勾配ブースティング回帰モデルによるタイトガス貯留層の破砕パラメータの最適化

中国では、ほとんどの非従来型石油・ガス貯留層の開発は水圧破砕に依存しており、これはタイトガス層を開発する際に採用される重要な方法です。国内外の多くの学者や現場技術者が、亀裂の伝播を研究し、水圧破砕における破砕後の生産性を予測するために、広範な数値シミュレーションと物理実験を行ってきました。この点に関していくつかの進展が報告されていますが、タイトガス貯留層の縦方向多層開発のために、機械的モデルを使って井戸の生産性を正確に予測することは難しいです。本研究では、スリゲガス田のブロックにおける垂直破砕井を調査しました。このブロックは水圧破砕に依存してタイトガスを生産していました。しかし、開発が進むにつれて、利用可能な貯留環境は劣化し、破砕後の井戸間に大きな差が生じ、破砕結果は期待を下回るものとなりました。本研究では、2007年以降に収集されたこのブロックの地質、建設、生成データを分析しました。外れ値を除外し欠損値を補完するために複数の機械学習手法を適用した後、k-meansクラスタリング、分類強化、極端な勾配強化、LightGBMアルゴリズムを使用して回帰モデルを確立しました。分析結果は、クラスターテストセットの回帰精度が70%に達し、LightGBMモデルがブロック内の227本のストリッパー井戸の中で最良の回帰効果を持っていることを示しました。破砕工事パラメータ（破砕液の体積、プロパン体積、液体窒素体積、及びポンピングレート）を最適化すると、1井戸あたりの平均破砕液と液体窒素の体積が減少し、一方で単位貯留層あたりのプロパンと液体窒素の体積は増加しました。結果はまた、182本の井戸が破砕中に初期生産能力の改善を示したことを明らかにしました。1メートルあたりの平均ガス生産指数は22.04%増加しました。このアプローチは迅速かつ効率的な生産予測と建設最適化を可能にしました。さらに、これはオルドス地域のタイトガス生産フィールドの現場技術者に適用可能な新しい破砕設計手法を表しています。