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专利号: 2024104173747
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-07-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

基于现有地质数据,采用支持向量机,进行地层物理和化学特性的预测,并根据预测结果确定最优的封存地层,生成地质特性预测模型;

基于所述地质特性预测模型,采用遗传算法和粒子群优化算法,进行封存参数的初步优化,包括注入速率和压力,捕捉关键参数组合,生成初步优化参数配置;

基于所述初步优化参数配置,采用时间序列分析和隔离森林算法,进行封存过程的实时监控和参数调整,匹配地质条件和封存效果的变化,生成动态调整策略;

基于所述动态调整策略,采用Sobol序列法和代理模型,在差异条件下评估封存参数的表现,对调整策略进行持续优化,生成细化调整的策略;

基于所述细化调整的策略,采用计算流体动力学,通过模拟封存过程中的物理反应和化学反应,验证调整策略和封存参数的优化结果,生成模拟验证记录;

基于所述模拟验证记录,建立反馈循环机制,根据封存过程的实时数据和模拟结果,迭代优化封存参数和动态调整策略,生成反馈循环措施;

基于所述反馈循环措施,选定最优的地层、注入参数和应急响应措施,并对封存过程的效率和安全性进行验证,生成封存方案。

2.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,所述地质特性预测模型包括地层的渗透率评级、孔隙度百分比、化学稳定性指数,所述初步优化参数配置包括确定的二氧化碳注入速率范围、压力阈值、最优注入温度,所述动态调整策略包括实时调整的注入速率步长、压力调整间隔、根据地质反馈的注入策略变化,所述反馈循环措施包括参数调整规则、周期性效果评估时间表,所述封存方案包括选定的地层深度和位置、优化后的注入速率和压力设定值、差异地质突发事件下的应急操作流程。

3.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于现有地质数据,采用支持向量机,进行地层物理和化学特性的预测,并根据预测结果确定最优的封存地层,生成地质特性预测模型的步骤具体为:基于现有地质数据,执行数据处理,包括缺失值处理、数据归一化和特征选择,匹配支持向量机的输入标准,生成处理后的地质数据;

基于所述处理后的地质数据,使用支持向量机进行训练,学习地层物理和化学特性之间的关系,并预测地层特性,生成地层预测模型;

基于所述地层预测模型,分析和评估地层的封存潜力,确定最优的二氧化碳封存地层,生成地质特性预测模型。

4.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述地质特性预测模型,采用遗传算法和粒子群优化算法,进行封存参数的初步优化,包括注入速率和压力,捕捉关键参数组合,生成初步优化参数配置的步骤具体为:基于所述地质特性预测模型,定义封存效率和安全性为目标的优化问题,并设置目标函数,生成定义的优化目标函数;

基于所述定义的优化目标函数,应用遗传算法,对封存参数进行搜索,包括注入速率和压力,识别潜在的优化组合,生成优化的参数集;

基于所述优化的参数集,使用粒子群优化算法,细化参数优化过程,捕捉最优的注入速率和压力组合,生成初步优化参数配置。

5.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述初步优化参数配置,采用时间序列分析和隔离森林算法,进行封存过程的实时监控和参数调整,匹配地质条件和封存效果的变化,生成动态调整策略的步骤具体为:基于所述初步优化参数配置,设置实时数据采集参数,收集封存过程中的关键参数,包括注入速率和压力的时间序列数据,生成实时监控数据集;

基于所述实时监控数据集,应用时间序列分析方法,分析参数随时间的变化趋势和周期性模式,预测未来参数变化,生成参数趋势分析记录;

基于所述参数趋势分析记录,采用隔离森林算法,识别异常数据点,包括预期外的压力突增,对封存参数进行调整,并匹配地质条件和封存效果的变化,生成动态调整策略。

6.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述动态调整策略,采用Sobol序列法和代理模型,在差异条件下评估封存参数的表现,对调整策略进行持续优化,生成细化调整的策略的步骤具体为:基于所述动态调整策略,定义模拟封存操作的差异条件场景,包括差异的地质特性、注入速率和压力变化范围,生成模拟场景集;

