一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及地下空間技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的 預(yù)測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 能源地下儲(chǔ)備是能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的重要手段之一。由于鹽穴的體積大且密封性好的 特性，利用地層深部的鹽穴進(jìn)行能源儲(chǔ)備形式已經(jīng)被各國(guó)政府廣泛認(rèn)可。近年來(lái)，為了滿足 國(guó)家在能源儲(chǔ)備布局及戰(zhàn)略儲(chǔ)備的需求，我國(guó)也已開(kāi)始了鹽穴地下能源儲(chǔ)備的選址及建設(shè) 工作，例如，江蘇金壇鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)已進(jìn)入試運(yùn)行階段。盡管相對(duì)其它儲(chǔ)備方式，鹽穴地下儲(chǔ) 備庫(kù)具有安全及經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，但是，在鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)的使用過(guò)程中，由于地層壓力和鹽巖 自身較強(qiáng)的流變性，會(huì)導(dǎo)致儲(chǔ)氣庫(kù)的體積不斷地收縮，當(dāng)儲(chǔ)氣庫(kù)的體積減少過(guò)多時(shí)，甚至?xí)?導(dǎo)致儲(chǔ)氣庫(kù)的溶腔報(bào)廢。因此，對(duì)鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)在使用過(guò)程中的體積收縮進(jìn)行有效預(yù)測(cè) 就顯得十分重要。
[0003] 目前，鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)的體積收縮可W通過(guò)聲納檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。實(shí)現(xiàn)時(shí)， 為了防止儲(chǔ)氣庫(kù)中的氣體在井口發(fā)生噴射，通常是將聲納檢測(cè)設(shè)備密封在鹽穴的井口，然 后通過(guò)與儲(chǔ)氣庫(kù)相通的管道檢測(cè)其體積收縮變化。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在W下問(wèn)題：
[0005] 在鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)使用過(guò)程中，采用聲納設(shè)備檢測(cè)儲(chǔ)氣庫(kù)的體積收縮的方法，需 要在密封帶壓的作業(yè)環(huán)境下進(jìn)行，使得儲(chǔ)氣庫(kù)中的氣體在檢測(cè)過(guò)程中存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔 體積收縮率的預(yù)測(cè)方法。所述技術(shù)方案如下：
[0007] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)方法，所述方法 包括：
[0008] 獲取所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率，其中，n為大于4的正 整數(shù)；
[0009] 根據(jù)所述連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率，結(jié)合灰色理論，建立GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群， 所述GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群包括m個(gè)GM(1，1)預(yù)測(cè)模型，其中，第m個(gè)GM(1，1)預(yù)測(cè)模型根據(jù) 所述連續(xù)n年中第m年~第n年的實(shí)際體積收縮率建立，m> 2且m為正整數(shù)，n-m> 4 ;
[0010] 采用所述第1個(gè)GM(1，1)預(yù)測(cè)模型分別確定所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的 預(yù)測(cè)體積收縮率，得到n個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果；
[0011] 根據(jù)所述n個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果，建立所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的狀態(tài)的馬爾 科夫預(yù)測(cè)模型；
[0012] 采用所述馬爾科夫預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)下一個(gè)年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮 率的狀態(tài)；
[0013] 確定所述GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群中的所有GM(1，1)預(yù)測(cè)模型的下一個(gè)年度所述鹽穴 地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)值的平均值義
[0014] 根據(jù)所述平均值采；日所述體積收縮率的狀態(tài)，確定下一個(gè)年度所述鹽穴 地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率X。
[0015] 進(jìn)一步地，所述GM(1，1)預(yù)測(cè)模型為：
[001引
（k二！，2,…A/)，其中，a為灰色發(fā) 展系數(shù)，U為灰色輸入系數(shù)。
[0017] 更進(jìn)一步地，所述灰色發(fā)展系數(shù)a和所述灰色輸入系數(shù)U采用最小二乘法確定。
[0018] 可選地，所述方法還包括：
[0019] 對(duì)所述n年的實(shí)際體積收縮率進(jìn)行指數(shù)規(guī)律性檢驗(yàn)。
[0020] 進(jìn)一步地，所述對(duì)所述n年的實(shí)際體積收縮率進(jìn)行指數(shù)規(guī)律性檢驗(yàn)，包括：
[0021] 根據(jù)所述n年的實(shí)際體積收縮率的級(jí)比，判斷所述n年的實(shí)際體積收縮率是否具 有準(zhǔn)指數(shù)規(guī)律；
[0022] 當(dāng)所述n年的實(shí)際體積收縮率具有準(zhǔn)指數(shù)規(guī)律時(shí)，判定所述n年的實(shí)際體積收縮 率滿足建立GM(1，1)預(yù)測(cè)模型的指數(shù)規(guī)律。
[0023] 進(jìn)一步地，所述采用所述馬爾科夫預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)下一個(gè)年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù) 溶腔體積收縮率的狀態(tài)，包括：
[0024] 確定所述n個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的絕對(duì)誤差，所述絕對(duì)誤差為所述預(yù)測(cè)體積收縮率與所述 實(shí)際體積收縮率的差值；
[0025] 根據(jù)所述n個(gè)預(yù)測(cè)結(jié)果的絕對(duì)誤差中的最大值和最小值，平均分r個(gè)區(qū)間，所述r 個(gè)區(qū)間為所述預(yù)測(cè)結(jié)果的絕對(duì)誤差的r個(gè)狀態(tài)，分別記為El,E2,…，Ef，且滿足狀態(tài)Ei為區(qū) 間巧ii，Ej，其中rE[2,5]且r為整數(shù)，i為1，2，…，r;
