• / 4
  • 下载费用:1 下载币  

天然气水合物生成条件的神经网络方法预测_彭远进

关 键 词:
天然气 水合物 生成 条件 神经网络 方法 预测 彭远进
资源描述:
    3 本 文 受 到 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 创 新 基 金 项 目 “ 天 然 气 水 合 物 相 态 行 为 及 动 力 学 研 究 ” 资 助 (编 号 :04 。作 者 简 介 :彭 远 进 ,1979 年 生 ,硕 士 研 究 生 ;从 事 油 气 藏 动 态 分 析 、 注 气 提 高 采 收 率 、 流 体 相 态 、 采 油 采 气 工 艺 等 方 面 的 研究 。 地 址 : (610500)四 川 省 成 都 市 新 都 区 。 电 话 :13880752706。 163. 气 水 合 物 生 成 条 件 的神 经 网 络 方 法 预 测 3彭 远 进   刘 建 仪   张 烈 辉(“ 油 气 藏 地 质 及 开 发 工 程 ” 国 家 重 点 实 验 室 · 西 南 石 油 大 学 )彭 远 进 等 . 天 然 气 水 合 物 生 成 条 件 的 神 经 网 络 方 法 预 测 . 天 然 气 工 业 ,2006 ,26 (7) : 要   石 油 、 天 然 气 开 采 、 加 工 和 运 输 过 程 中 在 一 定 温 度 和 压 力 下 形 成 的 天 然 气 水 合 物 ,会 堵 塞 井 筒 、 地 层孔 隙 ,从 而 影 响 油 气 井 产 能 。 由 于 在 实 验 室 或 现 场 要 对 形 成 水 合 物 的 影 响 因 素 进 行 综 合 判 定 具 有 相 当 难 度 ,故 从影 响 水 合 物 形 成 的 相 关 因 素 出 发 ,针 对 前 人 研 究 天 然 气 水 合 物 生 成 预 测 方 法 的 优 缺 点 ,引 入 了 具 有 解 决 复 杂 系 统问 题 能 力 的 人 工 神 经 网 络 (理 论 ,运 用 r) 语 言 编 程 建 立 了 一 个 包 含 6 个 神 经 元 ( 6 、 8 、 、 其 他 气 含 量 及 压 力 )输 入 的 三 层 向 前 络 模 型 ,对 天 然 气 水 合 物 生 成 条 件 进 行 了 预 测 。 采 用 引 自 不 同 文献 的 有 关 天 然 气 水 合 物 生 成 的 实 验 室 测 试 值 建 立 适 应 本 模 型 的 样 本 ,将 经 过 学 习 后 的 神 经 网 络 模 型 运 用 于 实 际 气田 水 合 物 预 测 ,实 验 值 与 模 型 预 测 值 具 有 很 好 的 一 致 性 ,取 得 了 令 人 满 意 的 效 果 。 实 践 证 明 该 模 型 准 确 、 可 靠 ,具有 良 好 的 推 广 性 。主 题 词   天 然 气   水 合 物   神 经 网 络   计 算 机 程 序   预 测一 、 引   言人 工 神 经 网 络 是 采 用 物 理 可 实 现 的 系 统 来 模 仿人 脑 神 经 细 胞 的 结 构 和 功 能 。 能 模 拟 人 脑 的 并 行 信息 处 理 方 式 ,具 有 较 强 的 处 理 非 线 性 问 题 的 能 力 ,对于 解 决 较 为 复 杂 的 系 统 问 题 提 供 了 有 效 的 途 径 [122 ] 。天 然 气 水 合 物 是 在 石 油 、 天 然 气 开 采 、 加 工 和 运输 过 程 中 ,在 一 定 温 度 和 压 力 下 天 然 气 中 的 某 些 组分 与 液 态 水 形 成 的 冰 雪 状 复 合 物 (可 燃 冰 ) 。 自 从1810 年 次 发 现 气 体 水 合 物 以 后 ,人 们 对 气体 水 合 物 a、 b 型 热 力 学 相 平 衡 生 成 条 件 进 行 了 大 量的 研 究 。 