【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鹽穴儲氣庫安全監測，具體涉及一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法和系統。
技術介紹
1、全球能源需求持續攀升，化石燃料消耗量驟增致使大量二氧化碳排放。超臨界二氧化碳地質封存技術作為將二氧化碳長期儲存于地下的一種方法，被視為減緩二氧化碳排放的關鍵措施之一。鹽穴一般形成于地下深處的鹽層，歷經漫長地質時期，結構穩定，鹽巖具有低滲透性，能夠有效阻止超臨界二氧化碳泄漏。在超臨界狀態下，二氧化碳密度與液體相近，粘度與氣體相近，流動性強，若沒有穩定且密封性好的地質構造，很容易發生泄漏，而鹽穴的地質穩定性可以長期容納超臨界二氧化碳，確保封存安全。
2、超臨界二氧化碳在深部鹽穴儲氣庫中的封存與運移行為具有顯著的特殊性，其物理化學特性如高擴散性、相態敏感性、強溶解性及與鹽巖-鹵水系統的相互作用，可能對儲氣庫的長期穩定性、密封性和安全性產生深遠影響。將超臨界二氧化碳注入埋藏淺、鹽層薄、夾層多、品位低的鹽穴儲氣庫，會導致鹽巖在高溫高壓（通常>31.1℃、>7.38mpa）環境下，晶界滑移和位錯運動加劇，導致蠕變速率升高，尤其在含夾層鹽巖中更為顯著，給鹽穴儲氣庫安全運行監測提出了嚴苛的要求。傳統的監測方法如壓力監測、位移監測等，只能獲取局部的、有限的信息，難以全面、實時地掌握鹽穴儲氣庫的整體運行狀態。而且，這些方法在面對復雜地質環境時，監測精度和可靠性容易受到影響，因此，迫切需要一種高效、精準、全面的鹽穴儲氣庫安全監測技術，以保障其安全穩定運行。
技術實現思路
2、本專利技術通過布設多種光纖傳感網絡對鹽穴儲氣庫的多種指標進行監測，然后利用優化的粒子群算法快速準確搜索最優的時頻分析算法超參數，進而對監測數據進行重構以提高數據準確度，有效解決了實時全面、精確地監測儲氣庫的運行狀態，為鹽穴儲氣庫的安全運行提供可靠保障的問題。
3、可選地，所述引入粒子群算法構建最優參數篩選模型，包括以下步驟：
4、根據超參數的取值范圍，設置初始粒子；引入自適應因子改進粒子群算法的慣性系數；基于粒子個體在迭代過程中的適應度值，改進所述粒子個體的速度更新公式。本專利技術通過改進粒子群算法以構建最優參數篩選模型，有助于后續步驟快速高效獲得最優的時頻分析算法，以精準反映儲氣庫狀態。
5、可選地，所述根據超參數的取值范圍，設置初始粒子，包括以下步驟：
6、歸一化所述超參數；基于粒子的數量分解歸一化結果，根據分解結果設置所述初始粒子。本專利技術將超參數的取值范圍進行歸一化后再根據粒子數量進行分解，能夠全面均衡地在解空間分布初始粒子，有利于提高本專利技術的準確度。
7、可選地，所述引入自適應因子改進粒子群算法的慣性系數，滿足以下公式：
8、
9、
10、其中，表示改進后的慣性系數，表示第t次迭代時第i粒子個體的自適應因子，表示慣性系數，表示第t次迭代時第i粒子個體的適應度值，表示第t次迭代時最優粒子個體的適應度值，表示迭代歷史中最優粒子個體的適應度值。本專利技術根據粒子的適應度值動態調整慣性系數，有利于針對每一個粒子進行尋優迭代以提高本專利技術的效率。
11、可選地，所述基于粒子個體在迭代過程中的適應度值，改進所述粒子個體的速度更新公式，滿足以下公式：
12、
13、其中，表示第t+1次迭代時第i粒子個體的速度，表示第t次迭代時第i粒子個體的自適應因子，表示第t次迭代時第i粒子個體的速度，表示第t次迭代時第i粒子個體的適應度值，表示第t次迭代時最優粒子個體的適應度值，表示迭代歷史中最優粒子個體的適應度值，表示第t次迭代時第i粒子個體的位置，表示迭代歷史中最優粒子個體的位置，表示第t次迭代時最優粒子個體的位置。本專利技術引用自適應因子作為速度的權重因子，然后根據粒子與全局最優粒子和歷史最優粒子的適應度自適應地調整移動向量，進一步有利于提高本專利技術的準確度。
14、可選地，所述基于所述監測數據，利用所述最優參數篩選模型確定時頻分析算法的超參數，包括以下步驟：
15、判斷所述最優參數篩選模型陷入尋優僵局；引入群體擾動模型，根據判斷結果利用所述群體擾動模型擾動粒子群體。
16、可選地，所述群體擾動模型，滿足以下公式：
17、
18、其中，表示擾動后第i粒子個體的位置，表示第i粒子個體的位置，表示阿基米德螺旋線系數，表示[0,1]的隨機數，表示第i粒子個體的適應度值，表示迭代歷史中最優粒子個體的適應度值，表示判斷閾值，表示最差粒子個體的適應度值，表示最差粒子個體的位置。本專利技術將遠離最優粒子和臨近最優粒子的粒子區分，然后執行不同的擾動策略，有利于解決局部最優的問題。
19、可選地，所述時頻分析算法，包括集合經驗模態分解算法、經驗模態分解算法或變分模態分解算法的一種。本專利技術采用多種時頻分析方法，進一步有利于提高本專利技術的準確度。
20、可選地，所述根據所述重構監測數據分析監測指標，包括以下步驟：
