本文档属于类型a:单篇原创研究报告。以下是针对该研究的学术报告:
作者及机构
本研究由Shangui Luo(第一作者,西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室)、Chao Ding(中国石油新疆油田分公司风城油田作业区)、Hongfei Cheng(中国石油新疆油田分公司稠油开发公司)、Boning Zhang(西南石油大学/成都北方石油勘探开发技术有限公司)、Yulong Zhao(通讯作者,西南石油大学)及Lingfu Liu(美国怀俄明大学化学工程系)共同完成。研究成果发表于2022年的《Advances in Geo-Energy Research》期刊第6卷第2期(111-122页)。
学术背景
本研究聚焦于致密油藏(tight oil reservoirs)中压裂水平井(fractured horizontal wells)的最终可采储量(Estimated Ultimate Recovery, EUR)预测。致密油藏因低孔隙度、低渗透率和强非均质性,传统EUR预测方法(如经验递减曲线、数值模拟)存在计算复杂、耗时长的局限性。近年来,人工智能技术为快速预测提供了新思路,但现有研究多集中于早期产量预测,EUR预测的机器学习模型仍处于探索阶段。因此,本研究结合油藏工程方法与深度学习(deep neural networks, DNN),旨在建立高效、高精度的EUR预测模型,为致密油藏经济评价和开发方案制定提供支持。
研究流程
1. EUR计算与数据库构建
- 数据来源:新疆玛湖油田Ma18井区的58口水平井,涵盖地质属性(孔隙度、基质渗透率等)、工程参数(水平段长度、压裂段数等)和生产数据(首年产油量、EUR等)。
- EUR计算方法:
- 经验递减模型:采用拉伸指数递减模型(Stretched Exponential Production Decline, SEPD)计算EUR,以日产量降至0.5 m³/d为终止条件。通过均方根误差(RMSE)对比5种递减模型,SEPD在200天拟合期后表现最优(RMSE最低)。
- 五区线性流模型:针对无明确递减阶段的井,基于Stalgorova和Mattar(2013)提出的五区流动模型,通过历史拟合调整裂缝参数,预测EUR。
- 特征选择:通过皮尔逊相关系数分析,从14个初始参数中筛选出9个关键参数(如基质渗透率、首年产油量、孔隙度等),其中EUR与簇间距呈负相关,与其他参数正相关。
DNN模型开发
模型验证
主要结果
1. 传统方法验证:SEPD模型和五区线性流模型在玛湖致密油藏中表现稳健,为DNN提供了可靠的初始EUR标签数据。
2. 特征重要性:地质参数(如渗透率、孔隙度)对EUR的影响大于工程参数,簇间距增大可能抑制EUR。
3. DNN性能:超参数优化后,模型预测精度较传统方法提升一倍,且计算效率高(单次训练秒)。
结论与价值
1. 科学价值:首次将DNN与油藏工程方法结合,为致密油藏EUR预测提供了数据驱动的新范式。
2. 应用价值:模型可快速更新新井数据,适用于油田动态调整开发方案。实际应用中,需持续扩充样本以进一步提升精度。
研究亮点
1. 方法创新:融合物理模型(SEPD、五区模型)与DNN,兼顾机理可靠性与计算效率。
2. 技术细节:通过特征选择、早停法和交叉验证,解决了小样本学习的过拟合问题。
3. 工程指导性:明确簇间距与EUR的负相关性,为压裂设计提供优化方向。
其他价值
- 开源代码框架(基于MATLAB)可供同行复现,促进AI在油藏工程中的应用。
- 研究受国家自然科学基金(51534006、51874251等)支持,体现了基础研究与产业需求的紧密结合。
(报告总字数:约1500字)