CN114183134A - 一种页岩气水平井地应力预测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩气水平井地应力预测方法及系统，该方法包括如下步骤：确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，确定当前水平井相应的最优元素组合数据；根据地应力分布数据和相应的最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；获取目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的最优元素组合数据，结合地应力预测模型对当前井段的地应力进行预测。该方法能够解决无测井数据的页岩气水平井无法预测地应力的问题，对无测井数据的水平井作地应力预测。

Description

一种页岩气水平井地应力预测方法及系统

技术领域

本发明属于石油工程技术领域，尤其涉及一种页岩气水平井地应力预测方法及系统。

背景技术

现今，页岩气区块多以水平井模式开发，并且大规模的水力压裂是页岩气水平井获产的关键手段。由于页岩气压裂分段分簇以地应力为重要依据，因此，地应力计算是页岩气水平井压裂方案设计的基础。

为了降低成本，目前部分页岩气平台井的水平井段没有测井数据，或者部分页岩气平台(一个平台有6～8口水平井)仅有1～2口水平井有测井数据，其余水平井没有测井数据。同时，出于安全设计的考虑，有测井数据的水平井中的部分水平井的三开水平段没有中子、密度等带放射源的测井数据，然而，这些带放射源的测井数据是测井预测地应力的必需数据。

因此，为了更好地设计页岩气水平井水力压裂方案以及实现对相关参数的优化，解决由于测井数据缺少相关数据或水平井中无测井数据的原因，导致无法预测地应力的问题。因而，本发明需要提出一种能够对无测井数据或测井数据中用于预测地应力的相关数据不完善的水平井进行地应力预测的新方案。

发明内容

为了解决上述问题，本发明实施例提供了一种页岩气水平井地应力预测方法，包括：确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；根据所述地应力分布数据和所述最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；获取所述目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的所述最优元素组合数据，基于此，利用所述地应力预测模型，对当前井段的地应力进行预测。

优选地，在本发明实施例中提供的一种页岩气水平井地应力预测方法，还包括：对同井段的所述测井数据和所述元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。

优选地，在井深尺度统一处理中，包括：为所述测井数据和所述元素录井数据分别配置用于尺度同一处理的采样间隔；从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对所述地应力信息进行采样，得到所述地应力分布数据；获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对所述原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的所述元素录井数据；按照井深，将所述地应力分布数据和所述元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

优选地，在所述深度归位处理步骤中，包括：获取当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度同一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

优选地，在从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型步骤中，包括：利用聚类分析方法对所述元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类；对所述第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

另一方面，本发明还提供了一种页岩气水平井地应力预测系统，包括：数据获取模块，其用于确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；录井数据筛选模块，其用于从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；预测模型生成模块，其用于根据所述地应力分布数据和所述最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；地应力预测模块，其用于获取所述目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的所述最优元素组合数据，基于此，利用所述地应力预测模型，对当前井段的地应力进行预测。

优选地，所述系统还包括：数据优化处理模块，其用于对同井段的所述测井数据和所述元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。

优选地，所述数据优化处理模块包括：井深尺度统一处理单元，其中，所述井深尺度统一处理单元按照如下流程执行：为所述测井数据和所述元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔；从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对所述地应力信息进行采样，得到所述地应力分布数据；获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对所述原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的所述元素录井数据；按照井深，将所述地应力分布数据和所述元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

优选地，所述数据优化处理模块还包括：井深归位处理单元，其中，所述井深归位处理单元，其用于获取当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度同一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

优选地，所述地应力预测模块包括：聚类分析单元，其用于利用聚类分析方法对所述元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类；主成分分析单元，其用于对所述第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

与现有技术相比，上述方案中的一个或多个实施例可以具有如下优点或有益效果：

本发明提出了一种页岩气水平井地应力预测方法，结合随钻元素录井与随钻GR数据对无测井数据或测井数据中用于预测地应力的相关数据不完善的水平井进行地应力预测，为水平井储层改造分段分簇和参数设计提供依据，促进“一井一策”和“一段一策”的针对性压裂方案优化。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第一示例的步骤图。

图2为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第二示例的步骤图。

图3为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第一示例的模块框图。

图4为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第二示例的模块框图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

图1为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第一示例的步骤图。下面参考图1来说明本方法的各个步骤。

如图1所示，在步骤S110中，确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据。在本申请实施例中，首先，确定出当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段。接下来，从这些水平井段的测井数据中提取出地应力分布数据，从而获取到同时具有测井数据和元素录井数据水平井段的地应力分布数据和元素录井数据。其中，同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段均位于相同页岩气平台(目标地层区域)，或相邻页岩气平台并处于同一目标地层区域内，具有相类似的地质特征。

