拟梯度遗传算法在水电厂厂内经济运行中的应用研究

提出一种求解水电厂厂内机组间负荷优化分配的新方法——拟梯度遗传算法 (QGA) ,详细介绍了算法的原理和实现过程。该算法采用实数编码技术和基于拟梯度的遗传变异算子 ,求解精度高而且收敛速度快 ,为水电厂内的经济运行提供了一种有效的方法 ,算例说明了该方法的有效性。

动态双子群拟梯度蝙蝠算法

针对基本蝙蝠算法存在的易陷入局部最优、后期收敛速度慢等问题,提出动态双子群拟梯度蝙蝠算法。该算法利用蝙蝠脉冲发射频率将蝙蝠种群动态地划分为自由搜索种群和局部搜索种群两个子群,在局部搜索子群中利用拟梯度方向指导蝙蝠搜索。为了验证算法的有效性,通过对4个基准函数的实验测试,实验结果表明,该算法相对于基本蝙蝠算法具有较好的全局搜索能力和优化精度。

拟梯度遗传算法在水电厂厂内经济运行中的应用

水电厂规模大、机组负荷水平高,需要实现负荷优化分配目标,帮助水电厂节省生产成本。因此,将对水电厂厂内经济运行情况进行研究,主要提出拟梯度遗传算法的应用,在分析已有研究成果的基础上,构建数学模型,利用拟梯度遗传算法完成相关分析工作。最后进行仿真算例分析,为实际应用提供参考。

低渗透油藏拟启动压力梯度

对大庆外围和长庆西峰油区低渗透油藏岩心进行了恒速压汞、核磁共振和渗流实验,从不同角度研究了低渗透储集层拟启动压力梯度形成原因及影响因素。由于储集层中固液作用形成的边界层的存在,且低渗透油藏喉道非常微细,因而低渗透油藏流体流动需要克服启动压力梯度。在低压力下,参与渗流的喉道少,岩心断面上的渗流截面小,随着驱动压力增加,参与渗流的喉道数量增加,岩心断面上的渗流截面增大。储集层的孔隙结构特征、可动流体饱和度对拟启动压力梯度有显著的影响,主流喉道半径及可动流体饱和度越大,拟启动压力梯度越小。拟启动压力梯度是储集层渗流非线性程度和渗流能力的表征参数,是孔隙结构、固液作用的综合体现。

低渗透软弱岩非达西渗流拟启动压力梯度试验研究

利用新开发的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.01MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.05ml。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了低渗透岩石的非达西渗流现象。并根据非达西流线性段的渗流特点,采用三种方法推算了拟启动压力梯度值,并通过实例说明"二次平均法"是拟启动压力梯度推算的最有效方法。

非达西渗流拟启动压力梯度推算

岩体启动压力梯度的大小是石油开采,工程防渗处理等方面需要考虑的影响因素。非线性渗流现象已被广泛所认同,低渗透性岩渗流存在启动压力梯度,它基本代表了流体产生渗流时的压力梯度大小。试验对试样进水端水压进行长期稳定控制,出水端采用精确测定流出水体积变化量的方法进行流量测定;当渗出端水体积的变化量与时间呈直线关系时,即认为该时段渗透特征符合达西定律。通过对具有不同渗透性的软弱岩系统的试验测试,根据实测渗透系数与压力梯度的正相关关系,提出了拟启动压力梯度推算的"三次平均法",即:首先统一调整实测渗透系数值,然后确定绝对渗透系数值,再根据该值确定V0值,3次取平均推算拟启动压力梯度的方法。分析表明:拟启动压力梯度随围压升高而增大,随岩石的绝对渗透系数降低而增大;在渗透压差增大过程测得的拟启动压力梯度大于降低过程的拟启动压力梯度,这些都与理论分析结果相吻合。实例说明拟启动压力梯度推算"三次平均法"较为合理,易于推广使用。这为通过室内试验确定工程岩体启动渗流压力梯度的大小,提出了一种新的思路。

梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法

数字图像相关方法作为光学测量的一种测量方式在结构变形测量中有广泛应用,其中亚像素位移测量精度成为关键。基于亚像素位移测量精度影响因素的分析,研究了计算子区灰度插值、计算窗口大小以及拟合距离对亚像素位移测量的影响。提出了一种梯度-曲面拟合法的亚像素位移测量算法,即,先采用梯度法计算出结构的亚像素位移,再对计算子区进行亚像素插值,然后调整拟合距离进行亚像素曲面拟合。最后利用计算机模拟算例验证了该方法具有良好的计算效率、计算精度及抗噪声能力。

