【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種三維孔隙壓力預(yù)測方法及裝置，屬于油氣田開發(fā)、煤田開采勘探的。
技術(shù)介紹
1、地層孔隙壓力是評(píng)估儲(chǔ)層穩(wěn)定性、設(shè)計(jì)鉆井方案和預(yù)測生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵因素。孔隙壓力指施加在巖層孔隙內(nèi)流體上的力，通常與地層深度相關(guān)，并以靜態(tài)水壓，如兆帕或磅每平方英寸表示。異常孔隙壓力可能表現(xiàn)為超壓和欠壓，其中超壓是由于額外壓力源導(dǎo)致孔隙壓力超過正常水平，可能引發(fā)井噴等危險(xiǎn)事件；而欠壓則意味著孔隙壓力低于正常水平，可能導(dǎo)致井漏、循環(huán)損失等問題，增加鉆井成本。
2、目前的孔隙壓力預(yù)測方法可分為直接方法和間接方法。直接方法包括泄漏測試、巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)和地震數(shù)據(jù)采集，旨在直接測量地層壓力。然而，這些方法通常只能在特定深度提供測量，難以獲得連續(xù)的孔隙壓力剖面，且收集井下數(shù)據(jù)的過程成本高昂，風(fēng)險(xiǎn)較大。間接方法通常依賴于理論模型進(jìn)行孔隙壓力的推導(dǎo)。這些方法中較為常見的是利用欠壓實(shí)理論和有效應(yīng)力法。
3、近年來，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是深度學(xué)習(xí)的興起，為孔隙壓力的預(yù)測研究提供了新的可能性。數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型相較于傳統(tǒng)的機(jī)械模型提供了更簡單的建立過程和強(qiáng)大的適應(yīng)性，能夠處理各種多樣化、大量且復(fù)雜的數(shù)據(jù)。這些模型擅長捕捉數(shù)據(jù)的內(nèi)在模式，具有較強(qiáng)的泛化能力。多項(xiàng)研究探索了機(jī)器學(xué)習(xí)在孔隙壓力預(yù)測中的應(yīng)用。盡管機(jī)器學(xué)習(xí)模型在一些應(yīng)用中取得了成功，但許多現(xiàn)有模型仍然面臨捕捉數(shù)據(jù)內(nèi)在時(shí)間動(dòng)態(tài)的挑戰(zhàn)。現(xiàn)有模型在處理時(shí)序數(shù)據(jù)時(shí)表現(xiàn)不佳，導(dǎo)致預(yù)測精度降低。
4、為了解決傳統(tǒng)方法的不足，本專利技術(shù)提出一種新的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型框架來預(yù)測孔隙壓力，
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本專利技術(shù)提供一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測孔隙壓力方法以及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。
2、第一方面，本專利技術(shù)提供一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，包括以下步驟：
3、s1：采集測井?dāng)?shù)據(jù)以及地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練集，驗(yàn)證集，訓(xùn)練集包括有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)和無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)，有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括測井?dāng)?shù)據(jù)中的相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，如密度、縱波速度p、橫波速度s，無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)為通過地震數(shù)據(jù)疊前反演獲得三維彈性參數(shù)信息；
4、進(jìn)一步的，測井?dāng)?shù)據(jù)中的相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，如密度、縱波速度、橫波速度，提取的測井?dāng)?shù)據(jù)作為有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)，通過地震數(shù)據(jù)疊前反演獲得三維彈性參數(shù)信息，作為無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)；
5、s2：定義模型的初始參數(shù)和初始模型，根據(jù)離散化后的狀態(tài)空間模型框架建立深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，并使用采集的測井和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代訓(xùn)練，確保模型學(xué)習(xí)輸入數(shù)據(jù)中的非線性關(guān)系；
6、s3：按照一定比例隨機(jī)選擇訓(xùn)練集數(shù)據(jù)和驗(yàn)證集數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，通過調(diào)整狀態(tài)大小和序列長度超參數(shù)不斷對(duì)模型進(jìn)行迭代，直到損失函數(shù)的值落入預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，或迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值；
