一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地下空间技术领域，特别涉及一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的 预测方法。
【背景技术】
[0002] 能源地下储备是能源战略储备的重要手段之一。由于盐穴的体积大且密封性好的 特性，利用地层深部的盐穴进行能源储备形式已经被各国政府广泛认可。近年来，为了满足 国家在能源储备布局及战略储备的需求，我国也已开始了盐穴地下能源储备的选址及建设 工作，例如，江苏金坛盐穴储气库已进入试运行阶段。尽管相对其它储备方式，盐穴地下储 备库具有安全及经济的特点，但是，在盐穴地下储气库的使用过程中，由于地层压力和盐岩 自身较强的流变性，会导致储气库的体积不断地收缩，当储气库的体积减少过多时，甚至会 导致储气库的溶腔报废。因此，对盐穴地下储气库在使用过程中的体积收缩进行有效预测 就显得十分重要。
[0003] 目前，盐穴地下储气库的体积收缩可W通过声纳检测设备进行实际测量。实现时， 为了防止储气库中的气体在井口发生喷射，通常是将声纳检测设备密封在盐穴的井口，然 后通过与储气库相通的管道检测其体积收缩变化。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在W下问题：
[0005] 在盐穴地下储气库使用过程中，采用声纳设备检测储气库的体积收缩的方法，需 要在密封带压的作业环境下进行，使得储气库中的气体在检测过程中存在泄漏的风险。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中的上述问题，本发明实施例提供了一种盐穴地下储气库溶腔 体积收缩率的预测方法。所述技术方案如下：
[0007] 本发明实施例提供了一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测方法，所述方法 包括：
[0008] 获取所述盐穴地下储气库溶腔连续n年的实际体积收缩率，其中，n为大于4的正 整数；
[0009] 根据所述连续n年的实际体积收缩率，结合灰色理论，建立GM(1，1)预测模型群， 所述GM(1，1)预测模型群包括m个GM(1，1)预测模型，其中，第m个GM(1，1)预测模型根据 所述连续n年中第m年~第n年的实际体积收缩率建立，m> 2且m为正整数，n-m> 4 ;
[0010] 采用所述第1个GM(1，1)预测模型分别确定所述盐穴地下储气库溶腔连续n年的 预测体积收缩率，得到n个预测结果；
[0011] 根据所述n个预测结果，建立所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的状态的马尔 科夫预测模型；
[0012] 采用所述马尔科夫预测模型预测下一个年度所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩 率的状态；
[0013] 确定所述GM(1，1)预测模型群中的所有GM(1，1)预测模型的下一个年度所述盐穴 地下储气库溶腔体积收缩率的预测值的平均值义
[0014] 根据所述平均值采；日所述体积收缩率的状态，确定下一个年度所述盐穴 地下储气库溶腔体积收缩率X。
[0015] 进一步地，所述GM(1，1)预测模型为：
[001引
（k二！，2,…A/)，其中，a为灰色发 展系数，U为灰色输入系数。
[0017] 更进一步地，所述灰色发展系数a和所述灰色输入系数U采用最小二乘法确定。
[0018] 可选地，所述方法还包括：
[0019] 对所述n年的实际体积收缩率进行指数规律性检验。
[0020] 进一步地，所述对所述n年的实际体积收缩率进行指数规律性检验，包括：
[0021] 根据所述n年的实际体积收缩率的级比，判断所述n年的实际体积收缩率是否具 有准指数规律；
[0022] 当所述n年的实际体积收缩率具有准指数规律时，判定所述n年的实际体积收缩 率满足建立GM(1，1)预测模型的指数规律。
[0023] 进一步地，所述采用所述马尔科夫预测模型预测下一个年度所述盐穴地下储气库 溶腔体积收缩率的状态，包括：
[0024] 确定所述n个预测结果的绝对误差，所述绝对误差为所述预测体积收缩率与所述 实际体积收缩率的差值；
[0025] 根据所述n个预测结果的绝对误差中的最大值和最小值，平均分r个区间，所述r 个区间为所述预测结果的绝对误差的r个状态，分别记为El,E2,…，Ef，且满足状态Ei为区 间巧ii，Ej，其中rE[2,5]且r为整数，i为1，2，…，r;
[0026] 确定所述状态的转移概率W，其中， 式中4为由状态Ei经过k步转 巧 移到状态Ej的个数，Ni为处于Ei状态的所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的个数，其中，k为整数，且1;