目 前 预 测 天 然 气 水 合 物 形 成 条 件 的 方 法 主要 有 4 种 [3 ] :一 是 借 助 实 验 ,根 据 水 合 物 形 成 时 的 热力 学 相 平 衡 理 论 得 到 所 需 要 的 模 型 ;二 是 根 据 现 场实 际 建 立 水 合 物 的 统 计 热 力 学 模 型 ;三 是 通 过 室 外取 样 室 内 实 验 或 现 场 测 试 水 合 物 形 成 压 力 和 温 度 ,在 此 基 础 上 ,拟 合 得 到 半 经 验 或 经 验 模 型 ;四 是 图 解法 。 水 合 物 的 相 平 衡 理 论 模 型 大 多 是 在 型 的 基 础 上 发 展 起 来 的 ,具 有 很强 的 理 论 基 础 ,计 算 精 度 高 ,但 计 算 较 复 杂 ,难 掌 握 ;统 计 热 力 学 模 型 是 使 用 最 为 广 泛 的 模 型 ,但 推 广 性较 差 ;图 解 法 以 及 经 验 半 经 验 模 型 具 有 简 单 、 计 算 方便 等 优 点 ,但 使 用 范 围 狭 窄 ,计 算 精 度 不 高 。针 对 前 人 研 究 天 然 气 水 合 物 生 成 预 测 方 法 的 优缺 点 ,笔 者 引 入 人 工 神 经 网 络 理 论 ,采 用 法 [426 ]建 立 了 一 种 新 的 天 然 气 水 合 物 ( b 型 ) 生 成 预 测 模型 ,并 用 ,7 ] 编 程 进 行 实 现 。 利 用 取 自 不 同地 区 4 个 气 田 [3 ,8210 ]的 典 型 数 据 组 成 40 组 样 本 对 模型 进 行 了 训 练 ,并 用 现 场 获 得 的 天 然 气 水 合 物 形 成数 据 进 行 了 校 验 ,获 得 了 具 有 广 泛 推 广 能 力 的 天 然气 水 合 物 生 成 条 件 预 测 模 型 。二 、 天 然 气 水 合 物 生 成 预 测 的神 经 网 络 模 型对 影 响 天 然 气 水 合 物 生 成 的 相 关 因 素 进 行 分析 ,确 定 神 经 网 络 模 型 的 结 构 以 及 采 用 相 应 的 算 法 ,训 练 得 到 满 足 相 当 预 测 精 度 的 网 络 。1. 神 经 网 络 模 型 结 构在 自 然 界 ,天 然 气 体 水 合 物 的 存 在 主 要 受 气 源 、组 分 、 温 度 、 压 力 、 盐 度 等 介 质 条 件 的 控 制 ,即 具 有 丰富 的 气 源 、 水 源 以 及 足 够 低 的 温 度 和 足 够 高 的 地 层压 力 。 但 在 实 际 生 产 中 ,影 响 天 然 气 水 合 物 形 成 的·58·第 26 卷 第 7 期                                 天   然   气   工   业                             开 发 及 开 采因 素 很 多 ,除 我 们 通 常 所 列 的 温 度 、 压 力 、 组 成 、 含 水饱 和 度 以 外 ,还 有 诸 如 压 力 波 动 、 气 体 扰 动 、 流 速 、、 的 影 响 [3 ,8 ] 。由 于 在 实 验 室 或 现 场 要 对 这 些 影 响 因 素 进 行 综合 判 定 具 有 相 当 的 难 度 ,因 此 ,笔 者 在 本 文 模 型 中 选取 了 容 易 从 实 验 室 测 定 的 天 然 气 组 分 和 水 合 物 生 成压 力 作 为 型 网 络 的 输 入 ,共 分 为 6 个 输 入 层神 经 元 结 点 , 分 别 为 : 6 、 8 、 、 气 、 p。 笔 者 在 选 取 输 入 神 经 元 组 成 样 本 的 过 程中 没 有 包 含 其 中 一 种 输 入 神 经 元 为 零 的 情 况 。 输 出层 取 一 个 结 点 ,为 对 应 组 分 和 压 力 下 的 水 合 物 生 成温 度 。 