多元錄井參數(shù)隨鉆定量監(jiān)測(cè)方法提高生烴超壓地層壓力監(jiān)測(cè)效率

關(guān)鍵詞/主題詞：地層壓力；監(jiān)測(cè)；準(zhǔn)確性；監(jiān)測(cè)時(shí)間；錄井；相關(guān)性分析；算法；新質(zhì)生產(chǎn)力

0引言

當(dāng)量深度法是應(yīng)用層速度、dc指數(shù)、頁(yè)巖密度、電阻率（電導(dǎo)率）測(cè)井、聲波測(cè)井、密度測(cè)井等任何直接或間接測(cè)定泥巖孔隙度的數(shù)據(jù)進(jìn)行地層壓力評(píng)價(jià)的方法。以上方法的應(yīng)用是在上覆壓力梯度和靜水壓力梯度資料比較齊全的開發(fā)井區(qū)，而對(duì)于缺乏相應(yīng)資料的勘探井區(qū)靜水壓力梯度可以用平均值1.05來(lái)代替；上覆壓力梯度可以用頁(yè)巖密度儀對(duì)巖屑密度資料進(jìn)行全井跟蹤，然后分段計(jì)算得出。可以看出，當(dāng)量深度法在計(jì)算過(guò)程中通常假設(shè)靜水壓力梯度和上覆壓力梯度為常數(shù)。然而，實(shí)際地質(zhì)條件中這些梯度可能會(huì)隨深度和地質(zhì)構(gòu)造的變化而變化，導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果與實(shí)際值存在較大偏差。而且針對(duì)其需要的頁(yè)巖密度參數(shù)，部分作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)沒有頁(yè)巖密度儀這一設(shè)備，因此也限制了該方法的推廣應(yīng)用。

比率法是應(yīng)用dc指數(shù)、頁(yè)巖密度、電阻率（電導(dǎo)率）測(cè)井、聲波測(cè)井、以及密度測(cè)井等進(jìn)行地層壓力評(píng)價(jià)的方法。其原理是壓實(shí)參數(shù)的實(shí)際值與延伸到同一深度的正常值的比值與正常壓力與異常壓力的比值對(duì)應(yīng)成比例。如果有大量的壓力和壓實(shí)參數(shù)的數(shù)據(jù)就可繪出壓實(shí)參數(shù)比率與壓力的關(guān)系圖，同樣能實(shí)現(xiàn)異常壓力值的直接獲取。不過(guò)因?yàn)檫@些數(shù)據(jù)的分散度可能較大，分析過(guò)程中需要較為復(fù)雜的手段，數(shù)據(jù)的不確定性和分散性增加了現(xiàn)場(chǎng)預(yù)測(cè)結(jié)果的不確定性，影響預(yù)測(cè)的可靠性。伊頓法是應(yīng)用層速度、dc指數(shù)、電阻率（電導(dǎo)率）測(cè)井、聲波測(cè)井、密度測(cè)井、以及頁(yè)巖密度等進(jìn)行地層壓力評(píng)價(jià)的方法。其原理是壓實(shí)參數(shù)的實(shí)際值和正常趨勢(shì)值的比率與地層壓力的關(guān)系是由上覆壓力梯度的變化決定的。盡管伊頓法在地層孔隙壓力預(yù)測(cè)中應(yīng)用廣泛，但也存在一些局限性。例如，伊頓法需要構(gòu)建正常壓實(shí)趨勢(shì)線，預(yù)測(cè)精度受制于其正常壓實(shí)趨勢(shì)方程的構(gòu)建精度。此外，利用伊頓法評(píng)價(jià)地層壓力時(shí)，聲波時(shí)差數(shù)據(jù)是計(jì)算的關(guān)鍵參數(shù)，但聲波時(shí)差數(shù)據(jù)需要通過(guò)鉆后測(cè)井獲得，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法隨鉆評(píng)價(jià)地層壓力，時(shí)效性不強(qiáng)。在現(xiàn)場(chǎng)使用綜合錄井或電測(cè)資料計(jì)算地層壓力將面對(duì)上述3種方法的選擇問(wèn)題。如果從方便快捷的角度出發(fā)比率法無(wú)疑是最佳的選擇；而如果以準(zhǔn)確性作為標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)對(duì)3種方法計(jì)算結(jié)果與使用RFT和DST技術(shù)實(shí)測(cè)壓力值的對(duì)比得出：當(dāng)?shù)貙訅毫^低時(shí)（壓力系數(shù)小于1.40）伊頓法和比率法的結(jié)果較為準(zhǔn)確；當(dāng)?shù)貙訅毫^高時(shí)（壓力系數(shù)大于1.40），當(dāng)量深度法較為適用。當(dāng)量深度法、比率法、伊頓法為異常壓力的定量評(píng)價(jià)提供了相對(duì)可靠的手段，在實(shí)踐中應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。但應(yīng)當(dāng)注意的是，這些方法都存在一定缺陷和不足，一方面3種方法是建立在正常壓實(shí)曲線之上的，預(yù)測(cè)精度受制于該趨勢(shì)線的準(zhǔn)確性，所以使用中需要合理地選擇壓實(shí)參數(shù)，建立其準(zhǔn)確的壓實(shí)曲線。另一方面，這些方法都是適用于欠壓實(shí)作用為主要成因的異常地層壓力評(píng)價(jià)。對(duì)于其他成因的異常壓力，如生烴超壓、構(gòu)造活動(dòng)等，則適用性較差。因此，在多種成因共同作用的情況下，當(dāng)量深度法、比率法及伊頓法可能無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估地層壓力。

隨著渤海油田勘探開發(fā)向深部地層和超深部地層邁進(jìn)，古近系地層鉆井?dāng)?shù)量持續(xù)增加。已鉆井揭示，渤海古近系生烴地層高壓井占三分之一以上。統(tǒng)計(jì)表明，多口井因隨鉆壓力監(jiān)測(cè)與實(shí)際地層壓力誤差較大，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確判別地層壓力，造成溢流、井涌等鉆井事故頻發(fā)，對(duì)鉆井施工安全和海洋生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生重大影響。因此，準(zhǔn)確的地層壓力隨鉆監(jiān)測(cè)可有效指導(dǎo)鉆井中完層位卡取、鉆井液性能配置以及井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化，為鉆井施工作業(yè)帶來(lái)安全保障。