一个求概率约束规划的随机拟次梯度算法

概率约束规划是经常费到的一类规划，但其约束函数含有概率，在一般场合下，很难求出，随机拟次梯度法无须计算约束值与导数值，只要构造出约束函数目标函数的随机拟次梯度即可，本文给出了一个求解概率约束规划的随机拟次梯度算法，并证明了有关的定量及性质。

稠油拟启动压力梯度测定实验方法及应用

根据多孔介质中单一流体的渗流规律及物质平衡原理,在考虑稠油微可压缩特性与非线性渗流特征基础上,建立一维稠油非线性渗流理论模型,以此为理论基础设计了两种非稳态渗流测压方式测定稠油拟启动压力梯度的实验方法。通过拟合恒流量注入过程与停止注入过程的多孔介质注入端测定的压力变化,从而计算出不同温度时稠油的拟启动压力梯度值。对比理论计算与稳定实验测定拟启动压力梯度的误差可知,关闭注入端测定注入端压力变化而求得的稠油拟启动压力梯度更精确,其原因是由于停止注入实验方法只需进行压力测量而无需考虑流量测量的问题,因此该方法实验简单易操作、实验时间短、计算精度高。

拟双曲动量梯度的对抗深度强化学习研究

在深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)中,智能体(agent)通过观察通道来观察环境状态。该观察可能包含对抗性攻击的干扰,也即对抗样本,使智能体选择了错误动作。生成对抗样本常用方法是采用随机梯度下降方法。提出使用拟双曲动量梯度算法(QHM)来生成对抗干扰,该方法能够充分利用以前的梯度动量来修正梯度下降方向,因而比采用随机梯度下降方法(SGD)在生成对抗样本上具有更高效率。同时借助这种攻击方法在鲁棒控制框架内训练了DRL鲁棒性。实验效果表明基于QHM训练方法的DRL在进行对抗性训练后,面对攻击和环境参数变化时的鲁棒性显著提高。

约束非光滑极小化的随机拟次梯度法

用随机拟次梯度法处理非随机非光滑问题是极小化领域的新方法．本文利用Ｌａｇｒａｎｇｅ对偶理论把一般混合约束问题归化为非约束凸规划问题，并用随机次梯度法求解后者，相应的算法有合理的停机准则，并在适当条件下几乎处处收敛．

非线性渗流启动压力梯度确定方法研究

非线性渗流的研究已成为人们关注的重点,其中对于启动压力梯度的确定方法尚没有统一的标准与规范,为了能够改善这一现状,并且能够为以后的启动压力梯度研究提供更可靠的依据,通过分析近些年来国内外非线性渗流启动压力梯度的确定方法和技术的基础之上,总结了在此过程中存在的问题,并提出了初步的解决方案。其中,分别以最小启动压力梯度与拟启动压力梯度这两种不同定义下的启动压力梯度进行分析和总结其确定方法,包括室内的物理模拟直接测量与建立数学模型间接求解等。这为以后研究非常规油藏渗流规律研究奠定了基础,进一步为提高油藏采收率做出贡献。

基于分形理论的多孔介质稠油启动压力梯度计算与分析

准确掌握稠油启动压力梯度产生机理及影响因素,对实际油藏开发中研究压力场分布、确定井网井距具有重要意义。文中根据力学平衡关系及多孔介质分形理论,建立了考虑多孔介质孔喉结构、边界层性质异常及流体结构性的稠油启动压力梯度数学模型;分析了岩心孔隙结构参数、流体黏滞阻力及固-液、液-液流体表面力对启动压力梯度的影响规律,对稠油流体的流变性及非线性渗流特征进行了探讨,模型计算结果与室内岩心实验数据吻合较好。由建立的数学模型得出:研究稠油拟启动压力梯度不能忽略孔隙结构参数(最大孔喉半径、最小孔喉半径、孔喉半径分形维数、迂曲度分形维数)、流体的结构性,以及表面力的影响;拟启动压力梯度与最大孔喉半径负相关,与稠油极限剪切应力和表面力正相关。

超低渗透油藏启动压力梯度实验研究

相对于常规油藏,超低渗透油藏具有特殊的开发规律,其实质是渗流规律的特殊性。本文结合了"毛细管平衡法"与"压差-流速法"的优点,采用自制的"一端毛细管平衡法"装置确定了最小启动压力梯度和拟启动压力梯度,以保证驱替渗流曲线的完整性。

