[發明專利]基于高斯過程回歸的氣井井口油嘴氣體流量分析預測方法

有效

• 申請號: 202110274038.8
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN112922582B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 江有適;寇焱;李勇明;賈靖;趙金洲
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: E21B47/00
• 分類號: E21B47/00;E21B47/06;E21B47/07;G06F30/20;G06Q50/02
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 唐亭

本發明公開了一種基于高斯過程回歸的氣井井口油嘴氣體流量分析預測方法，包括以下步驟：S1：收集現場井口油嘴基礎數據，將其分為訓練數據樣本和測試數據樣本；S2：選定核函數并假定其待定參數的迭代初始值；S3：計算協方差矩陣，基于最大似然估計方法利用訓練數據樣本進行高斯過程回歸的訓練，獲得高斯過程回歸模型；S4：利用測試數據樣本對高斯過程回歸模型進行測試計算預測誤差；S5：選擇不同的核函數，重復步驟S2?S4，比較不同核函數的預測誤差，優選出誤差最小的高斯過程回歸模型；S6：根據步驟S5的模型對待測氣井井口油嘴氣流量進行分析預測。本發明能夠有效處理氣井井口油嘴數據，準確預測井口油嘴氣液兩相嘴流條件下的氣體流量大小。

技術領域

本發明涉及氣藏開發技術領域，特別涉及一種基于高斯過程回歸的氣井井口油嘴氣體流量分析預測方法。

背景技術

隨著我國能源需求日益增加，頁巖氣作為非常規油氣資源的有效補充，備受關注，也成為保障我國能源供給的關鍵一環。在頁巖氣生產系統中，通過合理的改變頁巖氣井井口油嘴尺寸，限制通過其的氣體流量，井口油嘴在避免氣井生產過快、防止氣水錐進、控制出砂以及減少管道潛在損害等方面發揮著重要作用。因此，準確的預測油嘴氣體流量，能有效保障氣井生產安全，提高生產效率。

頁巖氣井生產過程中，井口油嘴內通常都存在氣液兩相流。在氣液兩相流條件下，油嘴的性能特點比較復雜，很難準確預測油嘴流量，選擇合理的井口油嘴尺寸。目前預測油嘴流量的方法主要為Gilbert-type correlation(GC)、artificial neural network(ANN)、support vector machine(SVM)等經驗方法和基于質量、動量和能量平衡方程的理論方法。但很明顯，理論模型較為復雜，不便于現場應用。經驗方法主要通過對現場數據進行分析，確定幾個主要影響油嘴流量因素，然后建立模型，預測油嘴流量。傳統GC方法的油嘴流量預測誤差較大，對此前人提出了ANN、SVM等預測準確度較高的方法，目前學者們仍在繼續探索預測效果更好的新方法。

發明內容

針對上述問題，本發明旨在提供一種基于高斯過程回歸的氣井井口油嘴氣體流量分析預測方法，更易于實施且有較高精度，能夠彌補現有技術油嘴流量預測方法的不足。

本發明的技術方案如下：

一種基于高斯過程回歸的氣井井口油嘴氣體流量分析預測方法，包括以下步驟：

S1：收集現場井口油嘴基礎數據，將所述現場井口油嘴基礎數據分為訓練數據樣本和測試數據樣本；

作為優選，所述現場井口油嘴基礎數據包括不同時刻的氣流量、生產液氣比、油嘴直徑、井口溫度以及井口油壓。所述井口溫度可通過溫度計檢測獲得，所述進口油壓可通過壓力計監測獲得。

作為優選，所述氣流量為流過井口油嘴、標準狀況條件下的氣體體積流量；所述生產液氣比為流過井口油嘴、標準狀況條件下的液體流量與氣體體積流量之比。

作為優選，將每個時刻下的氣流量、生產液氣比、油嘴直徑、井口溫度以及井口油壓各分為一組；所述訓練數據樣本的組數大于所述測試數據樣本的組數。

作為優選，所述訓練數據樣本與所述測試數據樣本的組數比例為6-9:4-1。

S2：選定核函數，假定所述核函數待定參數的迭代初始值；

作為優選，所述核函數為指數核函數、平方指數核函數、二次有理核函數、Matérn核函數中的任意一種；

所述指數核函數為：

所述平方指數核函數為：

所述二次有理核函數為：

所述Matérn核函數為：