渤中X構(gòu)造位于埕北低凸起東部斜坡帶，緊鄰渤中凹陷西南洼。主要目的層為古近系沙河街組，油氣儲(chǔ)量豐富，勘探潛力大。此外，本區(qū)古近系東營(yíng)組發(fā)育一套巨厚層湖相沉積，為該構(gòu)造發(fā)育異常壓力提供了先決條件。已鉆井揭示，研究區(qū)古近系異常高壓導(dǎo)致多口井在鉆探過(guò)程中發(fā)了井涌、溢流等鉆井工程事故。分析認(rèn)為，對(duì)地層壓力認(rèn)識(shí)不清及壓力隨鉆監(jiān)測(cè)不準(zhǔn)確是導(dǎo)致安全事故發(fā)生的主要原因。通過(guò)對(duì)該構(gòu)造已鉆探井的測(cè)錄井資料分析，了解了研究區(qū)異常高壓的成因類型和縱向分布特征。

對(duì)研究區(qū)泥巖聲波時(shí)差與實(shí)鉆壓力系數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)，東二上段上部井段屬于正常壓力體系。東二下段底部至東三段底部，泥巖聲波時(shí)差大幅偏離趨勢(shì)線，地層壓力系數(shù)由1.2陡增至1.6以上，隨著深度的增加，地層壓力系數(shù)逐漸增加，但泥巖聲波時(shí)差趨于穩(wěn)定狀態(tài)，該情況與欠壓實(shí)作用所產(chǎn)生的異常壓力不匹配，證明該段地層可能為非欠壓實(shí)作用所導(dǎo)致的異常高壓。

沈章洪在2016年提出渤海凹陷及其周圍斜坡帶是異常高壓發(fā)育的主要場(chǎng)所，且凹陷和凸起間的斜坡帶是壓力變換幅度最大的區(qū)域。此外，根據(jù)何玉等在2022年的研究，研究區(qū)緊鄰的渤中凹陷是渤海盆地優(yōu)質(zhì)烴源巖的主要發(fā)育區(qū)，也是地層生烴超壓的核心地帶［1］。因此，利用井場(chǎng)地化錄井?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)該段地層生烴能力進(jìn)行分析，結(jié)果顯示，2700～2900m地化生烴潛量指標(biāo)由1.5mg/g陡增至40mg/g，最高達(dá)53mg/g，總有機(jī)碳含量指標(biāo)由0.5%上升至5.0%，地層含烴指數(shù)由70mg/g激增至830mg/g。基于上述烴源巖地化數(shù)據(jù)分析表明，2700～2900m地層生烴特征十分明顯，異常高壓可能由生烴作用主導(dǎo)。2900m之后地層，地化生烴指標(biāo)呈降低趨勢(shì)，但數(shù)值仍高于欠壓實(shí)地層指標(biāo)，泥巖聲波時(shí)差也逐漸呈現(xiàn)回落趨勢(shì)，但仍偏離趨勢(shì)線，而此時(shí)地層壓力系數(shù)卻繼續(xù)增長(zhǎng)，直至1.7左右才逐漸穩(wěn)定。綜合各項(xiàng)參數(shù)判斷，該段地層異常壓力成因類型可能為復(fù)合型，即欠壓實(shí)作用加泥巖生烴共同引起的異常高壓。

綜上所述，研究區(qū)古近系地層異常壓力縱向分布特征為東二上段2700m左右以上地層為正常壓力體系，東二下段底部2700m至東三段2900m是由生烴作用導(dǎo)致的異常高壓，深度從2900m開始至沙河街底部為泥巖欠壓實(shí)加生烴引起的復(fù)合型超壓。

石油行業(yè)針對(duì)生烴超壓做了大量的研究，為生烴地層異常壓力監(jiān)測(cè)研究提供了突破方向。楊小藝等分析了渤海灣盆地渤中凹陷西南洼古近系東營(yíng)組壓力分布特征，結(jié)果表明，東營(yíng)組縱向上發(fā)育一套完整的超壓系統(tǒng)，平面上超壓圍繞生烴洼陷分布，越靠近凹陷中心超壓越大，超壓由淺層欠壓實(shí)主導(dǎo)型轉(zhuǎn)化為深層欠壓實(shí)-生烴膨脹復(fù)合型［2］。王冰潔等針對(duì)渤海灣盆地遼中凹陷南洼古近系地層超壓成因問(wèn)題，通過(guò)對(duì)多種地質(zhì)資料和研究方法綜合應(yīng)用，提出生烴作用是超壓形成的主要機(jī)制，在局部地區(qū)存在欠壓實(shí)和生烴作用疊加形成的超壓［3］。楊毅等基于地化錄井資料分析了渤海東營(yíng)組超壓層表現(xiàn)為流體膨脹特征，這一結(jié)論有助于提高區(qū)域地層壓力預(yù)監(jiān)測(cè)精度，對(duì)其烴源巖層系超壓成因研究具有借鑒意義［4］。孫鵬等針對(duì)西湖凹陷深層普遍超壓的現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)西湖凹陷特殊的地質(zhì)條件分析以及不同超壓引起地層孔隙巖石力學(xué)的變化，明確了生烴作用是西湖凹陷最主要的超壓形成機(jī)制，同時(shí)欠壓實(shí)作用及構(gòu)造擠壓在局部也存在一定貢獻(xiàn)［5］。通過(guò)以上論述，可以看出生烴地層壓力系統(tǒng)十分復(fù)雜，異常壓力主要由生烴作用引起，但也受到欠壓實(shí)和構(gòu)造活動(dòng)等多種地質(zhì)因素的影響而產(chǎn)生了復(fù)合型的超壓，為隨鉆地層壓力監(jiān)測(cè)帶來(lái)了很大的困擾。

