[發(fā)明專利]一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310383694.0
• 申請(qǐng)日: 2023-04-12
• 公開（公告）號(hào): CN116562428A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾凡輝;李宇麟;胡大淦;張宇;郭建春;王永紅;曾波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南石油大學(xué)
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;E21B43/26;G06Q50/02;G06N20/20;G06N20/10;G06F18/2135
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明公開了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法，包括：獲取影響產(chǎn)量的地質(zhì)因素以及工程因素；利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)地質(zhì)因素以及工程因素進(jìn)行排序，根據(jù)排序結(jié)果篩選主控因素；對(duì)篩選出的地質(zhì)主控因素和工程主控因素進(jìn)行降維處理；利用熵權(quán)法結(jié)合啟發(fā)式自動(dòng)搜索確定降維后的地質(zhì)主控因素、工程主控因素的權(quán)重；根據(jù)主控因素篩選結(jié)果，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法和優(yōu)化算法，建立以單井產(chǎn)量最優(yōu)為目標(biāo)的智能化壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化模型，優(yōu)化得到最佳施工參數(shù)。本發(fā)明提供的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法相比現(xiàn)有技術(shù)提高了計(jì)算效率以及優(yōu)化精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣工程領(lǐng)域，尤其涉及一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

水力壓裂是低滲透儲(chǔ)層增產(chǎn)的主要方式之一，在非常規(guī)油氣資源的開采中有著廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)大約有三分之一的壓裂井都沒(méi)有實(shí)現(xiàn)預(yù)期的產(chǎn)量，因此現(xiàn)有技術(shù)中的水力壓裂技術(shù)的施工參數(shù)優(yōu)化還存在不足。對(duì)于壓裂優(yōu)化這個(gè)“黑箱”問(wèn)題，亟需建立科學(xué)的優(yōu)化設(shè)計(jì)體系來(lái)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)。在壓裂過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)積累了大量具有重要價(jià)值的壓裂施工和生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，而傳統(tǒng)的壓裂參數(shù)優(yōu)化方法不能充分利用這些有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

與此同時(shí)，數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)能夠充分利用現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工及生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，針對(duì)小樣本的監(jiān)督式機(jī)器學(xué)習(xí)模型，通過(guò)少量樣本點(diǎn)構(gòu)建出目標(biāo)函數(shù)和約束函數(shù)隨變量變化的規(guī)律的近似模型，從而能夠?qū)Ξa(chǎn)量主控因素進(jìn)行分析，因此基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化對(duì)提高氣井產(chǎn)量具有重要的指導(dǎo)意義。

現(xiàn)有技術(shù)CN114117654A公開了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的水平井射孔優(yōu)化設(shè)計(jì)方法及裝置，其中利用機(jī)器學(xué)習(xí)自動(dòng)化框架通過(guò)算法和參數(shù)的層次優(yōu)選，實(shí)現(xiàn)水平井產(chǎn)能施工參數(shù)預(yù)測(cè)模型的迭代優(yōu)化，但是發(fā)明天發(fā)現(xiàn)該專利中并未對(duì)輸入?yún)?shù)進(jìn)行降維處理，從而導(dǎo)致計(jì)算效率以及優(yōu)化精度不如人意。且現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化時(shí)在特征抽提方面較為籠統(tǒng)，導(dǎo)致特征參數(shù)的針對(duì)性有待進(jìn)一步提升，同時(shí)參數(shù)優(yōu)化均以正交試驗(yàn)為主，不易獲取全局最優(yōu)解；且不同的機(jī)器學(xué)習(xí)方法各有其優(yōu)勢(shì)與不足，不同區(qū)域合適的基于機(jī)器學(xué)習(xí)的參數(shù)優(yōu)化模型各有不同。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法。

為達(dá)到以上技術(shù)目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。

一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)的壓裂施工參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)獲取影響產(chǎn)量的地質(zhì)因素以及工程因素；

(2)利用機(jī)器學(xué)習(xí)方法對(duì)影響產(chǎn)量的地質(zhì)因素以及工程因素進(jìn)行重要性排序，根據(jù)排序結(jié)果篩選產(chǎn)量主控因素；

(3)利用降維方法，分別對(duì)篩選出的地質(zhì)主控因素和工程主控因素進(jìn)行降維處理；

(4)利用熵權(quán)法結(jié)合啟發(fā)式自動(dòng)搜索確定降維后的地質(zhì)主控因素、工程主控因素的權(quán)重，基于主控因素與產(chǎn)量之間的相關(guān)關(guān)系，明確主控因素的隸屬函數(shù)基本形式；

(5)根據(jù)主控因素篩選結(jié)果，結(jié)合機(jī)器學(xué)習(xí)方法和優(yōu)化算法，建立以單井產(chǎn)量最優(yōu)為目標(biāo)的智能化壓裂工藝參數(shù)優(yōu)化模型，優(yōu)化得到最佳施工參數(shù)。

進(jìn)一步地，所述地質(zhì)因素包括TOC、孔隙度、滲透率、壓力系數(shù)、脆性指數(shù)、儲(chǔ)層厚度、最小水平主應(yīng)力、鉆遇率、泥質(zhì)含量。

進(jìn)一步地，所述工程因素包括水平段長(zhǎng)度、總液量、總砂量、平均砂比、施工排量、裂縫間距、施工壓力、停泵壓力、平均砂比、陶粒用量、壓裂液返排率。

進(jìn)一步地，所述步驟(2)中還包括利用皮爾遜相關(guān)分析法確定各個(gè)地質(zhì)因素以及工程因素之間的相關(guān)性，其確定方法為：

計(jì)算相關(guān)系數(shù)