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油气地质与采收率2025年第01期:基于BP神经网络的咸水黏度预测及其对渗流的影响

来源:期刊VIP网 时间:


作者:李涛;美合日阿依·穆太力普;薛福生;李延静;敬嘉珩;

单位:西北能源碳中和教育部工程研究中心;新疆大学电气工程学院;

摘要:在碳中和背景下,采用CO_2咸水层封存技术来实现碳减排目标时,咸水黏度对储层中的CO_2-咸水两相渗流过程有着直接的影响。目前,基于压力影响的黏度预测方法仍有待完善。使用最小二乘法、BP神经网络和基于遗传算法的BP神经网络,将咸水黏度分别当作温度、质量摩尔浓度的二元函数以及温度、质量摩尔浓度、压力的三元函数优化了现有的计算方法,建立了考虑压力影响的黏度预测优化模型。在获得最佳的预测方式后,基于COMSOL软件的水平集方法系统分析了黏度对渗流的影响。研究结果表明,采用最小二乘法可以对现有的经验公式进行一定优化,但是效果不明显;采用二元BP神经网络可以将预测精度提高45.20%,考虑压力后采用三元BP神经网络可以将预测精度提高57.32%。因此,在实验数据充足的情况下,基于BP神经网络模型可以得到较大压力范围内可靠的咸水黏度值;由于经验公式法能够预测黏度变化趋势,在缺乏相应实验数据的情况下,可通过经验公式法获得咸水黏度值。此外,通过仿真结果可以发现,黏度会影响流体在流道的分布,进而影响流动速度,黏度比越大,出口平均速度波动越小且更快地趋于平稳;而且黏度比越大,残余水饱和度越小,越有利于驱替过程的进行,二者呈对数函数的关系。

关键词:咸水黏度;;BP神经网络;;压力;;渗流模拟;;CO_2咸水层封存

基金资助:新疆维吾尔自治区中央引导地方科技发展专项“新疆高碳排放行业碳中和关键技术及工程应用项目课题”(ZYYD2022C16);; 新疆维吾尔自治区重点研发专项课题“区域CCUS源汇匹配优化路径及二氧化碳捕集与强化驱油关键技术”(2022B01033-2);; 新疆维吾尔自治区自然科学基金青年项目“基于低温多效蒸馏技术(MED)的矿井水淡化中盐水热力学特性研究”(2021D01C089);; 国家自然科学基金项目“致密层CO2地质封存强化采水多相界面演化与孔渗特性变化研究”(52366010);; 新疆