘博.  地学前缘. 2017(04)
[6]天然气水合物降压开采储层稳定性模型分析[J]. 程家望,苏正,吴能友.  新能源进展. 2016(01)
[7]南海北部神狐海域天然气水合物差异性分布的控制因素[J]. 王静丽,梁金强,宗欣,龚跃华,万庭辉.  海洋地质前沿. 2015(01)
[8]南海北部神狐海域含天然气水合物沉积层的速度特征[J]. 梁劲,王明君,陆敬安,梁金强,王宏斌,匡增桂.  天然气工业. 2013(07)

博士论文
[1]海洋天然气水合物降压开采潜力及力学稳定性数值模拟研究[D]. 袁益龙.吉林大学 2019



本文编号：3662374