7、s4：將三維地震數(shù)據(jù)的三維密度、縱波速度p、橫波速度s輸入到訓(xùn)練好的模型中，輸出模型的預(yù)測結(jié)果，得到三維孔隙壓力的預(yù)測結(jié)果。
8、第二方面，本專利技術(shù)還提供了一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測裝置，包括：
9、數(shù)據(jù)采集模塊，采集測井?dāng)?shù)據(jù)以及地震數(shù)據(jù)，構(gòu)建數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練集，驗(yàn)證集和測試集，訓(xùn)練集包括有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)和無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)。
10、模型構(gòu)建模塊，根據(jù)離散化后的狀態(tài)空間模型框架建立深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型結(jié)構(gòu)，并使用采集的測井和地震數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代訓(xùn)練，確保模型學(xué)習(xí)輸入數(shù)據(jù)中的非線性關(guān)系；
11、模型訓(xùn)練模塊，隨機(jī)選擇訓(xùn)練集數(shù)據(jù)和驗(yàn)證集數(shù)據(jù)對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，直到損失函數(shù)的值落入預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，或迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值；
12、具體的，可以按照8:2的比例隨機(jī)選擇訓(xùn)練集數(shù)據(jù)和驗(yàn)證集數(shù)據(jù)進(jìn)行模型訓(xùn)練，訓(xùn)練過程包括前向傳播與反向傳播參數(shù)更新兩個(gè)部分，通過調(diào)整超參數(shù)不斷對(duì)模型進(jìn)行迭代，直到損失函數(shù)的值落入預(yù)設(shè)閾值范圍內(nèi)，或迭代次數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)值；
13、預(yù)測模塊，將三維地震數(shù)據(jù)的三維密度、縱波速度p、橫波速度s輸入到訓(xùn)練好的模型中，輸出模型的預(yù)測結(jié)果，得到三維孔隙壓力的預(yù)測結(jié)果。
14、本專利技術(shù)的有益效果為：現(xiàn)有機(jī)器學(xué)習(xí)方法常難以捕捉地質(zhì)數(shù)據(jù)，如測井和地震數(shù)據(jù)的內(nèi)在時(shí)間動(dòng)態(tài)，導(dǎo)致預(yù)測精度不夠理想；多數(shù)現(xiàn)有孔隙壓力預(yù)測技術(shù)主要關(guān)注一維預(yù)測，未適應(yīng)三維應(yīng)用，而本文提出的方法成功實(shí)現(xiàn)了三維孔隙壓力預(yù)測，相比之下凸顯了其他方法在這方面的不足。本專利技術(shù)將深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型與地震反演技術(shù)相結(jié)合，共同挖掘測井和地震等多源數(shù)據(jù)中的孔隙壓力特征，深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型采用卷積運(yùn)算代替遞歸推斷，降低了處理長序列數(shù)據(jù)的計(jì)算復(fù)雜度。相比傳統(tǒng)的遞歸操作，卷積操作能夠并行化處理，從而顯著提升計(jì)算效率。在并行處理上具備明顯優(yōu)勢，尤其在大規(guī)模數(shù)據(jù)集上能夠顯著減少訓(xùn)練時(shí)間，同時(shí)通過深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型有效捕捉不同數(shù)據(jù)中的長期依賴關(guān)系和復(fù)雜非線性趨勢，無需匹配尺度，提高了預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性提高了模型泛化性和孔隙壓力預(yù)測精度，能夠精確地預(yù)測未知井或無井區(qū)域的巖相分布情況。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：S1：采集測井?dāng)?shù)據(jù)以及地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練集，驗(yàn)證集，訓(xùn)練集包括有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)和無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)，有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括測井?dāng)?shù)據(jù)中的相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，如密度、縱波速度P、橫波速度S，無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)為通過地震數(shù)據(jù)疊前反演獲得三維彈性參數(shù)信息；
2.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：預(yù)處理包括對(duì)地震反演獲得的彈性參數(shù)進(jìn)行特征提取后進(jìn)行歸一化處理，將其映射到特定的區(qū)間內(nèi)以加快模型的訓(xùn)練和收斂速度，其中，歸一化公式如下所示：
