隨機森林算法在頁巖氣田多段壓裂改造中的應用

作者：紀磊,李菊花,肖佳林

摘要：針對頁巖氣藏多段壓裂壓后效果分析及待壓井壓裂參數優選難度大的問題,將儲層物性參數和壓裂完井參數相結合,引入隨機森林算法進行已壓裂頁巖氣井段壓后效果分析,同時建立基于隨機森林的產能回歸模型優選待壓井壓裂重要參數。以涪陵頁巖氣田一期建產區具有產氣剖面的壓裂井測井解釋資料、壓裂資料、鉆井資料為數據集,使用偏相關分析和特征遞歸消除法的二級策略進行參數降維,搭建主控因子為主體的決策樹模型采用偏依賴圖分析壓后高產的主控因素區間,最后以待壓裂井為研究對象基于隨機森林算法的產能回歸模型優選壓裂重要參數。實例氣藏研究結果顯示壓裂不同層位時,簇間距、40/70目低密度陶粒(中砂)、總砂量等影響因素對頁巖氣產量的影響波動比較大,簇數和中砂最高砂比對頁巖氣井段產量的響應不是非常明顯。偏依賴圖分析認為建議壓裂簇數為2個,簇間距控制在30 m以內,40/70目低密度陶粒用量大于35 m3,總砂量控制在56 m3以內、中砂最高砂比大于12時為最佳壓裂參數。此后采用正交設計實驗設計了六因素三水平的54組實驗,基于隨機森林算法的產能回歸模型預測不同壓裂參數下的產量作為實驗結果,開展趨勢面響應分析,即可得到該待壓井的6項關鍵壓裂參數取值。該方法能夠為后續工程和地質參數的選取提供有效依據。

發文機構：長江大學石油工程學院 中國石化江漢油田分公司工程技術研究院

關鍵詞：頁巖氣隨機森林算法決策樹多段壓裂壓裂參數shale gasrandom forest algorithmdecision-making treemultistage fracturingfracturing parameters

分類號： TE373[石油與天然氣工程—油氣田開發工程]