基于MLR–ANN算法的地应力场反演与裂缝预测

中国页岩气储层埋藏深,受构造运动影响,地应力分布规律复杂,传统方法很难准确反演区域地应力大小和方向。提出多元线性回归和人工神经网络的耦合算法,对川南长宁—建武区块的页岩气储层及周边地应力场进行反演,并采用综合破裂系数法,对储层裂缝进行预测,划分裂缝发育区域。研究表明,基于多元回归和神经网络的耦合算法能准确反演区域的地应力场分布规律。研究区的地应力以挤压应力为主,方向在NE115°左右。受构造运动产生的断层周边应力较为集中,易发育剪切裂缝,裂缝以发育和较发育程度为主。研究区在邻近龙马溪组底部的五峰组上段和构造大断层部位裂缝发育程度较高。研究成果对该区块完善页岩气开采的井网布置、压裂优化设计和套管损坏防治等有一定的参考价值。

基于高斯混合模型的碳酸盐岩储层物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演

碳酸盐岩储层是我国油气资源增储上产的重要领域,然而此类储层通常发育复杂的孔隙结构,极易影响物性参数地震预测结果的精度.本文提出一种基于高斯混合模型的物性与孔隙参数地震岩石物理同步反演方法.基于微分有效介质模型和Gassmann方程,推导定量关联孔隙度、流体饱和度及孔隙纵横比与弹性参数的线性正演算子.引入了高斯混合模型表征物性与孔隙参数的联合先验概率分布,进而表征岩相统计差异特征.基于贝叶斯线性反演理论及线性正演算子,构建目标参数后验概率的解析表达式,然后根据测井数据反演井旁孔隙纵横比,以提供可靠的孔隙参数先验约束,并利用迭代贝叶斯反演算法,提高线性正演算子的模拟精度.本方法将孔隙纵横比作为反演目标参数,表征碳酸盐岩孔隙结构的空间变化特征,结合贝叶斯线性反演方法,以提高物性参数地震反演结果的精度与运算效率.数据测试表明,所提出的方法物性参数反演结果对比常规方法精度有明显改善,且在一定程度上,新方法受初始模型和弹性参数的影响较小.三维地震数据的应用验证了本方法的有效性,其孔隙度反演结果能够有效的指示有利储层的空间分布.

裂缝性低渗油藏压裂水平井井网渗流数学模型

基于分形理论表征天然裂缝和压裂裂缝网络的复杂裂缝形态,针对裂缝性低渗透储层的非线性渗流特征和储层压敏特性,建立了裂缝性低渗透油藏压裂水平井-直井井组的非线性渗流模型。根据流体在混合井网中的不同流动形态,划分为3个区域,推导出了混合井网三区耦合产能公式,分析了分形维数、压敏效应、裂缝长度等参数对井网产能的影响。

利用简化曲线交会法初步确定HDPE土工膜厚度

采用曲线交会法确定平原水库库盘土工膜厚度时,存在材料特性曲线难获得、需多次读图取数、重复试验次数多、可选择性小等不便之处。为此,基于曲线交会法的基本原理和材料弹性阶段的线弹性与双曲线应力-应变本构关系,推导了初步确定高密度聚乙烯(HDPE)土工膜厚度的简化曲线交会法(包括简化线弹性法和简化双曲线法),并对新疆某平原水库HDPE土工膜厚度的选取进行了计算分析。结果表明:(1)与曲线交会法相比,简化曲线交会法计算误差较小,拉应力安全系数误差平均约为2.22%,应变安全系数误差平均约为-4.24%,说明该方法较为准确合理;(2)当其他条件相同时,正方形孔隙拉应力安全系数最低,以其为该工程安全运用的判断基准;(3)对同一孔隙条件,安全系数随土工膜厚度增加而增加,且呈近似线性关系;(4)通过计算得到满足安全系数要求的HDPE土工膜厚度范围为≥0.5 mm。简化曲线交会法有助于土工膜厚度确定时的便捷计算,可以满足工程设计阶段初步确定HDPE土工膜厚度的要求。

龙羊峡水库蓄丰补枯特征研究

丰、枯水期末蓄水量是影响多年调节水库蓄丰补枯规则的关键要素。以黄河上游龙羊峡水库为研究对象,基于该水库的历史运行资料,考虑水库丰、枯水期的来水量、初始蓄水量等影响,采用多元线性回归方程建立调度函数,推求丰、枯水期水库增补水量,确定水库的丰、枯水期末蓄水量。结果表明:(1)龙羊峡水库丰水期增水量的距平值与来水量的距平值呈显著的正相关性(R^(2)=0.42),枯水期水库补水量的距平值与初始蓄水量的距平值呈显著的正相关性(R^(2)=0.16);(2)由调度函数推求的丰水期增水量与实际增水量的相关性良好(R^(2)=0.62),枯水期补水量与实际补水量相关性也较好(R^(2)=0.38)。研究成果可为龙羊峡水库调度规则的建立提供依据,也可为其他多年调节水库的调度提供参考。