陳現(xiàn)軍等針對(duì)南海鶯瓊盆地超壓成因復(fù)雜，用鉆井機(jī)械能效實(shí)現(xiàn)了地層壓力監(jiān)測(cè)［6］。胡偉等針對(duì)克拉蘇構(gòu)造帶地層超壓，壓力監(jiān)測(cè)難的問(wèn)題，引入全烴校正系數(shù)創(chuàng)新優(yōu)化了dc指數(shù)計(jì)算模型對(duì)地層壓力進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差為平均5.7%［7］。馬濤提出采用基于鉆井機(jī)械比能的地層壓力監(jiān)測(cè)方法，通過(guò)分析預(yù)測(cè)地層壓力變化趨勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了隨鉆異常高壓風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警［8］。周鵬高根據(jù)多孔介質(zhì)彈性力學(xué)理論，考慮溫度、應(yīng)力、流體成分、深度變化等因素，建立了欠壓實(shí)作用下地層異常壓力及壓力系數(shù)的定量評(píng)價(jià)模型，研究成果突破了前人對(duì)欠壓實(shí)作用與異常高壓關(guān)系的認(rèn)知，豐富和發(fā)展了欠壓實(shí)理論［9］。徐婕等針對(duì)河套盆地臨河坳陷光明構(gòu)造發(fā)育多套地層壓力系統(tǒng)，提出應(yīng)用測(cè)、錄井資料完善dc指數(shù)法地層壓力隨鉆監(jiān)測(cè)模型，結(jié)果表明，監(jiān)測(cè)的地層壓力值與測(cè)井曲線預(yù)測(cè)地層壓力值、鉆井液密度及實(shí)際工況結(jié)果對(duì)比吻合率較高［10］。金力新等針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地阜康凹陷異常高壓成因機(jī)制多樣，引入地層壓力成因修正因子，建立了三維地層壓力預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)鉆前地層壓力預(yù)測(cè)精度達(dá)到90%以上［11］。董國(guó)富等針對(duì)生烴主導(dǎo)型地層異常高壓，優(yōu)選烴源巖評(píng)價(jià)參數(shù)Pg，建立異常高壓烴源巖評(píng)價(jià)參數(shù)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，形成以烴源巖評(píng)價(jià)參數(shù)Pg值監(jiān)測(cè)為主輔以巖屑及氣測(cè)的技術(shù)方法，有效對(duì)異常高壓界面進(jìn)行了識(shí)別［12］。

王方彬采用dc指數(shù)法和Sigma監(jiān)測(cè)法對(duì)川西地區(qū)DY1#預(yù)探井進(jìn)行了隨鉆地層壓力監(jiān)測(cè)，結(jié)果表明，兩種方法對(duì)川西地區(qū)隨鉆地層壓力監(jiān)測(cè)均較為適用，并能為異常地層壓力測(cè)算及鉆井液密度的合理設(shè)計(jì)提供方法指導(dǎo)［13］。通過(guò)技術(shù)調(diào)研可以看出，同行們建立了多種方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)地層壓力的隨鉆監(jiān)測(cè)，但這些方法都存在一定的局限性和不足。主要問(wèn)題表現(xiàn)在幾個(gè)方面，一是同行們使用的方法，多是在dc指數(shù)法、Sigma指數(shù)法等常規(guī)方法基礎(chǔ)上進(jìn)行的革新和優(yōu)化，但這些方法只對(duì)欠壓實(shí)地層異常壓力監(jiān)測(cè)具有良好的應(yīng)用效果，針對(duì)由生烴主導(dǎo)型、復(fù)合型等成因?qū)е碌漠惓毫Γ瑒t適用效果較差，壓力監(jiān)測(cè)的精度不高。二是部分同行創(chuàng)新研發(fā)壓力監(jiān)測(cè)模型后，并沒有將研究建立的模型和常規(guī)監(jiān)測(cè)方法在準(zhǔn)確性及監(jiān)測(cè)的時(shí)效性方面進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。三是一些研究方法僅能在鉆前預(yù)測(cè)地層壓力或隨鉆過(guò)程中定性監(jiān)測(cè)地層壓力趨勢(shì)，不能夠準(zhǔn)確的計(jì)算地層壓力系數(shù)實(shí)現(xiàn)定量監(jiān)測(cè)，無(wú)法為鉆井作業(yè)提供更精確、更細(xì)致的決策建議。那么如何選取有效的參數(shù)，創(chuàng)新建立隨鉆壓力定量監(jiān)測(cè)方法，來(lái)提高生烴超壓地層壓力監(jiān)測(cè)效率，成為當(dāng)代鉆井工程重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)方向。

近年來(lái)，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的快速發(fā)展為解決地層壓力定量監(jiān)測(cè)提供了新的研究思路，越來(lái)越多的同行嘗試?yán)脵C(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)解決多類型成因的地層壓力隨鉆定量監(jiān)測(cè)問(wèn)題。金浩等對(duì)渤東低凸起南段東營(yíng)組頂部至潛山之間的地層壓力分布進(jìn)行了研究，選取GA-BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法預(yù)測(cè)了單井壓力結(jié)果，在此基礎(chǔ)上，利用有效應(yīng)力定理反演出渤東低凸起南段的地層壓力反演體，預(yù)測(cè)出潛山頂面地層壓力系數(shù)在1.10～1.85之間，為鉆井設(shè)計(jì)提供了參考［14］。馬天壽等系統(tǒng)歸納分析了機(jī)器學(xué)習(xí)算法在地層孔隙壓力鉆前預(yù)測(cè)、隨鉆監(jiān)測(cè)和鉆后評(píng)估中的應(yīng)用現(xiàn)狀，對(duì)比了不同預(yù)測(cè)任務(wù)下的機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)性能，研究認(rèn)為機(jī)器學(xué)習(xí)算法在地質(zhì)力學(xué)參數(shù)預(yù)測(cè)方面的準(zhǔn)確性、時(shí)效性和適用性具有明顯優(yōu)勢(shì)［15］。羅發(fā)強(qiáng)等采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長(zhǎng)短期記憶循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)LSTM，建立了順北油田5號(hào)斷裂帶地層孔隙壓力智能預(yù)測(cè)模型，BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的預(yù)測(cè)誤差為3.93%，LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測(cè)誤差為2.86%，滿足了現(xiàn)場(chǎng)地層壓力定量監(jiān)測(cè)的需求［16］。許玉強(qiáng)等通過(guò)構(gòu)建卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)組合模型，充分挖掘鉆測(cè)錄震多源數(shù)據(jù)與Eaton指數(shù)之間的復(fù)雜非線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)全井Eaton指數(shù)的精細(xì)預(yù)測(cè)，建立的方法預(yù)測(cè)深部復(fù)雜地層孔隙壓力的平均相對(duì)誤差為2.70%，而傳統(tǒng)Eaton和LSTM方法的平均相對(duì)誤差分別為7.60%和5.12%，通過(guò)深度學(xué)習(xí)與Eaton法組合，提高了深部復(fù)雜地層孔隙壓力的預(yù)測(cè)精度［17］。孫浩等通過(guò)結(jié)合精英策略遺傳算法和支持向量回歸模型，建立了地層壓力預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需關(guān)井即可預(yù)測(cè)碳酸鹽巖油地層壓力［18］。李萍等采用3種集成機(jī)器學(xué)習(xí)算法，建立了孔隙壓力的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)模型，預(yù)測(cè)方法不僅提高了預(yù)測(cè)精度，還為現(xiàn)場(chǎng)工程師提供了實(shí)時(shí)決策支持，有效降低了鉆井作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)［19］。隋顧磊等采用極端梯度提升、支持向量回歸、長(zhǎng)短期記憶網(wǎng)絡(luò)3種機(jī)器學(xué)習(xí)算法建立了監(jiān)督學(xué)習(xí)地層壓力預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了儲(chǔ)氣庫(kù)地層壓力預(yù)測(cè)［20］。通過(guò)大量的文獻(xiàn)調(diào)研，可以看出機(jī)器學(xué)習(xí)在壓力監(jiān)測(cè)方面使用場(chǎng)景非常多，因此采用機(jī)器學(xué)習(xí)方法來(lái)進(jìn)一步提高生烴地層壓力監(jiān)測(cè)的效率是有可行性的。