进一步，在步骤S120中，从步骤S110所确定元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应水平井的最优元素组合数据。

在实际应用过程中，元素录井数据中通常包括20余种元素的数据。由于元素录井数据中存在与本申请实施例不相关或相关性弱的元素，在应用元素录井数据之前如果不对其进行预处理，不但会增大地应力预测运算结果的误差还会增加相应的计算工作量。因此，为了提高地应力预测运算结果的精确度，使地应力预测结果与实际情况相符，需要对元素录井数据进行预处理操作。在本申请实施例中，需要对步骤S110中获取的元素录井数据进行预处理，从中优选出符合当前待研究目标区域地质特性的元素类型。

具体地，首先利用聚类分析方法对元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类；而后，对第一类元素种类作主成分分析处理，确定当前井段相应的最优元素组合数据。

也就是说，在本申请实施例中，首先利用聚类分析方法，初步筛选具有强相关性的元素类型数据，然后利用主成分分析方法在经过初步筛选获取的元素类型数据中优选符合当前待研究目标区域地质特性的元素类型数据，进而根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据。

具体地，由于聚类分析方法能够衡量不同数据源之间相应数据的相关性。在本申请实施例中，利用系统聚类分析算法，分别计算当前待研究目标区域元素录井数据中任意两种元素之间的相关性，得到的不同元素组合下的相关性计算结果，用以表征各元素种类之间的相似或相近程度。接下来，将不同元素组合下的相关性计算结果分别与预设的元素种类强相关性阈值(即第一阈值)进行对比，筛选相关性计算结果超过预设第一阈值的多组元素组合，并将当前多组元素组合所涉及的元素类型标记为第一类元素种类(集合)。这样，针对相关性较强的元素，完成了对元素录井数据中的元素种类的初步筛选，进而能够根据这些具有强相关性的元素进一步开展针对符合当前待研究目标区域地质特性的元素种类的优化筛选。

具体地，由于主成分分析方法能够用尽可能少的新变量保持原有的信息，具有降低运算复杂度的特点，由此，可以利用这种方法对第一类元素种类作进一步的优化筛选处理，即从多组第一类元素种类(集合)中，优选出符合当前待研究目标区域地质特性的元素种类(即优选元素种类)。最后，结合元素录井施工过程中各类元素对应的相关数据(例如：含量数据)，从当前水平井的元素录井数据中，筛选出与优选元素种类相对应的最优元素组合数据。

接下来，在筛选与优选元素种类相对应的数据组合的过程中，首先将第一类元素种类(集合)所包含的所有元素种类构造为待选集合，而后，通过增减或者替换元素或者元素比的方法，从当前待选集合中随机抽取不同数量和不同元素种类的元素组合，形成多组元素组合，接着将每组元素组合内的各元素含量分别与地应力分布数据进行结合来确定出两类数据之间的转换关系(通过相似度计算来确定两类数据之间的转换关系)，从而针对每组元素组合确定出相应的相关系数，最后将最高相关系数对应的元素组合确定为优选元素种类。并且，将优选元素种类中各元素对应的含量数据或者各元素间的含量比值数据，确定为最优元素组合数据。

例如：在待选集合中，筛选出元素1～元素8形成的元素组合及相应的含量数据组，并计算出当前元素组合内各元素含量数据与地应力分布数据的转换关系，即相关系数为0.7；在待选集合中，筛选出元素1～元素9形成的元素组合及相应的含量数据组，并计算出当前元素组合内各元素含量数据与地应力分布数据的转换关系，即相关系数为0.8，则将相关系数结果为0.8所选用的元素组合作为优选元素种类，将该优选元素种类中各元素的含量数据或各元素间的含量比值数据，作为最优元素组合数据。

进一步，在步骤S130中，根据地应力分布数据和最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型。在实际应用过程中，由于水平井段岩石组分与录井元素之间存在共线性问题，并且无法确定与岩石组分存在共线性问题的相应录井元素种类，更无法确定岩石组分与相应录井元素之间的共线性程度。而且利用聚类分析方法进行筛选无法消除水平井段岩石组分与相应录井元素之间存在共线性造成的影响，如果直接利用聚类分析法得到的第一类元素种类，则会导致获取的地应力预测模型存在严重的偏差，进而无法获得可靠的地应力预测数据。据此，在本申请实施例中，还需要利用多元线性逐步回归方法开展构建地应力预测模型的数据基础的优选，从而确定最佳地应力预测模型。