胜利油田高89地区特低渗透油藏CO_(2)驱非线性渗流规律研究

特低渗透油藏储层物性差,流体流动困难,常表现出非线性渗流特征。以往非线性渗流规律的研究以水驱为主,对CO_(2)驱的研究较少。针对胜利油田高89地区特低渗透油藏CO_(2)驱非线性渗流规律认识不足的问题,开展了渗流规律实验研究,揭示了CO_(2)与原油相互作用对原油渗流特征的影响规律,建立了不同渗透率下CO_(2)驱最小启动压力梯度计算公式及CO_(2)驱非线性渗流规律表征模型。结果表明:特低渗透油藏CO_(2)驱存在启动压力,原油最小启动压力梯度与流度呈良好的幂函数关系,随着流度的增加,启动压力梯度显著降低;CO_(2)驱渗流曲线呈现“曲线段+直线段”的两段式特征,直线段的流速与压力梯度呈良好的线性关系,曲线段的流速与压力梯度呈良好的二次函数关系;CO_(2)溶于原油后有显著的膨胀降黏效果,使得原油最小启动压力梯度明显降低,原油渗流能力增强,渗流曲线非线性段变短。

应用径向流产能模拟法确定超深层碳酸盐岩气藏储层物性下限——以高石梯-磨溪区块为例

传统产能模拟法在确定气藏储层物性下限时模拟的线性流与实际矿场单井生产时的径向流不符,且基于岩心出口端气体流速与矿场井筒气体流速相等的假设条件与物模需要的相似准则不符。通过改进线性流的实验方法即径向流模拟法,设计新的实验装置,模拟更符合气藏实际流线的平面径向流,将室内径向流实验得到的气体流量通过相似准则转换到实际矿场,可以更为真实地评价目的储层的渗流能力,并最终得到符合目的储层气藏产能特征的物性下限。结果表明:改进后的径向流产能模拟方法所获得的气井产能比改进前的线性流产能模拟方法提高约100倍;改进后的径向流产能模拟方法得到的物性下限更低,更符合高石梯-磨溪区块灯四段超深层碳酸盐岩气藏低孔、低渗但单井产能高的实际情况。研究成果能够更准确地评价超深层碳酸盐岩气藏储层的物性下限。

杂质气体对二氧化碳在废弃气藏咸水层埋存的影响

废弃气藏是埋存二氧化碳的理想场所,但气藏中的杂质气体会影响二氧化碳在水中的溶解过程。针对此问题,建立了考虑逸度-活度的热力学模型,准确捕捉杂质气体-二氧化碳-咸水混合体系的热力学特征。在此基础上,采用基于算子的线性化数值方法,高效准确求解质量守恒方程,研究不同混合物对二氧化碳在咸水中扩散-对流的影响。以荷兰西佩尔尼斯气藏为例,分析并评价了废弃气藏二氧化碳埋存的可行性及潜力。研究结果表明,二氧化碳在咸水中的溶解度随压力的升高而增加,随温度及矿化度的升高而降低,相同压力下,25℃下的溶解度约为90℃下的2倍。不同杂质气体对二氧化碳溶解能力的影响不同,甲烷对二氧化碳溶解度降低程度最大,降低幅度约为12%。二维模拟结果表明,杂质气体会降低二氧化碳羽流指进的速度,延长对流触发的时间,5%的甲烷-二氧化碳混合体系对流触发时间是纯二氧化碳的2.5倍,但杂质气体对总的溶解量影响不大。西佩尔尼斯气藏模拟结果表明,废弃气藏开展二氧化碳埋存潜力巨大;短时间内,二氧化碳主要以游离气及束缚气形式存在,溶解气量较少。关井30 a后,游离气占74.2%,残余气占19.1%,溶解气仅占6.7%。

基于Sentinel-2卫星数据的洋河水库水体总磷反演

结合洋河水库实测水质数据和Sentinel-2(哨兵2号)卫星遥感影像数据,基于线性回归方法,建立遥感波段反射率与水体总磷实测质量浓度之间的反演模型,反演洋河水库2016—2019年总磷质量浓度,并分析库区总磷质量浓度时空变化特征。研究结果表明:线性回归遥感反演模型决定系数达到0.818,相对误差平均值在20%以内,计算结果较稳定,模型适用性较好。在时间分布上,洋河水库水质整体基本较好,2016—2018年洋河水库水质较好,达到Ⅲ类,部分月份水质较差,超过Ⅲ类,主要集中在秋季;2019年洋河水库水质较差,整体达到Ⅳ类,部分月份出现Ⅴ类,超标现象集中在夏秋季节。在空间分布上,非汛期洋河水库总磷质量浓度自东、西入口及取水口向水库中心区逐渐升高,汛期靠近西入口的水域总磷质量浓度明显高于其他区域。利用哨兵2号卫星遥感影像对总磷质量浓度进行反演,可为水库的水质监管提供技术支撑。

