天然氣水合物生成條件預(yù)測(cè)模型研究

發(fā)布時(shí)間：2020-08-08 12:54

【摘要】：天然氣水合物是蘊(yùn)含大量熱量的高效清潔資源。天然氣水合物礦藏儲(chǔ)量巨大,有著極大的戰(zhàn)略價(jià)值,因此,自人類發(fā)現(xiàn)天然氣水合物以來(lái),各國(guó)政府始終保持著對(duì)天然氣水合物的關(guān)注。根據(jù)黨的十九大精神相關(guān)要求,黨中央明確提出大力加快水合物產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2017年11月3日,國(guó)務(wù)院同意天然氣水合物成為第173個(gè)礦種,從而奠定了天然氣水合物在勘探開發(fā)中的重要地位。對(duì)天然氣水合物的研究、開發(fā)和利用,有利于緩解我國(guó)發(fā)展與能源需求的矛盾,有利于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展,有利于提高人民生活水平。天然氣在管道輸送過(guò)程中處于高壓、低溫的環(huán)境,極易形成水合物。而一旦水合物形成,就會(huì)聚集在管道底部,輕則堵塞管道,降低管道的流通量,重則堵塞井筒,導(dǎo)致關(guān)井,從而帶來(lái)嚴(yán)重的安全隱患和大量的經(jīng)濟(jì)損失。為了合理規(guī)避天然氣開發(fā)過(guò)程中因形成水合物的風(fēng)險(xiǎn),對(duì)天然氣水合物生成條件進(jìn)行預(yù)測(cè)研究十分必要。本文將鯨魚算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)與支持向量機(jī)(SVM)相結(jié)合,建立了一種對(duì)純組分、常規(guī)氣體、酸性氣體、含醇鹽體系的天然氣水合物生成條件進(jìn)行預(yù)測(cè)的新方法,并利用灰色關(guān)聯(lián)分析方法確定模型輸入,利用異常點(diǎn)檢測(cè)方法對(duì)模型進(jìn)行評(píng)價(jià)。利用 van der Waals-Platteeuw、Chen-Guo、Parrish-Prausnitz、Du-Guo 等傳統(tǒng)模型和智能算法模型對(duì)純組分天然氣水合物進(jìn)行預(yù)測(cè),結(jié)果表明:Du-Guo模型的預(yù)測(cè)精度最高(AADD=0.32%),相關(guān)系數(shù)最大(R2=0.9959),WOA-SVM模型的預(yù)測(cè)精度次之(AARD=0.39%,R2=0.9795),而 Chen-Guo 模型預(yù)測(cè)精度最低(AARD=1.35%,R2=0.8832)。酸性氣體天然氣水合物計(jì)算結(jié)果表明:WOA-SVM模型訓(xùn)練集相關(guān)系數(shù)R2為0.9979,預(yù)測(cè)集相關(guān)系數(shù)R2為0.9920,訓(xùn)練和預(yù)測(cè)總的AARD為2.86%。從文中給出的5組體系對(duì)比可知,隨H2S的含量逐漸增加,所有模型的預(yù)測(cè)誤差總體上呈上升趨勢(shì)。其中vdW-P模型精度最低(AARD=16.77%),WOA-SVM模型精度最高(AARD=2.66%)。當(dāng)溫度較低時(shí),傳統(tǒng)熱力學(xué)模型都有較好的精度,隨著溫度不斷升高,熱力學(xué)模型誤差逐漸增大,而WOA-SVM模型預(yù)測(cè)誤差略有上升,說(shuō)明了在對(duì)含酸性氣體的天然氣水合物生成條件預(yù)測(cè)方面,該模型比傳統(tǒng)熱力學(xué)模型具有更好的適應(yīng)性和更強(qiáng)的穩(wěn)定性。最后,基于杠桿理論方法對(duì)文中所有數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行了異常點(diǎn)檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果表明:Du-Guo模型有5個(gè)異常點(diǎn),Parrish-Prausnitz模型和WOA-SVM模型僅出現(xiàn)1個(gè)異常點(diǎn),說(shuō)明WOA-SVM模型穩(wěn)定性較強(qiáng),它可以作為天然氣水合物生成條件預(yù)測(cè)的一種新方法。
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TE832
【圖文】：