本發(fā)明涉及二氧化碳地質(zhì)封存領(lǐng)域，尤其涉及一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、二氧化碳地質(zhì)封存技術(shù)可用于co2地下封存的場(chǎng)地主要有枯竭油氣藏、咸水層和無(wú)商業(yè)開(kāi)采價(jià)值的深部煤層以及深海沉積物等。數(shù)值模擬方法作為一種經(jīng)濟(jì)有效的研究方法可以實(shí)現(xiàn)大尺度、長(zhǎng)時(shí)間的二氧化碳封存復(fù)雜場(chǎng)景的分析和預(yù)判。但是數(shù)值模擬方法需要的輸入?yún)?shù)量大、計(jì)算成本高。本發(fā)明專(zhuān)利提出一種基于深度學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法在實(shí)際工程領(lǐng)域能得到很好的推廣運(yùn)用。通過(guò)優(yōu)化和改進(jìn)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，進(jìn)一步結(jié)合海量數(shù)據(jù)的實(shí)際工程運(yùn)用場(chǎng)景，為大規(guī)模二氧化碳的安全、穩(wěn)定埋存提供理論和技術(shù)支撐。

2、現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行二氧化碳封存量預(yù)測(cè)的主要問(wèn)題在于：

3、(1)構(gòu)建數(shù)值模型的參數(shù)需求量大，對(duì)于某些無(wú)法直接獲取的參數(shù)只能采用預(yù)估，對(duì)最終預(yù)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的預(yù)測(cè)誤差；

4、(2)針對(duì)二氧化碳的注入時(shí)間(一般為幾年或者幾十年)以及注入后的封存時(shí)間(一般為幾百年)進(jìn)行模擬評(píng)估時(shí)的計(jì)算成本高，一旦修改某個(gè)輸入?yún)?shù)，必須重新開(kāi)始模擬；

5、(3)未進(jìn)行特征選擇或者在特征選擇中加入過(guò)多人為因素，導(dǎo)致模型訓(xùn)練成本高以及模型可解釋性不強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法及裝置，能夠提高對(duì)二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明一實(shí)施例提供一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

3、對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)；

4、通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)；其中，所述預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中包括若干個(gè)對(duì)二氧化碳地質(zhì)封存存在影響的封存指標(biāo)；

5、根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)與所述若干個(gè)特征指標(biāo)，對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到封存量預(yù)測(cè)模型；

6、通過(guò)所述封存量預(yù)測(cè)模型對(duì)待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

7、進(jìn)一步的，所述對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)，具體包括：

8、通過(guò)插值法對(duì)所述二氧化碳封存量數(shù)據(jù)中的缺失部分進(jìn)行填補(bǔ)，并將填補(bǔ)后的所述二氧化碳封存量數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充數(shù)據(jù)；

9、通過(guò)箱型圖法對(duì)所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值識(shí)別，同時(shí)對(duì)識(shí)別得到的異常值進(jìn)行修正，將修正后的所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)作為所述特征數(shù)據(jù)。

10、進(jìn)一步的，所述通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)，具體包括：

11、通過(guò)輕量梯度提升機(jī)對(duì)所述若干個(gè)封存指標(biāo)進(jìn)行特征篩選，對(duì)應(yīng)得到若干個(gè)封存指標(biāo)的特征重要性；

12、當(dāng)所述封存指標(biāo)的所述特征重要性大于預(yù)設(shè)重要性閾值時(shí)，確定所述封存指標(biāo)為所述特征指標(biāo)。

13、進(jìn)一步的，所述根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)與所述若干個(gè)特征指標(biāo)，對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到封存量預(yù)測(cè)模型，具體包括：

14、將所述特征數(shù)據(jù)按預(yù)設(shè)比例劃分為訓(xùn)練集和測(cè)試集；

15、根據(jù)所述訓(xùn)練集以及所述若干個(gè)特征指標(biāo)對(duì)所述預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到所述封存量預(yù)測(cè)模型；其中，所述預(yù)設(shè)模型為lstm神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。

16、優(yōu)選的，在對(duì)所述預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，還包括：

17、根據(jù)預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)貝葉斯優(yōu)化算法對(duì)所述預(yù)設(shè)模型的超參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，直至所述預(yù)設(shè)目標(biāo)函數(shù)的后驗(yàn)分布與真實(shí)分布之間的差值不超過(guò)預(yù)設(shè)差值閾值。

18、優(yōu)選的，在得到封存量預(yù)測(cè)模型前，還包括：

19、通過(guò)所述測(cè)試集對(duì)訓(xùn)練好的所述預(yù)設(shè)模型進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)檢驗(yàn)得到的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率大于預(yù)設(shè)準(zhǔn)確率閾值時(shí)，確定所述預(yù)設(shè)模型為所述封存量預(yù)測(cè)模型；其中，所述預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率η的計(jì)算公式具體為：