鑒于生烴超壓的特點(diǎn)，目前缺乏對(duì)于生烴地層更為準(zhǔn)確的異常壓力隨鉆定量監(jiān)測(cè)方法。同行研究表明，綜合錄井?dāng)?shù)據(jù)可以從不同的角度直接或間接的對(duì)地層異常壓力產(chǎn)生較好的響應(yīng)特征，并且錄井?dāng)?shù)據(jù)是鉆井作業(yè)過(guò)程中，反應(yīng)井下復(fù)雜情況最直觀的參數(shù)。因此研究基于實(shí)鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)，通過(guò)皮爾遜相關(guān)系數(shù)法分析錄井?dāng)?shù)據(jù)與地層壓力系數(shù)之間的相關(guān)性，研究出能反應(yīng)生烴地層異常壓力的特征參數(shù)。隨后基于特征參數(shù)提出利用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)中的隨機(jī)森林算法建立生烴超壓地層壓力系數(shù)計(jì)算模型，并利用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化，建模完成后，將研究模型與常規(guī)監(jiān)測(cè)方法在準(zhǔn)確性和時(shí)效性兩個(gè)方面進(jìn)行了嚴(yán)格的對(duì)比和評(píng)估，并在實(shí)鉆中進(jìn)行了應(yīng)用，最終形成了針對(duì)生烴地層的異常壓力隨鉆定量監(jiān)測(cè)新方法，提高了生烴超壓地層壓力監(jiān)測(cè)的效率。

1方法過(guò)程

1.1室內(nèi)研究

1.1.1數(shù)據(jù)處理方法

根據(jù)研究區(qū)古近系地層異常壓力成因和特征可知，渤海常用的基于dc指數(shù)法的隨鉆Prevue壓力監(jiān)測(cè)并不能滿足該區(qū)對(duì)異常高壓監(jiān)測(cè)的需求。王志戰(zhàn)等在2012年，提出了生烴超壓類地層隨鉆預(yù)監(jiān)測(cè)方法，但在建模過(guò)程中并未考慮與異常高壓相關(guān)的地質(zhì)錄井參數(shù)，使得模型預(yù)測(cè)存在一定的缺陷。為了充分發(fā)揮錄井參數(shù)在壓力監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)，從地質(zhì)工程一體化的角度入手，綜合工程錄井、氣測(cè)錄井、地化錄井、元素錄井等多元錄井參數(shù)，利用皮爾遜相關(guān)系數(shù)算法開展與地層異常壓力的相關(guān)性分析，以便提高隨鉆壓力監(jiān)測(cè)的精度。

皮爾遜系數(shù)主要用來(lái)度量2個(gè)變量間聯(lián)系的相關(guān)程度，是衡量變量x和y之間的線性關(guān)系和相關(guān)方向的參數(shù)，其值介于?1與1之間，常用英文小寫字母r表示［21］，見式（1）。

式中：n為樣本量，x、y分別為2個(gè)變量的值。若r＞0，說(shuō)明2個(gè)變量為正相關(guān)；若r=0，則說(shuō)明2個(gè)變量不具備相關(guān)性；若r小于0，則證明2個(gè)變量為負(fù)相關(guān)。此外r的絕對(duì)值越大，說(shuō)明變量之間的相關(guān)性就越強(qiáng)。

選取研究區(qū)已鉆井工程、氣測(cè)、地化、元素等錄井資料中的18項(xiàng)參數(shù)與對(duì)應(yīng)井實(shí)測(cè)地層壓力系數(shù)進(jìn)行皮爾遜系數(shù)相關(guān)性分析，一般情況下，r的絕對(duì)值在0.6以上為強(qiáng)相關(guān)。根據(jù)計(jì)算可知，工程錄井參數(shù)鉆速、扭矩，元素錄井硫元素，地化錄井參數(shù)生烴潛量、總有機(jī)碳含量、烴指數(shù)、裂解烴含量與地層壓力系數(shù)相關(guān)性相較強(qiáng)，相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值分別為0.7271、0.6877、0.6941、0.6002、0.6804、0.7640、0.6057。因此，優(yōu)選以上7項(xiàng)錄井參數(shù)作為地層異常壓力隨鉆監(jiān)測(cè)模型的特征參數(shù)進(jìn)行建模。