[0027] 确定所述状态的转移概率矩阵P化)，其中，
[0028]
[0029] 根据所述状态的转移概率矩阵P(k)和所述盐穴地下储气库的连续n年中的最后 一个年度的体积收缩率的状态，确定下一个年度所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的状 态。
[0030] 更进一步地，所述根据所述状态的转移概率矩阵P(k)和所述盐穴地下储气库的 连续n年中的最后一个年度的体积收缩率的状态，确定下一个年度所述盐穴地下储气库溶 腔体积收缩率的状态，包括：
[0031]判断所述状态的转移概率矩阵的第i行中是否只有一个最大值，所述i由所 述盐穴地下储气库的连续n年中的最后一个年度的体积收缩率的状态Ei确定；
[0032]当所述状态的转移概率矩阵的第i行中只有一个最大值时，判定下一年度所 片J 述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的状态由所述状态Ei转移到状态E,;
[0033]当所述状态的转移概率矩阵的第i行中存在至少两个最大值，确定所述状态的转 移概率矩阵的N阶矩阵，N为大于等于2的整数；
[0034] 选取所述N阶矩阵中满足第i行只有一个最大值'的一个所述多阶矩阵为所述 状态的转移概率矩阵，判定下一年度所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的状态由所述状 态Ei转移到所述状态Ej。
[0035] 优选地，所述r等于3。
[0036] 所述下一个年度所述盐穴地下储气库溶腔体积收缩率X为：
[0037] 所述获取所述盐穴地下储气库溶腔连续n年的实际体积收缩率，包括：
[0038] 采用声纳装置分别带压测量所述盐穴地下储气库溶腔连续n年的实际体积；
[0039] 根据所述盐穴地下储气库溶腔连续n年的实际体积，确定所述盐穴地下储气库溶 腔连续n年的实际体积收缩率。
[0040] 本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0041] 通过已知的多年盐穴地下储气库溶腔体积收缩率，采用灰色理论、建立GM(1，1) 预测模型和GM(1，1)预测模型群，并结合马尔科夫链，对下一年度盐穴地下储气库溶腔体 积收缩率进行有效预测，减少了储气库使用中的声纳检测的次数，削减了因带压声纳检测 过程中存在的泄漏风险，对于确保储气库安全运行具有重要的意义，也为储气库管理者采 取有效措施控制溶腔的体积收缩提供技术支持，且采用确定GM(1，1)预测模型群中的各个 子模型的下一个年度盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测值的平均值，可W有效避免单 一GM(1，1)预测模型的不稳定性的缺陷，使得预测更为准确可信。
【附图说明】
[0042] 为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使 用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于 本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据送些附图获得其他 的附图。
[0043] 图1是本发明实施例一提供的一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测方法 的流程图；
[0044] 图2是本发明实施例二提供的一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测方法 的流程图。
【具体实施方式】
[0045] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方 式作进一步地详细描述。
[004引 实施例一
[0047] 本发明实施例提供了一种盐穴地下储气库溶腔体积收缩率的预测方法，参见图1， 方法包括：
[0048] 步骤101 ;获取盐穴地下储气库溶腔连续n年的实际体积收缩率，其中，n为大于4 的正整数。
[0049] 其中，体积收缩率是盐穴地下储气库稳定性评判的一个关键指标，如果体积收缩 率比较大，则可W反映储气库不稳定，另外体积收缩率比较大时，还会影响储气库的溶腔的 有效工作气量。盐穴地下储气库溶腔中存储气态能源，气态能源可W包括天然气和液化石 油气等。
[0050] 在实际应用，为了保证预测结果的准确性和操作的方便性，优选的n为8。
[0051] 步骤102 ;根据连续n年的实际体积收缩率，结合灰色理论，建立GM(1，1)预测模 型群，GM(1，1)预测模型群包括m个GM(1，1)预测模型，其中，第m个GM(1，1)预测模型根 据连续n年中第m年~第n年的实际体积收缩率率建立，m> 2且m为正整数，n-m> 4。
[0052] 盐穴地下储气库具有明显的