[發明專利]一種基于改進KNN算法的頁巖脆性指數預測方法

在審

• 申請號: 202210084514.4
• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114492627A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 吳朝容;李勇;呂曉楠;黃開興;段正鑫
• 申請（專利權）人: 成都理工大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01V11/00;G01V99/00
• 代理公司: 成都市熠圖知識產權代理有限公司 51290
• 代理人: 鄧昉

本發明公開了一種基于改進KNN算法的頁巖脆性指數預測方法，包括確定訓練井和測試井；將訓練井中的每個測井參數分別與脆性指數進行相關性分析并對比，選擇相關系數絕對值在前三的三個測井參數作為自變量，脆性指數作為因變量；利用訓練井中的數據構建訓練樣本和訓練數據庫；利用KNN算法迭代優化訓練數據庫，得到最優訓練數據庫；將最優訓練數據庫中數據再作為訓練數據，將測試井與訓練井中對應的數據作為測試數據，采用交叉驗證法得到最優K值；用最優訓練數據庫、最優K值建立KNN模型得到預測模型，本發明能提高模型預測的準確率和穩定性，提高預測精度。

技術領域

本發明涉及一種頁巖脆性指數預測方法，尤其涉種一種基于改進KNN算法的頁巖脆性指數預測方法。

背景技術

對于頁巖儲集層脆性的表征，在已有的巖石脆性評價方法的基礎之上，結合勘探開發經驗，相關學者相繼提出了許多表征頁巖脆性指數的評價方法。但是，基于不同的評價目的，不同領域的學者提出不同的定義和評價公式，至今業界對于頁巖脆性的定義和評價方法并沒有統一的認識。所以，這也是頁巖相關研究的重點和難點。

Morley等(1944)把脆性定義為塑性的缺失。Ramsay(1967)認為脆性是指巖石內部的粘聚力被破壞；Obert等(1967)則提出，脆性是材料在屈服應力或稍大于屈服應力下斷裂的性質。Evans等(1990)把變形程度小于1％定義為脆性，大于5％定義為延性，其他為脆性-延性過渡。George(1995)定義，當對巖石施加超過產生微裂紋所需應力時，巖石連續變形而不產生永久形變的能力為巖石脆性。Goktan和Gunes(2005)定義，脆性為低應力下無明顯變形的斷裂傾向。Holt(2011)認為脆性沒有特定的定義，從實驗室和油田現場數據中可以獲得相當多的指數參數.緊密聯系現場以找到最合適的脆性定義。李慶輝等(2012)在總結頁巖宏微觀破壞特征的基礎上，認為脆性是材料的綜合特性，是在自身天然非均質性和外在特定加載條件下產生內部非均勻應力，并導致局部破壞，進而形成多維破裂面的能力。Tarasov和PotVin(2013)認為脆性是在自身天然非均質性和外在特定加載條件下材料彈性能量積累而在峰后破壞過程中表現出的自我維持的宏觀破壞的巖石能力。王宇等(2014)認為脆性是巖石材料的綜合特性，受內外因素共同控制，內因是巖石材料的非均質性，主要指組成巖石的礦物顆粒、結構及構造，外因是巖石在特定加載條件下產生內部非均勻應力，并導致局部破壞，進而形成多維破裂面的能力。巖石力學中解釋，脆性是指物體受力后形變很小就發生破裂的性質。地質學中解釋，材料斷裂或破壞前表現出極少或沒有塑性形變的特征即為脆性。脆性雖然沒有明確的定義，但是目前已有的共識是，巖石在破壞時表現出以下特征則為高脆性：①低應變時即發生破壞；②裂縫主導的斷裂破壞；③巖石由細粒組成；④高抗壓/抗拉強度比；⑤高回彈能；⑥內摩擦角大；⑦硬度測試時裂紋發育完全。

利用測井資料評價頁巖脆性指數是一種方便經濟實用的方法，而目前應用最廣泛的是巖石力學彈性參數法和基于巖石礦物學的脆性礦物法。脆性礦物法在實際應用中具有一定的優勢，經過試驗校正的測井礦物解釋結果能夠獲得全井段脆性表征剖面，實用性強。但是單純考慮巖石礦物組成，容易忽略成巖作用的影響。同時，在不同的地質條件下，巖石中脆性礦物組分可能不同，并且由于每一種礦物的化學組成不同，其巖石物理的脆性表現并不相同，所具有的脆性也就不同，所以該方法具有一定的局限性。

巖石力學彈性參數法可以利用測井數據和地震數據實現有效預測脆性指數，但是缺乏理論支撐，并且無法反映圍壓影響和破裂微觀特征，難以表征深層和淺層頁巖脆性差異。另外，在計算彈性參數的時候，不同的計算方法或者反演方法所對應的結果可能會出現差異，導致彈性參數法無法具有較好的普適性和兼容性。

發明內容

本發明的目的就在于提供一種解決上述問題，能大幅度提升了KNN算法的預測精度的，一種基于改進KNN算法的頁巖脆性指數預測方法。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是這樣的：一種基于改進KNN算法的頁巖脆性指數預測方法，包括以下步驟；