1.1.2地層壓力監(jiān)測(cè)建模

隨機(jī)森林是一種集成學(xué)習(xí)方法，由多個(gè)決策樹組成。每棵決策樹都是在不同的隨機(jī)子集上訓(xùn)練，并隨機(jī)的從特征樣本數(shù)據(jù)中選取特征節(jié)點(diǎn)建立決策樹，然后通過(guò)投票或平均來(lái)進(jìn)行預(yù)測(cè)。隨機(jī)森林通常具有良好的泛化能力和抗過(guò)擬合能力。

遺傳算法是一種啟發(fā)式優(yōu)化算法，模擬了自然選擇和遺傳機(jī)制。通過(guò)遺傳算法，可以搜索超參數(shù)空間以找到最佳的超參數(shù)配置，以優(yōu)化模型性能。其基本流程是，第一步初始化數(shù)據(jù)，每個(gè)染色體代表一個(gè)方案。隨后，適應(yīng)度函數(shù)定義了種群進(jìn)化的方向，適應(yīng)度函數(shù)的值是了解質(zhì)量的關(guān)鍵因素，見式（2）。

式中：F是適應(yīng)度函數(shù)的值，M是樣本的總數(shù)，P（xk）是模型對(duì)第k個(gè)樣本xk的預(yù)測(cè)值，yk是第k個(gè)樣本的實(shí)際值。

下一步依據(jù)適者生存的自然法則，更出色的個(gè)體保留自己基因的可能性更大，因此具備高適應(yīng)度的個(gè)體更有可能被挑選為下一代父母。模型采用輪盤賭法進(jìn)行選擇操作，使個(gè)體被選中的概率與適應(yīng)度函數(shù)值成正比，最終遺傳算法會(huì)不斷迭代，通過(guò)交叉變異等方式形成下一代群組，這個(gè)過(guò)程會(huì)持續(xù)一定數(shù)量的代數(shù)，直到達(dá)到滿意的停止條件為止。遺傳優(yōu)化的隨機(jī)森林算法簡(jiǎn)稱GA-RandomForest算法，利用該算法建立古近系地層壓力預(yù)測(cè)模型流程，如圖1所示。

從圖1中可以看到，建模的第一步是將隨機(jī)森林中的所有決策樹當(dāng)作染色體逐一進(jìn)行編號(hào)，設(shè)置染色體的長(zhǎng)度為決策樹的數(shù)量。第二步，通過(guò)設(shè)定條件函數(shù)來(lái)對(duì)決策樹的準(zhǔn)確率進(jìn)行計(jì)算，其目的是對(duì)決策樹組合的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。獨(dú)立決策樹組合的分類正確率匹配為對(duì)應(yīng)染色體的適應(yīng)度。第三步，采用輪盤賭法進(jìn)行擇優(yōu)選擇，規(guī)則為每一代優(yōu)質(zhì)率最高的組合將具有更高概率被選擇遺傳下來(lái)。最后，通過(guò)交叉產(chǎn)生下一代，其中樣本變異可為決策樹組合提高隨機(jī)性，可有效避免模型陷入局部最優(yōu)的情況。通過(guò)上述過(guò)程，獲得了更加優(yōu)質(zhì)的個(gè)體樣本，從而提高隨機(jī)森林模型的預(yù)測(cè)性能和泛化能力。

根據(jù)前文壓力系數(shù)相關(guān)性分析結(jié)果，確定將鉆速、扭矩、硫元素、含油氣潛量、總有機(jī)碳、烴指數(shù)、裂解烴含量7個(gè)特征參數(shù)作為模型的輸入變量，將地層壓力系數(shù)作為輸出變量，建立生烴地層異常壓力隨鉆定量監(jiān)測(cè)模型。

在對(duì)模型開始訓(xùn)練之前，需要對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)治理，使訓(xùn)練樣本值保持在同一個(gè)區(qū)間，有利于進(jìn)行綜合分析，同時(shí)也可加快模型的訓(xùn)練速度和學(xué)習(xí)速度。數(shù)據(jù)治理主要包括歸一化、Z-score化和小數(shù)定標(biāo)規(guī)范3種方法。本文選用歸一化對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，其優(yōu)勢(shì)是可較好的表征原始數(shù)據(jù)的線性變化。計(jì)算方法，見式（3）。

式中：為歸一化值，xi為原始數(shù)據(jù)，xmin為原始數(shù)據(jù)最小值，xmax為原始數(shù)據(jù)最大值。

隨機(jī)森林回歸預(yù)測(cè)模型中，決定預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率的兩個(gè)重要參數(shù)分別為決策樹的個(gè)數(shù)和枝葉分叉數(shù)，因此需要利用遺傳算法對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)，為兩項(xiàng)參數(shù)匹配到最合適的數(shù)值。下面開始對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置，森林中樹的個(gè)數(shù)范圍設(shè)定為50～500，樹枝葉的最大分割數(shù)范圍設(shè)為2～20，種群規(guī)模為5，種群進(jìn)化代數(shù)設(shè)為30代，同時(shí)設(shè)定交叉概率選擇為0.5，變異概率選擇為0.2。當(dāng)?shù)螖?shù)達(dá)到設(shè)定的30代時(shí)算法結(jié)束，給出最優(yōu)質(zhì)的一代和解碼后的參數(shù)。

下面開始對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練。采集了研究區(qū)已鉆井資料中1000組數(shù)據(jù)建立模型訓(xùn)練樣本集，按順序?qū)颖炯M(jìn)行劃分，其中前889個(gè)數(shù)據(jù)用于訓(xùn)練模型，后111個(gè)數(shù)據(jù)用于對(duì)模型進(jìn)行測(cè)試。繁衍進(jìn)化過(guò)程中，當(dāng)?shù)恋?6代時(shí)，進(jìn)化過(guò)程趨于平穩(wěn)，誤差曲線接近于零。此時(shí)，確定森林中決策樹的最佳個(gè)數(shù)為187個(gè)，決策樹葉片的最佳分割個(gè)數(shù)為12個(gè)。隨后將優(yōu)化的參數(shù)代入模型，經(jīng)測(cè)試集數(shù)據(jù)驗(yàn)證后，模型的預(yù)測(cè)效果，如圖2所示。

從圖2中可以看出，模型預(yù)測(cè)成果的RMSE等于0.1085，MAE為0.064，MBE為0.001，各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)均證明模型預(yù)測(cè)誤差較小，因此，利用遺傳算法優(yōu)化后的隨機(jī)森林模型進(jìn)行研究區(qū)古近系生烴地層異常壓力監(jiān)測(cè)是具備可行性的。