隐 含 层 的 选 择 和 系 统 本 身 有 关 ,对 于 比 较 复杂 的 系 统 ,经 常 含 有 多 个 隐 层 ;而 一 般 情 况 下 ,一 个隐 含 层 即 可 满 足 系 统 的 要 求 ,故 文 中 选 一 个 隐 含 层即 为 三 层 络 。 隐 含 层 的 结 点 数 由 经 验 来 确 定 ,一 般 是 输 入 结 点 的 2~ 3 倍 ,文 中 取 15。 输 入 层 各 神经 元 符 号 含 义 : 天 然 气 中 甲 烷 摩 尔 含 量 ,6 为 乙 烷 摩 尔 含 量 ; 8 为 丙 烷 摩 尔 含 量 ; 为 丁 烷 以 后 所 有 烷 烃 摩 尔 含 量 ; 气 为 天 然 气 中 其他 气 体 组 分 摩 尔 含 量 ; p 为 水 合 物 生 成 时 的 压 力 ,. 网 络 各 层 传 递 函 数 及 学 习 方 法神 经 网 络 常 用 的 传 递 函 数 有 线 性 传 递 函 数 、 双曲 正 切 S 型 传 递 函 数 、 对 数 S 型 传 递 函 数 等 。 笔 者选 择 双 曲 正 切 S 型 (作 为 隐 含 层 神 经 元 的 传递 函 数 :f ( = 11 + - c)式 中 : 神 经 元 i 的 内 部 状 态 ; c 为 常 数 ,文 中 取 1。取 线 性 传 递 函 数 (p 作 为 输 出 层 神 经 元 的传 递 函 数 。 经 网 络 的 学 习 方 法 ,即 权 值 和 阀 值 的 调 节规 则 采 用 的 是 误 差 反 向 传 播 算 法 。 通 过 阀 值 和 权 值沿 着 网 络 误 差 变 化 的 负 梯 度 方 向 进 行 调 节 ,最 终 使网 络 误 差 达 到 极 小 值 ,即 在 这 一 点 误 差 梯 度 为 零 。限 于 梯 度 下 降 算 法 的 固 有 缺 陷 ,标 准 的 法 通 常都 具 有 收 敛 速 度 慢 、 易 陷 入 局 部 极 小 值 等 缺 点 ,因 此出 现 了 许 多 改 进 的 算 法 。 文 中 选 择 正 则 化 方 法 [7 ]( 提 高 本 网 络 的 推 广 能 力 。3. 网 络 训 练 及 校 验在 经 网 络 的 生 成 和 初 始 化 以 后 ,即 可 利 用现 有 的 “ 输 入 — 目 标 ” 样 本 矢 量 数 据 对 网 络 进 行 训练 。 学 习 样 本 的 选 择 对 训 练 尤 为 重 要 ,直 接影 响 到 输 出 的 期 望 值 。 因 此 文 中 选 取 的 74 组 样 本数 据 均 来 自 不 同 地 区 的 天 然 气 组 成 以 及 水 合 物 实 验测 试 结 果 。 为 了 避 免 网 络 输 入 向 量 中 最 大 值 与 最 小值 之 间 距 离 给 网 络 误 差 传 播 带 来 影 响 ,一 种 方 法 可以 将 各 神 经 元 输 入 数 据 进 行 统 一 的 归 一 化 处 理 ;另一 种 方 法 可 以 将 某 些 相 对 其 他 输 入 或 输 出 神 经 元 变化 很 大 的 向 量 进 行 单 独 处 理 ,文 中 采 用 第 二 种 方 法 将输 出 神 经 元 向 量 即 水 合 物 生 成 温 度 进 行 适 当 处 理 。网 络 设 置 的 最 大 训 练 次 数 为 10000 次 ,网 络 性能 目 标 设 置 为 1 × 10 - 6 。 由 于 模 型 选 用 了 快 速 有 效的 学 习 算 法 ,在 经 过 289 次 训 练 后 ,网 络 性 能 目 标 为8. 82844 × 10 - 7即 得 到 了 模 型 所 要 求 的 精 度 (图 1) 。图 1   模 型 训 练 误 差 与 训 练 次 数 关 系 图为 了 对 已 经 训 练 好 的 网 络 进 行 校 验 ,选 取 其 中部 分 实 测 数 据 对 网 络 进 行 了 仿 真 。 