基于所述模拟场景集,应用Sobol序列法,进行全局敏感性分析,判断封存参数中哪些因素对封存效果产生关键影响,生成敏感性分析信息;

基于所述敏感性分析信息,利用代理模型,对封存参数进行模拟和优化,进行封存策略的调整,生成细化调整的策略。

7.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述细化调整的策略,采用计算流体动力学,通过模拟封存过程中的物理反应和化学反应,验证调整策略和封存参数的优化结果,生成模拟验证记录的步骤具体为:基于所述细化调整的策略,采用计算流体动力学,设置模拟的初始条件,包括封存地层的物理属性、化学组成和优化后的封存参数,生成模拟初始条件;

基于所述模拟初始条件,进行封存过程的动态模拟,包括二氧化碳在地层中的扩散、反应路径分析和对封存效果的影响,生成动态模拟结果;

基于所述动态模拟结果,分析封存参数调整前后的效果差异,评估细化调整策略的有效性,并比较模拟结果与预期目标,生成模拟验证记录。

8.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述模拟验证记录,建立反馈循环机制,根据封存过程的实时数据和模拟结果,迭代优化封存参数和动态调整策略,生成反馈循环措施的步骤具体为:基于所述模拟验证记录,识别模拟过程中出现的关键影响因素和潜在风险点,并评估封存参数对封存效率和安全性的影响,生成关键影响因素分析记录;

基于所述关键影响因素分析记录,结合实时封存过程的数据,使用时间序列分析法,对封存参数调整策略进行更新,生成更新的调整策略;

基于所述更新的调整策略,执行迭代优化流程,持续调整和优化封存参数,并验证封存效果和安全性,生成反馈循环措施。

9.根据权利要求1所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,其特征在于,基于所述反馈循环措施,选定最优的地层、注入参数和应急响应措施,并对封存过程的效率和安全性进行验证,生成封存方案的步骤具体为:基于所述反馈循环措施,执行数据聚合和分析,包括汇总封存过程中收集的实时数据和模拟验证记录,利用统计分析方法,评估参数对封存效率和安全性的影响,生成性能和安全性分析信息;

基于所述性能和安全性分析信息,采用加权评分法,筛选并确定封存效率和安全性最优的地层与对应的注入参数,生成优选地层和参数数据;

基于所述优选地层和参数数据,规划封存操作流程、预期目标、应急响应措施和长期监测计划,并持续优化潜在的变化,生成封存方案。

10.二氧化碳地质封存参数的优化设计系统,其特征在于,根据权利要求1-9任一项所述的二氧化碳地质封存参数的优化设计方法,所述系统包括:地质数据处理模块、地质特性预测模块、封存参数优化模块、封存过程监控模块、调整策略细化模块以及模拟验证与迭代模块;

所述地质数据处理模块基于收集的地质数据,执行数据清洗、缺失值处理、数据归一化和特征选择,为模型训练和分析提供标准化输入数据,生成标准化地质数据集;

所述地质特性预测模块基于标准化地质数据集,采用支持向量机,进行地层物理和化学特性的预测分析,并利用交叉验证法,验证模型的准确性和泛化能力,生成地质特性预测模型;

所述封存参数优化模块基于地质特性预测模型,采用遗传算法和粒子群优化算法,对封存参数进行优化,包括注入速率和压力,捕捉最优参数组合,生成初步参数优化配置;

所述封存过程监控模块基于初步参数优化配置,采用时间序列分析和隔离森林算法,进行封存过程的实时监控和异常检测,并匹配地质条件和封存效果的变化,生成动态调整策略;

所述调整策略细化模块基于动态调整策略,采用Sobol序列法,进行全局敏感性分析,使用高斯过程回归,对封存参数和调整策略进行细化调整,匹配差异地质条件下的封存效果,生成细化调整策略;

所述模拟验证与迭代模块基于细化调整策略,采用计算流体动力学,结合动态反馈机制,对封存过程中的物理和化学反应进行模拟验证,并根据模拟结果对封存参数和策略进行迭代优化,生成封存方案。