為了驗(yàn)證遺傳算法優(yōu)化后的隨機(jī)森林模型在生烴地層異常壓力監(jiān)測(cè)方面比常規(guī)監(jiān)測(cè)方法和其他模型具有更高的精度，研究又采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法建立了模型對(duì)研究區(qū)已鉆井壓力系數(shù)進(jìn)行了預(yù)測(cè)，并將遺傳算法優(yōu)化后的隨機(jī)森林模型、錄井Prevue模型及BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)回歸模型共3種模型的預(yù)測(cè)成果與實(shí)際成果進(jìn)行了對(duì)比分析。為了評(píng)估回歸模型預(yù)測(cè)能力的強(qiáng)弱，選用統(tǒng)計(jì)學(xué)中的決定系數(shù)R2作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。它可以解釋響應(yīng)變量的變異由自變量解釋的比例。R2取值一般在0到1之間，數(shù)值越接近1，表示模型解釋能力越強(qiáng)，即模型能夠更好的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)比結(jié)果，如圖3所示。

從圖3（a）可以看到，遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林模型的R2為0.9819，預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的回歸相關(guān)性較強(qiáng)。而從圖3（b）和圖3（c）可以看出，錄井Prevue模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的R2分別為0.7984和0.8865，位于回歸趨勢(shì)線附近的預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)明顯少于遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林模型，整體的預(yù)測(cè)效果低于遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林模型。說(shuō)明了基于遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林壓力監(jiān)測(cè)模型比錄井Prevue模型和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法模型解釋能力更強(qiáng)，預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)更接近真實(shí)數(shù)據(jù)。

1.2實(shí)例應(yīng)用

渤中X-A井是一口預(yù)探井，設(shè)計(jì)井深3265m。從上至下依次鉆遇新近系明化鎮(zhèn)組、館陶組，古近系東營(yíng)組東一段、東二上段、東二下段、東三段、沙河街組沙一二段，完鉆層位為沙三段，主力目的層為沙一二段。

該井鉆前預(yù)測(cè)古近系以上地層屬于正常壓力體系，進(jìn)入東二下段下部壓力系數(shù)逐漸增加，至東三段底達(dá)到1.33，沙一二段壓力系數(shù)繼續(xù)增加，至底部為1.52，進(jìn)入沙三段上部孔隙壓力系數(shù)穩(wěn)定在1.52，隨后至井底逐漸回落至1.35。為了確保揭開異常高壓層時(shí)，不發(fā)生井涌、溢流等重大事故，工程設(shè)計(jì)在東三段底部泥巖2900m處，壓力系數(shù)不超過(guò)1.38中完。

根據(jù)研究區(qū)地層壓力縱向分布特征，本井選用遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林壓力監(jiān)測(cè)模型和隨鉆Prevue壓力錄井共同進(jìn)行隨鉆定量監(jiān)測(cè)。該井實(shí)鉆至東二上段2700m左右時(shí)，研究模型監(jiān)測(cè)顯示壓力系數(shù)開始逐漸升高，與錄井Prevue監(jiān)測(cè)的地層壓力系數(shù)相比出現(xiàn)明顯差異。鉆進(jìn)至東三段2800m時(shí)，模型顯示壓力系數(shù)已經(jīng)進(jìn)入1.20～1.40區(qū)間，繼續(xù)鉆進(jìn)至東三段2885m，地層壓力系數(shù)出現(xiàn)陡增，由1.20迅速上升至1.37，較設(shè)計(jì)提前15m達(dá)到中完條件，而此時(shí)隨鉆Prevue錄井顯示地層壓力系數(shù)僅為1.23。為了確保施工作業(yè)安全，現(xiàn)場(chǎng)決定采用模型預(yù)測(cè)結(jié)果，決策在井深2885m處中完。

根據(jù)模型的預(yù)測(cè)趨勢(shì)，判斷該井下一開次地層壓力系數(shù)會(huì)迅速增長(zhǎng)，建議現(xiàn)場(chǎng)將鉆井液密度調(diào)整至1.40g/cm3，并根據(jù)模型監(jiān)測(cè)情況，實(shí)時(shí)調(diào)整鉆井液密度。下一開次作業(yè)過(guò)程中證實(shí)了模型判斷的結(jié)果，鉆進(jìn)至沙一二段預(yù)測(cè)高壓層后，壓力系數(shù)由1.37陡增至1.67，最高達(dá)1.71。最終現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)隨鉆監(jiān)測(cè)模型提供的監(jiān)測(cè)結(jié)果，合理調(diào)整鉆井液比重，順利鉆達(dá)設(shè)計(jì)完鉆層位。鉆后對(duì)2885m進(jìn)行地層測(cè)壓，結(jié)果顯示壓力系數(shù)為1.36，與研究模型僅相差0.01，精準(zhǔn)高效的完成了該井壓力隨鉆監(jiān)測(cè)的任務(wù)，確保了全井施工作業(yè)的安全。基于對(duì)模型的室內(nèi)研究分析，并結(jié)合模型在實(shí)鉆中壓力監(jiān)測(cè)的應(yīng)用情況，形成了研究區(qū)地層壓力監(jiān)測(cè)的技術(shù)流程，如圖4所示。

從圖4中可以看出，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，首先需收集壓力監(jiān)測(cè)區(qū)域的已鉆井資料，開展區(qū)域地層壓力特征分析。隨后判斷地層超壓的成因類型，如果是生烴超壓或是復(fù)合型超壓，則在隨鉆過(guò)程中優(yōu)先使用遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林模型進(jìn)行壓力監(jiān)測(cè)。這種模型因其在處理復(fù)雜數(shù)據(jù)關(guān)系時(shí)的高效性和準(zhǔn)確性而被選用，能夠較好地適應(yīng)生烴地層和復(fù)合型地層的壓力變化特性。若地層超壓并非由生烴作用引起，也不是復(fù)合型超壓，那么可以采用更為傳統(tǒng)的錄井Prevue模型或其他經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的壓力監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行隨鉆壓力監(jiān)測(cè)。這些方法在處理非生烴和非復(fù)合型地層超壓時(shí)，已被證明是可靠和有效的。最終，根據(jù)不同模型計(jì)算出的壓力系數(shù)，結(jié)合實(shí)際鉆井條件和地層特性，可以為鉆井液密度的調(diào)整、井身結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供合理的依據(jù)。要特別強(qiáng)調(diào)的是，在隨鉆過(guò)程中，作業(yè)團(tuán)隊(duì)需要持續(xù)關(guān)注地層壓力隨深度的變化情況，根據(jù)壓力成因類型，應(yīng)靈活選用壓力監(jiān)測(cè)模型和方法，及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)策略，以確保監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，最大限度地提高鉆井作業(yè)的安全性和效率。

