煤層氣資源量預測中的灰色系統理論研究.pdf

煤層氣資源量的大小、分布是煤層氣地質評價的重要內容，資源量計算的準確與否直接影響到煤層氣開發的經濟效益。我國煤層氣資源潛力巨大，經過十幾年的研究與勘探實踐，在地質理論和勘探技術等方面都取得了豐碩成果。但如何總結出一套適合我國地質特征的資源量評價方法尚處于起步階段，因此所以非常有必要對煤層氣資源量的預測問題進行進一步研究。在煤層氣儲量計算中，含氣量這一參數至關重要。本文將灰色系統理論應用于沁水盆地中南部煤層含氣量的預測中。首先通過對現有各種灰色關聯度公式的對比研究，提出一種新的灰色關聯度量化模型，并利用該關聯度分析了研究區影響煤層含氣量的主要因素；關聯結果與地質分析相吻合，證明了其可行性。然后根據研究區煤層含氣量序列的數據特點，對傳統GM(1，1)模型進行了改進。按照緩沖算子的基本理論，構建了若干新的強化、弱化緩沖算子，后建立緩沖算子優化GM(1，1)模型，提高了GM(1，1)模型的預測精度；通過對傳統GM(1，1)模型背景值和初始條件的同時改進，提出了優化GM(1，1)模型；經過檢驗，利用該模型對研究區深部煤層的含氣量進行了定量預測：鑒于非等間隔序列的廣泛存在，在對現有非等間隔GM(1，1)模型進行研究改進后，提出了累減等間隔化GM(1，1)模型；并利用其建模理論分別建立了研究區含氣量與參數埋深、Ro和灰分的定量預測模型。該模型在煤層含氣量預測中的成功應用，極大拓寬了GM(1，1)模型的應用范圍。本文還將灰色多變量GM(0，N)模型應用于含氣量預測中，建立了研究區中部煤層含氣量的GM(0，5)模型；并將BP網絡與GM(0，N)模型相結合建立了灰色神經網絡GM(0，N)模型，通過對該組合模型建模理論的深入研究，使其在含氣量預測中具有了比單個預測模型更高的預測精度。在應用灰色預測模型對煤層含氣量進行預測后，利用容積法按不同級別、不同區塊、不同煤層對研究區煤層氣儲量進行了計算。后利用基于指數型白化權函數的改進灰色聚類方法對研究區煤層氣的有利勘探區塊進行了評價，優選出有利勘探區塊為研究區南部的樊莊潘莊區塊和沁水翼城區塊。研究過程中，為便于灰色系統理論在實際問題中的應用，利用VC6.0和Matlab7.0對灰色系統理論的主要算法進行了程序實現。