进一步，在根据测井数据中的地应力分布数据和最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型步骤中，包括：根据步骤S110确定出的测井数据中的地应力分布数据和步骤S120确定出的最优元素组合数据，采用逐步回归方法对预设多元回归模型进行数据拟合。

首先，利用逐步回归方法逐步确定出优选元素种类，而后利用最优元素组合数据内的各元素的含量数据或元素间的含量比值数据与地应力分布数据的拟合结果所形成的回归模型作为地应力预测模型。

具体地，将在步骤S110中获取的地应力分布数据和在步骤S120中获取的最优元素组合数据代入到预设的多元回归模型中，并利用回归拟合方法进行数据拟合，其中，多元回归模型利用如下表达式表示：

Y＝α₀+α₁X₁+α₂X₂+…+α_iX_i (1)

其中，Y表示地应力分布数据，α₀、α₁、α₂、…、α_k分别表示回归系数，X₁、X₂、…、X_i分别表示不同元素的含量数据或不同元素间的含量比数据。

进一步，在步骤S140中，确定目标区域内的待预测井段，并获取待预测井段的元素录井数据所对应的最优元素组合数据，基于此，利用地应力预测模型对当前井段的地应力进行预测。在本申请实施例中，首先确定出当前目标区域内无测井数据或由于测井数据缺少相关数据而无法预测地应力(即测井数据中用于预测地应力的相关数据不完善)的待预测井段，获取该待预测井段所在水平井的元素录井数据。接下来，按照步骤S120所述的方法，在当前水平井的元素录井数据中获取对应的最优元素组合数据。最后，将待预测水平井的最优元素组合数据代入步骤S130中以确定最佳地应力预测模型，进而对缺乏测井数据的水平井进行地应力预测，由此，针对测井数据不完善的页岩气水平井或无测井数据的水平井便得到了相对应的地应力预测结果数据。

实施例二

基于上述实施例一，为了保障地应力预测结果的准确性，本发明实施例所提供的地应力预测方法还包括对同井段测井数据和元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理步骤。图2为本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第二示例的步骤图。下面参考图2对本发明实施例所述的地应力预测方法第二示例进行详细说明。

如图2所示，步骤S210确定当前目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据。同时，步骤S220对步骤S210中获取的同井段的测井数据和元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。而后，步骤S230根据步骤S220获得的经井深尺度统一处理和井深标定处理的元素录井数据，从当前元素录井数据中优选出符合当前待研究目标区域地质特性的元素类型，根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据。接着，步骤S240根据步骤S220中经井深尺度统一处理和井深标定处理所得到的地应力分布数据、以及步骤S230中获取的最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型。最后，在步骤S250中确定目标区域内的待预测井段，并按照步骤S230中最优元素组合数据的获取方法得到待预测井段的最优元素组合数据，基于此，利用地应力预测模型对当前井段的地应力进行预测。

需要说明的是，在本实施例中，步骤S210与上述步骤S110所述的方法相类似，步骤S230与上述步骤S120所述的方法相类似，步骤S240与上述步骤S130所述的方法相类似，步骤S250与上述步骤S140所述的方法相类似，故本发明实施例在此对步骤S210、步骤S230、步骤S240和步骤S250不作赘述。

具体地，步骤S220根据步骤S210得到的地应力分布数据和元素录井数据，对同井段的测井数据和元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。在本申请实施例中，首先根据步骤S210中获取的地应力分布数据所在水平井段的测井数据以及同井段的元素录井数据，利用井深尺度统一处理的方法对测井数据和录井数据进行整理，最后利用经过井深尺度统一处理后的测井数据和元素录井数据对相应水平井段的井深进行标定，获得统一到同一深度标尺下的地应力分布数据和元素录井数据。

进一步，在井深尺度统一处理中，包括：为测井数据和元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔；从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对地应力信息进行采样，得到地应力分布数据；获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的元素录井数据；最后，按照井深，将地应力分布数据和元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

在实际应用过程中，测井数据的数据采样点距离一般为0.1～0.125m，元素录井数据的数据采样点距离一般为1～2m。在本申请实施例中，利用为测井数据和元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔的方式，对测井数据和录井数据进行整理，使同井段经过整理后的测井数据整理结果与录井数据整理结果反映该水平井段同一层位的信息。