2結(jié)果現(xiàn)象討論

2.1模型預(yù)測(cè)合格率討論

合格率討論即對(duì)模型在工程技術(shù)作業(yè)中，隨鉆判斷地層壓力是否準(zhǔn)確且穩(wěn)定的一項(xiàng)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。合格率是指在一定數(shù)量的嘗試或檢查中，符合特定標(biāo)準(zhǔn)或要求的比例。它可以反映出一個(gè)結(jié)果或一個(gè)過(guò)程的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。合格率越高，表示符合標(biāo)準(zhǔn)的比例越大，通常意味著質(zhì)量控制得越好。

在采用合格率對(duì)遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林壓力監(jiān)測(cè)模型進(jìn)行評(píng)估的時(shí)，首先需要對(duì)合格數(shù)量進(jìn)行判定，根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，可將相對(duì)誤差設(shè)置為合格數(shù)量的評(píng)價(jià)指標(biāo)。相對(duì)誤差是衡量測(cè)量不確定度的一個(gè)指標(biāo)，它反映了測(cè)量值與真實(shí)值之間的相對(duì)差異。相對(duì)誤差的計(jì)算公式為：絕對(duì)誤差/真實(shí)值×100%。一般情況下，根據(jù)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)和真實(shí)數(shù)據(jù)的相對(duì)誤差統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為兩者相對(duì)誤差在10%～20%為標(biāo)準(zhǔn)值，石油行業(yè)在預(yù)測(cè)研究中選取的最高設(shè)置條件為相對(duì)誤差小于等于10%為合格。因此，采用行業(yè)中最高設(shè)置條件相對(duì)誤差小于等于10%為模型預(yù)測(cè)合格數(shù)量的驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)相對(duì)誤差公式，首先利用研究模型對(duì)9口井進(jìn)行了計(jì)算，預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差分別為7%、9%、9%、8%、2%、5%、13%、10%、4%，平均相對(duì)誤差為7.4%。按照設(shè)定的合格條件，相對(duì)誤差小于等于10%即為合格，那么根據(jù)計(jì)算結(jié)果研究模型的相對(duì)誤差分別為7%、9%、9%、8%、2%、5%、13%、10%、4%，相對(duì)誤差小于等于10%的有8口井，大于10%的有1口井。因此，預(yù)測(cè)合格數(shù)量的井?dāng)?shù)為8井次，通過(guò)合格率=合格數(shù)量/總數(shù)量×100%計(jì)算，即8/9×100%=88.9%。如圖5所示。

隨后再利用Prevue模型對(duì)9口井進(jìn)行計(jì)算，預(yù)測(cè)的相對(duì)誤差分別為10%、16%、10%、14%、10%、10%、15%、10%、7%，平均相對(duì)誤差為11.3%。按照設(shè)定的合格條件，相對(duì)誤差小于等于10%即為合格，那么根據(jù)計(jì)算結(jié)果Prevue模型的相對(duì)誤差分別為10%、16%、10%、14%、10%、10%、15%、10%、7%，相對(duì)誤差小于等于10%的有6口井，大于10%的有3口井。因此，預(yù)測(cè)合格數(shù)量的井?dāng)?shù)為6井次，通過(guò)合格率=合格數(shù)量/總數(shù)量×100%計(jì)算，即6/9×100%=66.7%。如圖5所示。

從圖5可以看出，在預(yù)測(cè)相對(duì)誤差小于等于10%的條件下，研究模型對(duì)生烴地層壓力系數(shù)的預(yù)測(cè)合格率為88.9%，平均相對(duì)誤差為7.4%。而Prevue模型對(duì)生烴地層壓力系數(shù)的預(yù)測(cè)合格率為66.7%，平均相對(duì)誤差為11.3%。在預(yù)測(cè)相同井次的情況下，基于遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林預(yù)測(cè)模型，在井場(chǎng)對(duì)生烴地層壓力系數(shù)監(jiān)測(cè)中的優(yōu)勢(shì)更大，提升合格率達(dá)22.2%，平均相對(duì)誤差降低了3.9%，能更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)地層壓力系數(shù)以及判斷起壓井段，有效改善了常規(guī)監(jiān)測(cè)技術(shù)的符合率。

2.2模型監(jiān)測(cè)時(shí)效性討論

判斷隨鉆地層壓力監(jiān)測(cè)是否成功，主要需考慮兩方面因素。一方面是計(jì)算模型具有較高的準(zhǔn)確率，預(yù)測(cè)精度能夠最大限度還原地層真實(shí)壓力系數(shù)，另一方面還應(yīng)具備良好的時(shí)效性，如不能及時(shí)準(zhǔn)確的判斷地層壓力，很容易造成溢流、井涌等安全事故的發(fā)生。為了評(píng)估遺傳優(yōu)化算法的隨機(jī)森林模型在古近系生烴地層壓力監(jiān)測(cè)中是否具備良好的及時(shí)性，將研發(fā)的模型與現(xiàn)場(chǎng)常用的錄井Prevue計(jì)算模型對(duì)比，計(jì)算兩個(gè)模型的監(jiān)測(cè)效率，評(píng)價(jià)模型的時(shí)效性。監(jiān)測(cè)效率通常是指在單位時(shí)間內(nèi)完成的工作量，在隨鉆壓力監(jiān)測(cè)的背景下，監(jiān)測(cè)效率可以定義為在單位時(shí)間內(nèi)監(jiān)測(cè)的點(diǎn)數(shù)。計(jì)算公式為：監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)=監(jiān)測(cè)的總時(shí)間/監(jiān)測(cè)的頻率。