真 结 果与 实 验 实 测 结 果 非 常 接 近 (图 2) ,证 明 了 所 建 立 的 网络 具 有 准 确 、 可 靠 的 特 点 ,可 以 作 为 天 然 气 水 合 物 生成 预 测 模 型 进 行 推 广 。图 2   实 验 室 实 测 值 与 真 值 比 较 图三 、 实 例 预 测以 平 湖 凝 析 气 田 的 凝 析 气 组 成 (见 表 1) 为 例 进行 了 水 合 物 生 成 预 测 。 预 测 结 果 见 表 2、 图 3。由 表 2 及 图 3 可 以 看 出 ,实 测 值 与 预 测 值 具 有很 好 的 一 致 性 ,误 差 很 小 。 最 大 绝 对 误 差 为 0. 43u ,最 小 绝 对 误 差 为 0. 05 u 。 说 明 所 选 样 本 建 立 的 对 该 组 成 凝 析 气 井 中 水 合 物 的 生 成 条 件·68·开 发 及 开 采                             天   然   气   工   业                                   2006 年 7 月表 1   平 湖 气 田 某 井 凝 析 气 组 成 表 组   分 组   成 组   分 组   成. 7143 10 0. 86318. 9470 12 0. 277851. 628 12 0. 164826 7. 1574 14 0. 180778 3. 9963 0. 03848710 1. 0240表 2   水 合 物 生 成 实 测 值 与 测 值 对 比 表压 力 (实 测 ( K) 预 测 ( K) 误 差 ( K)1. 00 275. 74 275. 55 - 0. 192. 00 284. 91 284. 6 - 0. 313. 00 286. 25 286. 48 0. 234. 00 288. 27 288. 70 0. 435. 00 290. 86 290. 91 0. 0510. 00 292. 99 292. 91 - 0. 0815. 00 294. 91 294. 56 - 0. 3520. 00 296. 59 296. 68 0. 09图 3   水 合 物 生 成 实 测 值 与 测 值 对 比 图具 有 很 好 的 预 测 性 ;同 时 也 说 明 对 于 该 型 所要 求 的 6 个 输 入 神 经 元 应 进 行 恰 当 的 选 取 ,能 取 得满 意 的 预 测 效 果 。三 、 结 论 与 认 识(1) 笔 者 引 入 了 人 工 神 经 网 络 理 论 中 的 法 ,运 用 言 编 程 建 立 了 一 个 包 含 6 个 神 经元 输 入 的 三 层 向 前 络 模 型 进 行 天 然 气 水 合 物生 成 条 件 预 测 。(2)通 过 对 一 系 列 文 献 报 道 的 有 关 天 然 气 组 成以 及 水 合 物 ( b 型 ) 生 成 实 验 室 测 试 数 据 ,建 立 了 能适 用 于 本 模 型 的 训 练 样 本 。 由 于 所 取 数 据 存 在 的 局限 性 ,在 某 些 输 入 向 量 的 预 测 上 难 免 存 在 误 差 ,今 后应 不 断 丰 富 样 本 数 量 ,进 一 步 提 高 该 模 型 的 推 广 性 。(3)通 过 对 平 湖 凝 析 气 田 某 气 井 组 成 的 天 然 气水 合 物 生 成 条 件 的 预 测 可 以 看 出 ,该 模 型 具 有 很 好的 适 用 性 ,能 取 得 满 意 的 效 果 。(4)运 用 人 工 神 经 网 络 理 论 研 究 水 合 物 生 成 ,特别 在 人 们 现 在 还 未 对 天 然 气 在 多 孔 介 质 中 水 合 物 生成 动 力 学 机 理 有 所 全 面 认 识 的 时 期 ,这 是 一 种 很 好的 尝 试 ,为 我 们 进 一 步 研 究 水 合 物 拓 展 了 道 路 。