具体地，为同井段的测井数据和元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔，其中把测井数据用于尺度统一处理的采样间隔记为第一采样间隔，把元素录井数据用于尺度统一处理的采样间隔记为第二采样间隔。接下来，在上述测井数据和元素录井数据同时存在的水平井段中，分别提取测井施工和元素录井施工过程中的相关施工数据。在测井施工数据中获取地应力信息，按照上述第一采样间隔对地应力信息内的数据点进行采样，并将当前水平井段的各个采样数据点的数据整合成地应力分布数据集。在元素录井施工数据中获取原始元素录井数据，按照上述第二采样间隔对原始元素录井数据内的数据点进行采样，并将当前水平井段的各个采样数据点的数据整合成原始元素录井数据集，根据该原始录井数据集进行地应力预测。按照井深数据，将当前水平井段的地应力分布数据集和原始元素录井数据集统一到同一井深尺度下，由此将当前水平井段的测井数据间隔与元素录井间隔统一到同一深度标尺下。

需要说明的是，本发明实施例中对指定的第一采样间隔与第二采样间隔的大小不作具体限定，本领域技术人员可以根据实际情况进行设定。

进一步，由于测井深度是电缆深度，元素录井数据是钻具深度，受电缆深度与钻具深度的系统误差影响，利用测井施工方法和元素录井施工方法获得的深度数据不统一。为了提高地应力预测结果的精度，本申请采用深度归位的方法对测井数据和元素录井数据进行处理，进而对实际井深进行标定。

如图2所示，在深度归位处理步骤中，包括：获取当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度统一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

具体地，在本申请实施例中，首先获取步骤S210中地应力分布数据所在水平井段的随钻定量岩屑，利用岩屑自然伽马检测仪对随钻定量岩屑进行自然GR放射性总量测定，获得相应水平井段的自然GR数据，将上述自然GR数据与随钻GR测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，确定出相近的自然GR数据和随钻GR数据，将自然GR数据对应的实际井深标定在与当前自然GR数据相近的随钻GR数据对应的井深之下，由此，便完成了测井数据与元素录井数据的实际深度归位处理，最终获得与实际地质情况相符的井深数据，以及与准确井深数据相配的测井数据和元素录井数据。

这样，本发明便完成了测井数据与元素录井数据的深度统一处理以及水平井段的井深标定。

实施例三

基于上述实施例一所述的页岩气水平井地应力预测方法，本发明实施例还提供了一种页岩气水平井地应力预测系统(以下简称“地应力预测系统”)。图3是本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第一示例的模块框图。

如图3所示，本发明实施例中的地应力预测系统包括：数据获取模块31、录井数据筛选模块32、预测模型生成模块33和地应力预测模块34。具体地，数据处理模块31按照上述步骤S110所述的方法实施，配置为确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；录井数据筛选模块32按照上述步骤S120所述的方法实施，配置为在数据处理模块31获取的元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据数据处理模块31获取的当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；预测模型生成模块33按照上述步骤S130所述的方法实施，配置为根据数据获取模块31确定的地应力分布数据和录井数据筛选模块32确定的最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；地应力预测模块34按照上述步骤S140所述的方法实施，配置为获取目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的最优元素组合数据，基于此，利用预测模型生成模块33生成的地应力预测模型对当前井段的地应力进行预测，从而针对无测井数据或测井数据中用于预测地应力的相关数据不完善的页岩气水平井得到对应的地应力预测结果数据。。

地应力预测模块34包括：聚类分析单元341和主成分分析单元342。聚类分析单元341配置为利用聚类分析方法对元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，并且筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类。主成分分析单元342配置为对聚类分析单元341筛选出的第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

实施例四

基于上述实施例二所述的页岩气水平井地应力预测方法，本发明实施例还提供了一种页岩气水平井地应力预测系统(以下简称“地应力预测系统”)。图4是本申请实施例的页岩气水平井地应力预测方法的第二示例的模块框图。

如图4所示，本发明实施例中的地应力预测系统包括：数据获取模块41、数据优化处理模块42、录井数据筛选模块43，预测模型生成模块44和地应力预测模块45。具体地，数据获取模块41按照上述步骤S210所述的方法实施，配置为确定当前目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；数据优化处理模块42按照上述步骤S220所述的方法实施，配置为对数据获取模块41获得的同井段的测井数据和元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理；录井数据筛选模块43按照上述步骤S230所述的方法实施，配置为在数据优化处理模块42获取的元素录井数据中优选出符合当前待研究目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；预测模型生成模块44按照步骤S240所述的方法实施，配置为根据数据优化处理模块42所获取的地应力分布数据和录井数据筛选模块43所确定的最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；地应力预测模块45按照上述步骤S250所述的方法实施，配置为确定目标区域内的待预测井段，并获取由录井数据筛选模块43所确定的待预测井段的元素录井数据对应的最优元素组合数据，基于此，利用预测模型生成模块44生成的地应力预测模型对当前待预测井段进行地应力预测。

