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多源数据驱动的页岩储层单井地应力智能预测方法及应用

申宝剑 李丹 何建华 徐碧兰 吴炎峰 王濡岳 蒋睿 李瑞雪 霍志周 刘坤

申宝剑, 李丹, 何建华, 等, 2026. 多源数据驱动的页岩储层单井地应力智能预测方法及应用. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025126
引用本文: 申宝剑, 李丹, 何建华, 等, 2026. 多源数据驱动的页岩储层单井地应力智能预测方法及应用. 地质力学学报. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025126
SHEN BaoJian, LI Dan, HE JianHua, et al., 2026. Intelligent Prediction Method and Application of Single-Well In-Situ Stress in Shale Reservoirs Driven by Multi-Source Data. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025126
Citation: SHEN BaoJian, LI Dan, HE JianHua, et al., 2026. Intelligent Prediction Method and Application of Single-Well In-Situ Stress in Shale Reservoirs Driven by Multi-Source Data. Journal of Geomechanics. DOI: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025126

多源数据驱动的页岩储层单井地应力智能预测方法及应用

doi: 10.12090/j.issn.1006-6616.2025126
基金项目: 国家自然科学基金(42402148);页岩油气富集机理与高效开发全国重点实验室开发基金项目(33550000-24-ZC0699-0057);新型油气勘探开发国家科技重大专项(2025ZD1404102-04);中国石油化工股份有限公司科技部项目(P24181)

Intelligent Prediction Method and Application of Single-Well In-Situ Stress in Shale Reservoirs Driven by Multi-Source Data

Funds: National Natural Science Foundation of China(42402148);Development Fund Project of the National Key Laboratory of Shale Oil & Gas Enrichment Mechanisms and Efficient Development(33550000-24-ZC0699-0057);National Science and Technology Major Project on New Oil and Gas Exploration and Development(2025ZD1404102-04);Science and Technology Department Project of China Petroleum & Chemical Corporation(P24181)
  • 摘要: 针对深层页岩具有“高温、高压、高应力及强塑性”的特点,现有地应力测试方法与测井解释模型,存在预测精度低、耗时且推广能力弱等缺点,限制了地应力大小解释结果对页岩气勘探开发的有效指导。以川南复杂构造页岩气区块作为典型解剖区,充分利用井点钻、录、测、压裂等各类动静态多源数据,并结合不同实验条件下的岩石物理参数、岩石力学及地应力大小的测试技术,采用机器学习与地质力学知识双向驱动的方法,构建了多方法融合的地应力大小智能预测方法,并将精细地应力解释剖面应用于页岩气高效开发。龙马溪组一段(龙一段)页岩受有机质含量、矿物组构及围压影响,使得整体下部①—④号小层的各向异性、力学性质及孔隙弹性效应明显强于上部小层。基于这种力学特征的差异,建立了适用于深层页岩的地应力各向同性解释模型。基于实验数据、工程数据及多向标定的地应力解释人工合成数据,形成了川南页岩储层地应力标准数据集,采用Pearson因子算法筛选了横波时差、电阻率、声波时差及杨氏模量等敏感特征参数,优化后的轻量级与极限梯度提升混合(L-XGBoost)融合智能模型实现三向地应力大小解释精度均在90%以上,且均方根误差、平均绝对误差及决定系数分别为6.63,3.89及0.91,具有推广泛化应用能力,纵向上受龙一段页岩岩相变化引起力学强度波动,使其内部发育了四套应力隔挡层,其中①号层顶与⑥号层为2套强应力隔层,储隔应力差大于6 MPa,且褶皱变形挤压应力扰动区局部派生挤压应力会增强应力纵向应力的隔档作用使得最小水平主应力值变大,造成压裂改造效果变差。研究揭示了龙一段页岩下部小层受有机质含量和矿物组构等因素影响,力学各向异性更强,并据此建立了适用于深层页岩的各向同性地应力解释模型。通过构建数据驱动的智能预测模型(L-XGBoost融合智能模型),实现三向地应力高精度解释(精度>90%),同时明确了页岩内部存在四套应力隔挡层,其中强应力隔层与局部挤压应力会增大最小水平主应力,进而影响压裂效果。研究成果为川东南复杂构造区页岩气纵向开发小层划分和水力压裂优化设计提供科学指导。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2025-09-02
  • 修回日期:  2026-01-05
  • 录用日期:  2026-01-07
  • 预出版日期:  2026-01-16

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