[0026] 確定所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率W，其中， 式中4為由狀態(tài)Ei經(jīng)過(guò)k步轉(zhuǎn) 巧 移到狀態(tài)Ej的個(gè)數(shù)，Ni為處于Ei狀態(tài)的所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的個(gè)數(shù)，其中，k為整數(shù)，且1;
[0027] 確定所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣P化)，其中，
[0028]
[0029] 根據(jù)所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣P(k)和所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)的連續(xù)n年中的最后 一個(gè)年度的體積收縮率的狀態(tài)，確定下一個(gè)年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的狀 態(tài)。
[0030] 更進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣P(k)和所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)的 連續(xù)n年中的最后一個(gè)年度的體積收縮率的狀態(tài)，確定下一個(gè)年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶 腔體積收縮率的狀態(tài)，包括：
[0031]判斷所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣的第i行中是否只有一個(gè)最大值，所述i由所 述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)的連續(xù)n年中的最后一個(gè)年度的體積收縮率的狀態(tài)Ei確定；
[0032]當(dāng)所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣的第i行中只有一個(gè)最大值時(shí)，判定下一年度所 片J 述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的狀態(tài)由所述狀態(tài)Ei轉(zhuǎn)移到狀態(tài)E,;
[0033]當(dāng)所述狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣的第i行中存在至少兩個(gè)最大值，確定所述狀態(tài)的轉(zhuǎn) 移概率矩陣的N階矩陣，N為大于等于2的整數(shù)；
[0034] 選取所述N階矩陣中滿足第i行只有一個(gè)最大值'的一個(gè)所述多階矩陣為所述 狀態(tài)的轉(zhuǎn)移概率矩陣，判定下一年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的狀態(tài)由所述狀 態(tài)Ei轉(zhuǎn)移到所述狀態(tài)Ej。
[0035] 優(yōu)選地，所述r等于3。
[0036] 所述下一個(gè)年度所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率X為：
[0037] 所述獲取所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率，包括：
[0038] 采用聲納裝置分別帶壓測(cè)量所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的實(shí)際體積；
[0039] 根據(jù)所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的實(shí)際體積，確定所述鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶 腔連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率。
[0040] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：
[0041] 通過(guò)已知的多年鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率，采用灰色理論、建立GM(1，1) 預(yù)測(cè)模型和GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群，并結(jié)合馬爾科夫鏈，對(duì)下一年度鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體 積收縮率進(jìn)行有效預(yù)測(cè)，減少了儲(chǔ)氣庫(kù)使用中的聲納檢測(cè)的次數(shù)，削減了因帶壓聲納檢測(cè) 過(guò)程中存在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)于確保儲(chǔ)氣庫(kù)安全運(yùn)行具有重要的意義，也為儲(chǔ)氣庫(kù)管理者采 取有效措施控制溶腔的體積收縮提供技術(shù)支持，且采用確定GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群中的各個(gè) 子模型的下一個(gè)年度鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)值的平均值，可W有效避免單 一GM(1，1)預(yù)測(cè)模型的不穩(wěn)定性的缺陷，使得預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確可信。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可W根據(jù)送些附圖獲得其他 的附圖。
[0043] 圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)方法 的流程圖；
[0044] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)方法 的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方 式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[004引 實(shí)施例一
[0047] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔體積收縮率的預(yù)測(cè)方法，參見(jiàn)圖1， 方法包括：
[0048] 步驟101 ;獲取鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率，其中，n為大于4 的正整數(shù)。
[0049] 其中，體積收縮率是鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)穩(wěn)定性評(píng)判的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，如果體積收縮 率比較大，則可W反映儲(chǔ)氣庫(kù)不穩(wěn)定，另外體積收縮率比較大時(shí)，還會(huì)影響儲(chǔ)氣庫(kù)的溶腔的 有效工作氣量。鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔中存儲(chǔ)氣態(tài)能源，氣態(tài)能源可W包括天然氣和液化石 油氣等。
[0050] 在實(shí)際應(yīng)用，為了保證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和操作的方便性，優(yōu)選的n為8。
[0051] 步驟102 ;根據(jù)連續(xù)n年的實(shí)際體積收縮率，結(jié)合灰色理論，建立GM(1，1)預(yù)測(cè)模 型群，GM(1，1)預(yù)測(cè)模型群包括m個(gè)GM(1，1)預(yù)測(cè)模型，其中，第m個(gè)GM(1，1)預(yù)測(cè)模型根 據(jù)連續(xù)n年中第m年~第n年的實(shí)際體積收縮率率建立，m> 2且m為正整數(shù)，n-m> 4。
[0052] 鹽穴地下儲(chǔ)氣庫(kù)具有明顯的