地应力预测模块45包括：聚类分析单元451和主成分分析单元452。聚类分析单元451配置为利用聚类分析方法对元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，并且筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类。主成分分析单元452配置为对聚类分析单元451筛选出的第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

其中，数据优化处理模块42包括井深尺度统一处理单元421和井深归位处理单元422。具体地，井深尺度统一处理单元421按照如下流程执行：为数据获取模块41所得到的测井数据和元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔；从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对当前地应力信息进行采样，得到相应的地应力分布数据；获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对当前原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的元素录井数据；按照井深，将当前地应力分布数据和当前元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

进一步，井深归位处理单元422配置为获取数据获取模块41所确定的当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度统一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

进一步，地应力预测模块45包括：聚类分析单元451和主成分分析单元452。聚类分析单元451用来利用聚类分析方法对元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类。主成分分析单元452用来对聚类分析单元451筛选出的第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

本发明提出了一种页岩气水平井地应力预测方法及系统，该方法及系统基于同时具有测井数据和元素录井数据的井段，建立地应力预测模型，解决了无测井数据或测井数据中用于预测地应力的相关数据不完善的页岩气水平井无法预测地应力的问题，使得本发明中的地应力预测模型能够根据元素录井数据直接预测出相应井段的地应力分布数据，为页岩气水平井水力压裂方案设计和参数优化提供了数据依据支撑。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人员在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种页岩气水平井地应力预测方法，包括：

确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；

从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；

根据所述地应力分布数据和所述最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；

获取所述目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的所述最优元素组合数据，基于此，利用所述地应力预测模型，对当前井段的地应力进行预测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对同井段的所述测井数据和所述元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在井深尺度统一处理中，包括：

为所述测井数据和所述元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔；

从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对所述地应力信息进行采样，得到所述地应力分布数据；

获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对所述原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的所述元素录井数据；

按照井深，将所述地应力分布数据和所述元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，在所述深度归位处理步骤中，包括：

获取当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度统一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的方法，其特征在于，在从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型步骤中，包括：

利用聚类分析方法对所述元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类；

对所述第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

6.一种页岩气水平井地应力预测系统，所述系统包括如下模块：

数据获取模块，其用于确定当前待研究目标区域内同时具有测井数据和元素录井数据的水平井段，并获取指定井段的地应力分布数据和元素录井数据；

录井数据筛选模块，其用于从元素录井数据中优选出符合当前目标区域地质特性的元素类型，并根据当前水平井的元素录井数据，确定相应的最优元素组合数据；

预测模型生成模块，其用于根据所述地应力分布数据和所述最优元素组合数据，对预设的多元回归模型进行数据拟合，得到地应力预测模型；

地应力预测模块，其用于获取所述目标区域内待预测井段的元素录井数据所对应的所述最优元素组合数据，基于此，利用所述地应力预测模型，对当前井段的地应力进行预测。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

数据优化处理模块，其用于对同井段的所述测井数据和所述元素录井数据依次进行井深尺度统一处理和井深标定处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述数据优化处理模块包括：井深尺度统一处理单元，其中，所述井深尺度统一处理单元按照如下流程执行：

为所述测井数据和所述元素录井数据分别配置用于尺度统一处理的采样间隔；

从测井施工过程中获取到的测井数据中提取针对当前井段的地应力信息，并按照第一采样间隔对所述地应力信息进行采样，得到所述地应力分布数据；

获取元素录井施工过程中得到的针对当前井段的原始元素录井数据，并按照第二采样间隔对所述原始元素录井数据进行采样，得到用于地应力预测的所述元素录井数据；

按照井深，将所述地应力分布数据和所述元素录井数据进行整合，以统一到同一深度标尺下。

9.根据权利要求7或8所述的系统，其特征在于，所述数据优化处理模块包括：井深归位处理单元，其中，

所述井深归位处理单元，其用于获取当前井段的随钻定量岩屑并进行自然GR放射性总量测定，将测定得到的自然GR数据与随钻测井数据中的随钻GR数据进行对比分析，根据对比分析结果将完成深度统一处理的测井数据和元素录井数据的井深进行归位，使得归位后的井深与实际地质情况相符。

10.根据权利要求6～9中任一项所述的系统，其特征在于，所述地应力预测模块包括：

聚类分析单元，其用于利用聚类分析方法对所述元素录井数据中各元素种类之间的相关性进行计算，筛选出相关性计算结果超过预设的第一阈值的元素种类，记为第一类元素种类；

主成分分析单元，其用于对所述第一类元素种类作主成分分析处理，确定相应的最优元素组合数据。

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