21、根據所述重構監測數據反演分析獲得儲氣庫腔體收縮率；基于所述重構監測數據，利用溫度梯度與拉曼散射突變點定位氣鹵界面高度；通過所述重構監測數據，識別二氧化碳相態。本專利技術通過對重構監測數據的分析獲得多種監測指標，有效提高了本專利技術的監測全面性。
22、第二方面，為能夠高效地執行本專利技術所提供的一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，本專利技術還提供了一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測系統，包括處理器、輸入設備、輸出設備和存儲器，所述處理器、輸入設備、輸出設備和存儲器相互連接，其中，所述存儲器用于存儲計算機程序，所述計算機程序包含程序指令，所述處理器被配置用于調用所述程序指令，執行如本專利技術第一方面所述的一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法。本專利技術的一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測系統，結構緊湊、性能穩定，能夠穩定地執行本專利技術提供的一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，進一步提升本專利技術整體適用性和實際應用能力。
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1.一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述引入粒子群算法構建最優參數篩選模型，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述根據超參數的取值范圍，設置初始粒子，包括以下步驟：
4.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述引入自適應因子改進粒子群算法的慣性系數，滿足以下公式：
5.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于粒子個體在迭代過程中的適應度值，改進所述粒子個體的速度更新公式，滿足以下公式：
6.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于所述監測數據，利用所述最優參數篩選模型確定時頻分析算法的超參數，包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征
8.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述時頻分析算法，包括集合經驗模態分解算法、經驗模態分解算法或變分模態分解算法的一種。
9.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述根據所述重構監測數據分析監測指標，包括以下步驟：
10.一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測系統，其特征在于，所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測系統，包括：輸入設備、輸出設備、處理器、存儲器，所述輸入設備、輸出設備、處理器、存儲器相互連接，所述存儲器包括程序指令，所述程序指令用于執行權利要求1-9任一項所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法。
...【技術特征摘要】
1.一種基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述引入粒子群算法構建最優參數篩選模型，包括以下步驟：
3.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述根據超參數的取值范圍，設置初始粒子，包括以下步驟：
4.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述引入自適應因子改進粒子群算法的慣性系數，滿足以下公式：
5.根據權利要求2所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于粒子個體在迭代過程中的適應度值，改進所述粒子個體的速度更新公式，滿足以下公式：
6.根據權利要求1所述基于光纖傳感技術的鹽穴儲氣庫安全監測方法，其特征在于，所述基于所述監...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張明天，袁強，范金洋，姜德義，陳結，楊旺，李耀楠，汪一帆，吳濟濤，韓絢，秦敬峰，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：
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