3.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：步驟S1具體為按照8:2的比例隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，訓(xùn)練過程包括前向傳播與反向傳播參數(shù)更新兩個(gè)部分。
4.如權(quán)利要求3所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，反向傳播與參數(shù)更新包括將訓(xùn)練好的模型應(yīng)用于測試井，并輸入相應(yīng)的屬性，計(jì)算輸出層的輸出值與實(shí)際值的誤差，根據(jù)損失誤差調(diào)節(jié)模型超參數(shù)，如模型的學(xué)
5.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，步驟S2還包括：定義模型的初始參數(shù)包括狀態(tài)矩陣A、輸入矩陣B、輸出矩陣C、時(shí)間步長及卷積核大小，深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的初始架構(gòu)，如下h'(t)＝A(t)x(t)+B(t)u(t)
6.如權(quán)利要求5所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：將深度學(xué)習(xí)的初始架構(gòu)離散化為u＝(u0，u1，u2，...)，使得深度學(xué)習(xí)能夠有效處理來自測井或地震輸入數(shù)據(jù)，離散化后的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程為：
7.如權(quán)利要求6所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，采用選擇性狀態(tài)空間模型，使得模型參數(shù)可根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的特性動(dòng)態(tài)調(diào)整；
8.如權(quán)利要求7所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：卷積操作通過以下狀態(tài)空間內(nèi)核計(jì)算，并行處理輸入序列以提升計(jì)算速度：
9.如權(quán)利要求8所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：網(wǎng)絡(luò)模型架構(gòu)為多個(gè)卷積層、線性投影層以及動(dòng)態(tài)狀態(tài)空間模塊，在此模型中，卷積單元由兩個(gè)卷積層組成，其中第一卷積層含有32個(gè)3x3的卷積核，步長為1，并采用SiLU激活函數(shù)；第二卷積層則含有64個(gè)3x3的卷積核，步長也為1，并同樣采用SiLU激活函數(shù)；動(dòng)態(tài)狀態(tài)空間模塊中，狀態(tài)數(shù)設(shè)置為64，序列長度設(shè)置為100。
10.一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測裝置，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：s1：采集測井?dāng)?shù)據(jù)以及地震數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，構(gòu)建數(shù)據(jù)集，數(shù)據(jù)集包括訓(xùn)練集，驗(yàn)證集，訓(xùn)練集包括有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)和無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)，有標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)包括測井?dāng)?shù)據(jù)中的相關(guān)曲線數(shù)據(jù)，如密度、縱波速度p、橫波速度s，無標(biāo)簽訓(xùn)練數(shù)據(jù)為通過地震數(shù)據(jù)疊前反演獲得三維彈性參數(shù)信息；
2.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：預(yù)處理包括對(duì)地震反演獲得的彈性參數(shù)進(jìn)行特征提取后進(jìn)行歸一化處理，將其映射到特定的區(qū)間內(nèi)以加快模型的訓(xùn)練和收斂速度，其中，歸一化公式如下所示：
3.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于：步驟s1具體為按照8:2的比例隨機(jī)劃分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集，訓(xùn)練過程包括前向傳播與反向傳播參數(shù)更新兩個(gè)部分。
4.如權(quán)利要求3所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，反向傳播與參數(shù)更新包括將訓(xùn)練好的模型應(yīng)用于測試井，并輸入相應(yīng)的屬性，計(jì)算輸出層的輸出值與實(shí)際值的誤差，根據(jù)損失誤差調(diào)節(jié)模型超參數(shù)，如模型的學(xué)習(xí)率、網(wǎng)絡(luò)層數(shù)、神經(jīng)元數(shù)量；
5.如權(quán)利要求1所述的基于深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)模型的三維孔隙壓力預(yù)測方法，其特征在于，步驟s2還包括：定義模型的初始參數(shù)包括狀...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉興業(yè)，劉兵，呂芬，李超，祖紹環(huán)，
申請(專利權(quán))人：成都理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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