在采用監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)對(duì)壓力監(jiān)測(cè)模型進(jìn)行時(shí)效性評(píng)估時(shí)，首先需要確定模型監(jiān)測(cè)的頻率。錄井Prevue模型主要是基于泥巖欠壓實(shí)理論，再結(jié)合dc指數(shù)法對(duì)地層壓力系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，現(xiàn)場(chǎng)操作過(guò)程中需要考慮鉆速、鉆壓、等效循環(huán)鉆井液密度等鉆井工程參數(shù)，以及地層巖性的變化，需實(shí)時(shí)調(diào)整地層壓力趨勢(shì)線再進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)已鉆井統(tǒng)計(jì)，錄井Prevue模型監(jiān)測(cè)頻率為計(jì)算一個(gè)壓力系數(shù)點(diǎn)平均需要0.26h。而研究建立的模型，綜合了鉆井工程、巖屑錄井、地化錄井、巖礦錄井等多項(xiàng)地質(zhì)工程參數(shù)，對(duì)壓力系數(shù)進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，無(wú)需考慮地層壓力趨勢(shì)線等因素，直接將采集的參數(shù)輸入模型進(jìn)行計(jì)算即可。實(shí)鉆情況表明，研究建立的模型監(jiān)測(cè)頻率為計(jì)算一個(gè)壓力系數(shù)點(diǎn)平均需要0.23h。

以渤中X-B井為例對(duì)研究模型和Prevue模型的時(shí)效性進(jìn)行評(píng)估。該井實(shí)鉆過(guò)程中壓力監(jiān)測(cè)總時(shí)間為108h，那么根據(jù)監(jiān)測(cè)效率計(jì)算公式，研究模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)為469個(gè)。而錄井Prevue模型監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)為415個(gè)。模型時(shí)效性監(jiān)測(cè)結(jié)果，如圖6所示。

從圖6中可以看出，在相同的監(jiān)測(cè)時(shí)間框架內(nèi)，即108h內(nèi)，研究模型展現(xiàn)出了顯著的監(jiān)測(cè)能力優(yōu)勢(shì)。具體來(lái)說(shuō)，研究模型在108h內(nèi)可監(jiān)測(cè)的點(diǎn)數(shù)達(dá)到了469個(gè)，這一數(shù)字超過(guò)了錄井Prevue模型在同一時(shí)間段內(nèi)可監(jiān)測(cè)的點(diǎn)數(shù)415個(gè)。通過(guò)對(duì)比分析，研究建立的模型在相同監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)比常規(guī)監(jiān)測(cè)模型多監(jiān)測(cè)了54個(gè)點(diǎn)。這一差異不僅在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性，而且在實(shí)際應(yīng)用中也具有重要意義。它充分證明了創(chuàng)新建立的壓力監(jiān)測(cè)模型在時(shí)效性方面領(lǐng)先于傳統(tǒng)的壓力監(jiān)測(cè)方法。這種時(shí)效性的優(yōu)勢(shì)意味著在緊迫的鉆井作業(yè)中，研究模型能夠提供更多的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而為現(xiàn)場(chǎng)工程師和決策者提供更豐富的信息，以便更快地做出反應(yīng)和調(diào)整。

創(chuàng)新方法提高了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)效率和決策效率。在鉆井過(guò)程中，時(shí)效性是非常重要的，能夠快速獲取準(zhǔn)確的地層壓力數(shù)據(jù)對(duì)于調(diào)整鉆井計(jì)劃、降低非生產(chǎn)時(shí)間、提高鉆井安全性以及減少潛在的鉆井風(fēng)險(xiǎn)至關(guān)重要。因此，研究模型不僅在理論上具有創(chuàng)新性，而且在實(shí)際應(yīng)用中也具有很高的實(shí)用價(jià)值。

3結(jié)論

（1）研究區(qū)地層異常壓力具有多種成因類型，導(dǎo)致常規(guī)壓力監(jiān)測(cè)手段無(wú)法滿足井場(chǎng)隨鉆壓力監(jiān)測(cè)需求。研究人員基于實(shí)鉆錄井?dāng)?shù)據(jù)，利用皮爾遜系數(shù)法分析多元錄井參數(shù)與地層異常壓力的相關(guān)性，優(yōu)選出7種特征參數(shù)，并采用基于遺傳算法優(yōu)化的隨機(jī)森林算法建立生烴地層異常壓力隨鉆定量監(jiān)測(cè)模型。推廣應(yīng)用表明，研究模型對(duì)生烴地層壓力系數(shù)的預(yù)測(cè)合格率為88.9%，預(yù)測(cè)值與實(shí)際值平均相對(duì)誤差為7.4%，比常規(guī)監(jiān)測(cè)模型預(yù)測(cè)合格率提升22.2%，平均相對(duì)誤差降低了3.9%。并且相同監(jiān)測(cè)時(shí)間內(nèi)創(chuàng)新模型比常規(guī)模型多監(jiān)測(cè)54個(gè)點(diǎn)，提升了生烴超壓地層壓力監(jiān)測(cè)效率。

（2）智能算法技術(shù)需要具備一定編程基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)能力，導(dǎo)致建模不能實(shí)現(xiàn)全民化的參與。此外，研究的壓力監(jiān)測(cè)模型在應(yīng)用中合格率為88.9%，未來(lái)需進(jìn)一步提高預(yù)測(cè)方法的代表性。模型驗(yàn)證過(guò)程中相對(duì)誤差小于等于10%，證明模型預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性還存在一定的偏差，需進(jìn)一步研究降低相對(duì)誤差。

（3）隨鉆監(jiān)測(cè)模型雖在研究區(qū)取得了良好的監(jiān)測(cè)效果，但異常壓力隨鉆監(jiān)測(cè)還應(yīng)考慮巖石力學(xué)、地層流體性質(zhì)等多種因素，隨著古近系生烴地層作業(yè)量的不斷增加，后續(xù)還需加深地層壓力成因機(jī)制的地質(zhì)認(rèn)識(shí)，隨時(shí)對(duì)模型進(jìn)行學(xué)習(xí)改進(jìn)，持續(xù)提高模型的預(yù)測(cè)精度和適用性。