混合物理數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型突破CCUS協(xié)同優(yōu)化計(jì)算瓶頸
碳捕集利用與封存國(guó)際創(chuàng)新研究院芮振華教授團(tuán)隊(duì)在《鉆采工藝》發(fā)表創(chuàng)新成果，提出全球首個(gè)面向CO?利用與封存協(xié)同優(yōu)化的組分模擬代理模型（comp-GPSNet）。該模型通過(guò)融合物理機(jī)制與深度學(xué)習(xí)，成功解決傳統(tǒng)三維高分辨率數(shù)值模擬計(jì)算成本高昂的難題——在PUNQ-S3油藏案例中，模型將計(jì)算耗時(shí)從數(shù)周縮減至數(shù)小時(shí)，CO?利用率與封存率預(yù)測(cè)誤差分別低至0.16%和3.13%，為CCUS全鏈條優(yōu)化提供實(shí)時(shí)決策支持。
技術(shù)突破
當(dāng)前CCUS項(xiàng)目中CO?驅(qū)油與封存的協(xié)同優(yōu)化依賴(lài)大量組分模擬，但常規(guī)高精度模型需百萬(wàn)級(jí)網(wǎng)格運(yùn)算，單次模擬消耗超萬(wàn)CPU小時(shí)。comp-GPSNet創(chuàng)新性地將油藏離散為動(dòng)態(tài)流動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，引入多組分閃蒸平衡方程（基于Rachford-Rice方程與Peng-Robinson狀態(tài)方程）和伴隨梯度優(yōu)化算法，構(gòu)建輕量化物理內(nèi)核；同步利用Levenberg-Marquardt優(yōu)化器對(duì)53個(gè)關(guān)鍵參數(shù)（包括傳導(dǎo)率、孔隙體積、井指數(shù)等）進(jìn)行高效校準(zhǔn)，訓(xùn)練效率較傳統(tǒng)L-BFGS-B算法提升7倍，失配值降低82%。
效果驗(yàn)證
在法國(guó)PUNQ-S3油藏（含1761個(gè)有效網(wǎng)格、8口生產(chǎn)井、2口CO?注入井）的測(cè)試中，模型僅需160個(gè)等效網(wǎng)格即可復(fù)現(xiàn)復(fù)雜相行為。訓(xùn)練階段（5400天隨機(jī)井控?cái)?shù)據(jù)）對(duì)生產(chǎn)井的產(chǎn)油/氣速率、CO?突破曲線(xiàn)及井底壓力擬合決定系數(shù)（R2）均超0.98；預(yù)測(cè)階段精準(zhǔn)捕捉井控策略切換（如定產(chǎn)油轉(zhuǎn)定井底壓力）引發(fā)的流量波動(dòng)，突破傳統(tǒng)代理模型外推能力局限。
應(yīng)用前景
該模型已獲中國(guó)國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃支持，可無(wú)縫集成至CCUS智能決策平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)封存選址、注采參數(shù)、經(jīng)濟(jì)性評(píng)估的分鐘級(jí)優(yōu)化。團(tuán)隊(duì)正與延長(zhǎng)石油合作開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)部署，推動(dòng)碳封存成本降低20%以上。