20、

21、其中，n為所述測(cè)試集的樣本總數(shù)，pi,real為所述測(cè)試集中第i個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的真實(shí)二氧化碳封存量，pi,pred所述測(cè)試集中第i個(gè)樣本對(duì)應(yīng)的二氧化碳封存預(yù)測(cè)量。

22、進(jìn)一步的，所述通過(guò)所述預(yù)測(cè)模型對(duì)待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量進(jìn)行預(yù)測(cè)，具體包括：

23、采集所述待測(cè)區(qū)域的所述特征指標(biāo)數(shù)據(jù)；

24、根據(jù)所述特征指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)所述封存量預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)得到所述待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量。

25、本發(fā)明另一實(shí)施例提供一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)裝置，包括：數(shù)據(jù)處理模塊、分析模塊、模型訓(xùn)練模塊以及預(yù)測(cè)模塊；

26、所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)；

27、所述分析模塊用于通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)；其中，所述預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中包括若干個(gè)對(duì)二氧化碳地質(zhì)封存存在影響的封存指標(biāo)；

28、所述模型訓(xùn)練模塊用于根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)與所述若干個(gè)特征指標(biāo)，對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到封存量預(yù)測(cè)模型；

29、所述預(yù)測(cè)模塊用于通過(guò)所述封存量預(yù)測(cè)模型對(duì)待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

30、進(jìn)一步的，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)，具體包括：

31、通過(guò)插值法對(duì)所述二氧化碳封存量數(shù)據(jù)中的缺失部分進(jìn)行填補(bǔ)，并將填補(bǔ)后的所述二氧化碳封存量數(shù)據(jù)作為補(bǔ)充數(shù)據(jù)；

32、通過(guò)箱型圖法對(duì)所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)進(jìn)行異常值識(shí)別，同時(shí)對(duì)識(shí)別得到的異常值進(jìn)行修正，將修正后的所述補(bǔ)充數(shù)據(jù)作為所述特征數(shù)據(jù)。

33、進(jìn)一步的，所述分析模塊用于通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)，具體包括：

34、通過(guò)輕量梯度提升機(jī)對(duì)所述若干個(gè)封存指標(biāo)進(jìn)行特征篩選，對(duì)應(yīng)得到若干個(gè)封存指標(biāo)的特征重要性；

35、當(dāng)所述封存指標(biāo)的所述特征重要性大于預(yù)設(shè)重要性閾值時(shí)，確定所述封存指標(biāo)為所述特征指標(biāo)。

36、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

37、提供對(duì)影響二氧化碳地質(zhì)封存的重要特征量進(jìn)行優(yōu)選，能準(zhǔn)確和穩(wěn)定地捕捉二氧化碳封存量隨時(shí)間的復(fù)雜變化趨勢(shì)，提高了二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性；

38、同時(shí)，本發(fā)明相比于現(xiàn)有的計(jì)算方法，需要的輸入?yún)?shù)更少，并且具備一定的遷移能力，進(jìn)而提高了二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)的效率。

技術(shù)特征：

1.一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)，具體包括：

3.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)，具體包括：

4.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)與所述若干個(gè)特征指標(biāo)，對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到封存量預(yù)測(cè)模型，具體包括：

5.如權(quán)利要求4所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在對(duì)所述預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練時(shí)，還包括：

6.如權(quán)利要求4所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，在得到封存量預(yù)測(cè)模型前，還包括：

7.如權(quán)利要求1所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法，其特征在于，所述通過(guò)所述預(yù)測(cè)模型對(duì)待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量進(jìn)行預(yù)測(cè)，具體包括：

8.一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，包括：數(shù)據(jù)處理模塊、分析模塊、模型訓(xùn)練模塊以及預(yù)測(cè)模塊；

9.如權(quán)利要求8所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)，具體包括：

10.如權(quán)利要求8所述的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)裝置，其特征在于，所述分析模塊用于通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)，具體包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)一種二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)方法及裝置，所述方法包括以下步驟：對(duì)采集得到的二氧化碳封存量數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到特征數(shù)據(jù)；通過(guò)特征篩選，從預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中篩選得到特征指標(biāo)；其中，所述預(yù)設(shè)指標(biāo)庫(kù)中包括若干個(gè)對(duì)二氧化碳地質(zhì)封存存在影響的封存指標(biāo)；根據(jù)所述特征數(shù)據(jù)與所述若干個(gè)特征指標(biāo)，對(duì)預(yù)設(shè)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到封存量預(yù)測(cè)模型；通過(guò)所述封存量預(yù)測(cè)模型對(duì)待測(cè)區(qū)域的二氧化碳地質(zhì)封存的封存量進(jìn)行預(yù)測(cè)。本發(fā)明能夠提高對(duì)二氧化碳地質(zhì)封存的封存量預(yù)測(cè)的效率和準(zhǔn)確性。

技術(shù)研發(fā)人員：邱凱旋,李佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江門(mén)雙碳實(shí)驗(yàn)室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21