基于绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型的浙江长潭水库污染源解析

基于2010—2020年长潭水库水质监测数据,采用主成分分析与因子分析法识别长潭水库的主要污染源,运用绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型解析不同污染源及其对库区主要污染因子的贡献率。结果显示,长潭水库的水体污染物主要来自内生源、生活源和农业面源3个方面。其中有机污染物和叶绿素a(Chl-a)主要来自内生源,内生源对COD_(Mn)、COD_(Cr)、BOD_(5)和Chl-a的贡献率分别为75.52%、51.39%、67.00%和63.65%;氮主要来自生活源,生活源对NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和TN的贡献率分别为38.54%、46.80%和77.69%;磷主要来自农业面源,农业面源对TP的贡献率为44.51%。长潭水库TN和TP浓度偏高且主要来自外源输入,如果缺乏有效控制,库区未来将面临水体富营养化的风险,在制定污染控制方案的过程中应当重点关注生活源和农业面源。

无流量资料地区径流分析计算方法研究及应用

无流量资料地区径流分析计算一直是水利工程设计的研究重点之一。以浙江省无实测流量资料的中小河流域为研究对象,以参证流域逐日降雨、逐日流量为基础,优选模型参数,构建参证流域二水源新安江产流与线性水库汇流耦合模型,并以设计流域长系列面平均逐日降水资料为输入,推求设计流域逐日径流系列。结果表明,该耦合模型具有结构简单、参数物理意义明确、计算灵活快捷、拟合精度较高等优点,可适用于浙江省无流量资料地区中小河流域径流分析计算。该研究可为后续其他无流量资料地区径流分析计算提供一定的参考。

线性回归方法与MLP相结合预测李家河水库的综合水质指数

为了提高水库水质的监测和管理水平,提升对城市供水的质量,采用李家河水库2021全年实测的水质指标数据(每周测试一次),通过研究对比选择了七个重要指标(分别为:总氮、氨氮、总磷、高锰酸盐系数、总铁、总锰和溶解氧)作为自变量,将反映水库水质水平高低的综合水质指数(WQI)作为因变量,分别构建、训练得到了多元线性回归模型和MLP多层人工神经网络模型;并利用所建模型对2022年上半年水库的WQI进行预测,经与实测数据对比发现,将多元线性回归模型和MLP模型相结合预测的综合水质指数明显优于两个单独模型的预测结果,WQI变化趋势的预测准确率高达95.24%;本研究所获得的这一综合水质指数复合预测模型对于李家河水库后续水质监测和生产管理会起到有效的辅助作用,对于同类型中小水库也具有一定的推广借鉴价值。

基于多模型组合方法的公平水库中长期入库径流预报

准确可靠的水库中长期预报结果对于指导受水区水资源优化配置等具有重要意义。本文首先选取SARIMA模型、SVM模型、XGBoost模型与RF模型分别构建公平水库月入库径流预报方案,以气象因子的物理机制为基础,在成因分析与随机森林重要性排序的基础上筛选关键预报因子并输入至4个单一模型中。然后在对比分析各模型优劣的基础上,以线性与非线性组合2种方式构建组合预报方案。结果表明:RF模型在4个单一模型中的模拟结果表现最优,SARIMA模型的模拟精度随着入库径流量的增加而增加;组合预报模型较任一单一模型的模拟结果均更好,基于神经网络的非线性组合方式能够有效提高验证期的模拟精度,增加模型的泛化能力。

基于多模型融合的中期径流预报

为提高流域中期径流预报精度,提出了一种基于机器学习的多模型融合的中期径流预报方法,并应用于桓仁水库流域。首先采用BP神经网络(BP)、多元线性回归(MLR)、支持向量机(SVM)构建旬尺度的单一径流预报模型;再基于信息熵和机器学习方法对上述单一模型的结果进行融合,分别建立基于信息熵、BP神经网络、SVM的信息融合预报模型;进一步考虑融雪影响,构建春汛期旬径流预报模型。引入平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)和预报合格率(QR)三个误差评价指标,综合评定各模型在汛期和非汛期的径流预报精度。结果表明:(1)所有模型对径流变化趋势的模拟效果相对较好,单一模型对峰值的模拟表现较差;(2)基于机器学习算法的融合模型能很好结合不同预报模型的优势,模拟精度优于各单一预报模型和基于信息熵的融合模型,共提高汛期10个旬的径流预报精度,且将6个旬的预报合格率提升至100%,预报合格率的最大提升率达到24%;(3)考虑融雪影响的旬径流预报模型在3月和4月的预报合格率均在90%以上,提高了流域的非汛期径流预报能力。研究提出的基于机器学习的信息融合预报方法可得到准确性和可靠性较高的径流预报模型,为桓仁水库径流预报工作和水资源高效管理提供数据支持和理论支撑。