敏度分析的数值方法比较研究

为提高优化方法中敏度计算的精度和效率,比较研究了拟梯度、复数步长微分和自动微分三种数值方法原理及实现。采用操作符重载和模板技术实现复数步长微分和自动微分,并将自动微分前向模式和反向模式结合起来计算Hesse矩阵。研究表明:拟梯度能有效地减少函数求值次数,但对高度非线性函数其计算精度较差;复数步长微分方法简单,能得到机器精度的梯度值,但需要处理复数,计算量较大;自动微分在函数求值的同时并行计算高阶精确导数值,计算量适中。

低渗透气藏压裂井产能分析

基于低渗透气藏渗透率随拟压力呈指数函数规律的基础,考虑拟启动压力梯度存在的影响,根据扰动椭圆概念和等价发展矩形思想,研究了垂直裂缝井的产能计算方法,绘制并分析了产能理论曲线。研究结果表明,渗透率模数、拟启动压力梯度以及裂缝的长度均对压裂井产能产生影响。渗透率模数和拟启动压力梯度越大,裂缝越短,气井产能越小。

稠油油藏蒸汽吞吐产能预测新模型

针对稠油非达西流动特征,引入稠油油藏有效动用理论,根据蒸汽吞吐开发时井筒周围流体的流动状态进行分区,采用等值渗流阻力法,考虑拟启动压力梯度,分别推导直井和水平井蒸汽吞吐开发方式下的产能预测公式。通过数值计算,分析生产压差、拟启动压力梯度、开发方式以及开发井型等因素对稠油油藏有效动用范围和产能的影响。分析结果认为:生产压差越大,油藏有效动用半径先增加,后趋于平缓,日产油量增加;拟启动压力梯度越大,有效动用半径逐渐变小,且递减幅度逐渐变缓,日产油量逐渐降低;拟启动压力梯度对天然能量和蒸汽吞吐开采的影响均不能忽略,且对蒸汽吞吐开采影响较大;直井和水平井产能均随拟启动压力梯度增加而减小,且水平井产能降低幅度较大。该研究为现场准确评估油井产能,选择合理开发方案提供了理论依据。

低含油饱和度油藏开发特征

低含油饱和度油藏的渗流特征明显不同于常规油藏。采用室内大模型物理模拟实验和油藏数值模拟技术研究低含油饱和度油藏开发动态特征和影响因素,拟合建立含水率变化经验公式。在数值模拟过程中考虑了低渗透油藏启动压力对渗流特征的影响,从而使结果更符合实际情况。研究结果表明:低含油饱和度油藏没有无水采油期,且存在一个含水快速上升后略为回落的含水稳定采油期,初始含水饱和度越高,含水稳定期采油时间越短;当注采压力梯度接近拟启动压力梯度时,采出程度随注采压力梯度变化较大;当注采压力梯度远大于拟启动压力梯度时,采出程度随注采压力梯度变化很小,甚至没有变化。注采压力梯度小于拟启动压力梯度时,注水速度与最终采出程度正相关。

改进叠加原理求解低渗储层关井阶段压力响应

流体在低渗储层中的流动受流固界面作用影响,是低速非达西渗流。拟启动压力梯度常用于描述非达西渗流,但其在关井阶段的作用机制尚不明确。直接应用传统压降叠加原理的关井阶段压力响应计算结果已被证明和数值计算所得规律相反。针对上述矛盾,基于拟启动压力梯度,建立了低渗储层关井阶段试井数学模型。该模型是非齐次的二阶线性微分方程。根据其解的可叠加性,证明和提出了改进的压降叠加原理,即低渗储层关井阶段井底压力变化等于一个考虑拟启动压力梯度时变化值与一个不考虑拟启动压力梯度时变化值的叠加。计算结果显示,开井过程拟启动压力梯度使压力-压力导数曲线后期上翘,作用机制类似于"封闭"边界;关井过程拟启动压力梯度使压力-压力导数曲线后期下掉,作用机制类似于"恒压"边界。计算得到的曲线变化趋势与文献中数值计算结果吻合,验证了改进压降叠加原理的正确性。改进的压降叠加原理解决了传统压降叠加原理在非达西渗流压力恢复测试解释的错误,使得通过压力恢复测试准确识别储层平均拟启动压力梯度成为可能。

低渗透油藏考虑压裂的注采井间压力分布研究

低渗特低渗油藏都要进行压裂才具有经济效益。提出水井爆燃压裂、采油井水力压裂情况下的注采井间压力分布的求解思路,运用达西径向渗流模型、一维条带状渗流模型和拟线性渗流模型相结合的方法,更准确地求解注采压力分布,符合现场实际应用。