参   考   文   献[1 ] E. A in J ]. 2 ] 蒋 宗 礼 . 人 工 神 经 网 络 导 论 [ M ]. 北 京 :高 等 教 育 出 版 社 ,2003.[3 ] 喻 西 崇 ,赵 金 州 ,等 . 天 然 气 水 合 物 生 成 条 件 预 测 模 型 的比 较 [J ]. 油 气 储 运 ,2002 ,21 (1) :20224.[4 ] 许 东 ,吴 铮 . 基 于 X 的 系 统 分 析 与 设 计 — — —神 经 网 络 [ M ]. 2 版 . 西 安 :西 安 电 子 科 技 大 学 出 版 社 ,2002 :1862193.[5 ] 尹 泽 明 ,丁 春 利 ,等 . 精 通 [ M ]. 北 京 :清 华 大学 出 版 社 ,2002.[6 ] 蒋 宗 礼 . 人 工 神 经 网 络 导 论 [ M ]. 北 京 :高 等 教 育 出 版 社 ,2003[7 ] 李 士 伦 . 天 然 气 工 程 [ M ]. 北 京 :石 油 工 业 出 版 社 ,2000 :3002301[8 ] 王 丽 ,等 . 影 响 天 然 气 水 合 物 形 成 因 素 的 实 验 室 研 究 [J ] 气 工 业 ,2002 ,22 (增 刊 ) :1182121.[9 ] 李 玉 星 ,冯 叔 初 . 管 道 内 天 然 气 水 合 物 形 成 的 判 断 方 法[J ]. 天 然 气 工 业 ,1999 ,19 (3) .[10 ] 刘 建 仪 ,杜 志 敏 ,等 . 新 的 水 合 物 生 成 条 件 预 测 模 型 [J ] 气 工 业 ,2004 ,24 (12) :96298.(收 稿 日 期   2006203230   编 辑   韩 晓 渝 )·78·第 26 卷 第 7 期                                 天   然   气   工   业                             开 发 及 开 采 of 965 , is in on on 1 , d. , P. R. 8622828303 2024     163. N . N A . I N D . v. 26 , 7 , 85287 , 07/ 25/ 2006.( 000 - 0976 ; in of so of to in or on of to a P 6 , 8 , ,on to of of as by be on a is in is a 979 , is . in on of or 10500 ,P. R. 13880752706     163.     e/ N F N 1 2 Xi’ . N A . I N D . v. 26 , 7 , 88290 , 07/ 25/2006. ( 000 - 0976 ; a As as 986 of to of of of of 10)is as a to be On of is 4 7. 47 % If is to be to of A L I N R Y , 26 , 7                         5 , 2006  
展开阅读全文
  石油文库所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
0条评论

还可以输入200字符

暂无评论,赶快抢占沙发吧。

关于本文
本文标题:天然气水合物生成条件的神经网络方法预测_彭远进
链接地址:http://www.oilwenku.com/p-50710.html
关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服客服 - 联系我们
copyright@ 2016-2020 石油文库网站版权所有
经营许可证编号:川B2-20120048,ICP备案号:蜀ICP备11026253号-10号
收起
展开