地下径流退水过程规律

地下径流退水过程是水文过程的重要组成部分.选择滦河水系2个子流域(柳河流域和瀑河流域)的几场地下径流的退水过程,通过图形分析初步确定了2个子流域地下径流的退水规律,计算了地下径流的退水常数.并通过模型模拟的方法计算了模型模拟的误差,比较了几种模型模拟结果的优劣.结果表明,柳河流域地下径流服从指数退水规律,瀑河流域地下径流服从线性水库退水规律,且不同的降雨类型对应的退水常数不同.研究流域的地下径流退水过程,可为流域洪水过程的基流分割和地下径流的汇流计算提供依据.

基于数字平台的黄河多沙粗沙区分布式水文模型研究——以黄河岔巴沟流域为例

本文以黄河无定河水系岔巴沟流域为例,针对其气候、植被以及下垫面条件等时空变化特征,在全流域1∶1万DEM基础上,建立了具有物理基础的分布式流域水文模型,模型由网格单元的超渗产流模型和汇流模型组成,提出了考虑流域水保措施的流域汇流计算。使用该模型对1970～1989年大中场次洪水进行模拟计算,结果表明:计算值与实测值基本吻合。

TOPKAPI模型的改进及其在淮河流域洪水模拟中的应用研究

TOPKAPI模型是一个以物理概念为基础的分布式流域水文模型。对TOPKAPI模型进行了改进,增加了植物截留、降水下渗、土壤水深层渗漏、地下径流、河川径流等计算模块,并对壤中流计算模块作了相应的调整,将TOPKAPI模型改进成为一个较完整的分布式流域水文模型。采用因特网(Internet)上免费提供的数字高程、土壤和植被类型等网格资料,选用流域面积约为10000km2的中国淮河息县以上流域,应用改进后的TOPKAPI模型进行了洪水模拟,模型成果令人满意。

裂缝性油藏流固耦合渗流

本文给出了考虑介质变形的双重孔隙介质流固耦合渗流模型 ,并考虑渗流参数随有效应力而变化的非线性双重孔隙介质流固耦合渗流。在此基础上 ,本文还推导了双重孔隙介质非线性流固耦合渗流有限元计算格式 ,编制了计算机程序。并可模拟单孔隙 ,双重孔隙 ,常系数线性和变系数非线性等流固耦合渗流计算。并给出了算例。

油藏储层中不同赋存状态烃类地球化学特征:Ⅰ链烷烃——以鄂尔多斯盆地三叠系延长组为例

通过对鄂尔多斯盆地西峰油田三叠系延长组六个油砂样品中游离烃、封闭烃、碳酸盐胶结物烃、束缚烃和石英颗粒包裹体烃的分步分离和抽提,并对每类烃的不同馏分进行GC-MS分析。根据所分析样品的成岩作用序列,结合样品的结构特征,表明这一方法是可行的。通过对不同赋存状态链烷烃的研究表明,研究区正构烷烃峰型为单峰型,碳数分布广,具较弱的奇碳优势。烃类的母质类型显示为Ⅰ—Ⅱ型干酪根,形成于开阔水体条件下还原的淡水湖相环境。Pr/Ph比值、CPI值,在不同赋存状态烃中差异比较明显,大体上从游离烃、封闭烃、胶结物烃、束缚烃到包裹体烃有减小的趋势。结合其族组分特征,反映了油气演化的阶段性及其成藏期次和油藏微观的不均一性。

河道洪水演算方法在淮河及滹沱河中游的应用

为解决马斯京根法在河道洪水演算中未考虑河道断面特征和水力特性的变化问题,在淮河中游吴家渡至小柳巷河段、滹沱河中游黄壁庄至北中山河段采用考虑河道断面几何形状和水力学糙率的Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法进行河道洪水演算研究,探讨考虑河道断面特征和水力特性的演算方法在湿润区淮河中游及半干旱区滹沱河中游的适用性,并将模拟结果与马斯京根法进行比较。结果表明,Muskingum-Cunge-Todini可变参数法和非线性水库法在研究河道上模拟精度较高,洪峰合格率均在86%以上,确定性系数均大于0.8,可应用于河道洪水预报。