本发明涉及石油与天然气工程领域，尤其是水力压裂过程中一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法。
背景技术：
1、我国拥有丰富的低渗透和非常规油气资源，其快速开发对于增强国家的油气资源安全具有重要意义。水力压裂技术是提升油气藏的储层商业化改造效果的核心技术手段，并发挥着至关重要的作用，但是在实际应用过程中很多储层因为自身地质力学条件较差，难以形成理想的裂缝形态，造成最后的压裂效果下降。特别是，水平井分段压裂时每个压裂段都布置了一定数量的射孔簇，但同时进行压裂改造时射孔簇因为应力相互作用无法全部有效起裂扩展，某些射孔簇在压裂过程中可能会形成主导裂缝，这会导致其他簇的供液不足，进而影响水力裂缝的充分发育。在分段压裂操作中，如果段内裂缝的扩展不均匀，将削弱整体的储层改造效果，并可能对后续的生产能力产生负面影响。
2、为了提升水平井水力压裂改造效果，不少油气井开始采用暂堵分段压裂方法改善裂缝扩展形态。通过在压裂过程中注入暂堵剂可以帮助各簇实现均衡扩展，但是受制于多簇压裂中的分流影响，暂堵剂坐封效果并不稳定，为此评价暂堵压裂有效性对优化暂堵压裂工艺参数具有重要意义。暂堵压裂的评估手段主要有以下几类：一、利用井下监测技术，如分布式光纤和微地震监测，这些技术能够提供实时数据，显示射孔簇的液体流入情况。通过比较暂堵操作前后的液体分布，可以评估暂堵的有效性。例如，葛婧楠通过在a井和b平台的实际应用案例中，展示了暂堵分段和暂堵转向技术的有效性，包括微地震监测和压力响应分析。李晓峰研究了长庆油田部分老井在经历重复压裂后产量提升不明显的问题，他运用微地震井中监测技术来分析区域应力和裂缝的产生方向，以评估老井重复压裂的效果。微地震监测通过比较暂堵前后监测事件点的覆盖范围变化来诊断暂堵的效果。这些方法虽然直观且精确，但受到地面环境、成本和设备安装等因素的影响，通常只在少数井段中应用，难以为每口井提供实时有效的暂堵压裂施工指导。二、通过分析暂堵前后的施工压力变化来评估暂堵的有效性。这种方法通常依赖于两个评价参数：暂堵生效时的压力瞬时上升和暂堵前后平均施工压力的上升。由于其经济性和便捷性，这种方法被广泛应用。charleskahn介绍了一种基于压力的裂缝监测方法，该方法利用偏移井的压力数据来评估转向剂的效果，用于分析裂缝的几何形状和暂堵剂的有效性。c.w.senters则通过多种诊断技术，如支撑剂示踪和温度记录，来评估转向剂的有效性。然而，这种方法也有其局限性，其经验性判断受人为因素影响较大，评价标准难以统一。此外，已有研究指出，这些参数主要限于对已压开裂缝的封堵效果的描述，无法准确判断新裂缝是否有效扩展，这导致评价结果与压裂后的产能表现难以完全对应。因此，迫切需要开发更加精细的暂堵压裂有效性评价方法。
3、人工智能和大数据方法目前已经在油气工业当中取得了良好的应用前景。相较于机理模型而言，以数据驱动模型为基础的人工智能和大数据技术相较传统的机理模型可以更好的分析多因素之间的对应关系，并且挖掘机理模型难以涵盖的信息，从而实现更加准确的预测、评估、诊断和决策，同时数据驱动模型还有不需要过多研究基础，减少流程，工作量低，适用范围广等优势。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，该方法通过综合运用暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率四个特征参数，通过专家打分法确定权重，加权平均后分级评价了暂堵压裂有效性，从而实现对暂堵压裂有效性的精准评价，为改善和提升暂堵压裂效果提供重要支撑。
2、一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，依次包括以下步骤：
3、s1、收集已实施暂堵剂压裂的水平井所在储层的地质力学参数和压裂改造参数，利用皮尔逊相关系数法计算不同参数与暂堵升压之间的相关性指数，根据相关性指数确定影响暂堵升压的主要控制因素，利用变异系数法确定主要控制因素的权重，建立暂堵升压预测模型δp，利用建立的预测模型预测水平井加入暂堵剂后的暂堵升压效果；
4、s2、根据目标压裂段内的射孔簇数量，确定初始的各个射孔簇的压裂液排量，并建立压力平衡方程，采用适当的最优化算法求解各个射孔簇的压裂液瞬时排量，根据各个射孔簇的压裂液瞬时排量，计算压裂施工完成后各个压裂段的压裂液排量分配变异系数；
5、s3、根据射孔孔眼在不同排量下的摩阻差异性，判别暂堵前后孔眼数量的变化，并定义孔眼暂堵效率；
6、s4、采用动态时间规整(dtw)相似性度量方法和k-means算法，对暂堵后的井底压力曲线形态进行聚类分析，最终得到4种井底压力曲线形态；
7、s5、建立暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率的评分表，通过专家打分法确定暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率四个特征参数的权重，计算暂堵压裂有效性的综合得分，依据暂堵压裂有效性分级表对暂堵压裂的有效性进行评价。
8、步骤1中建立暂堵升压预测模型δp，利用建立的预测模型预测水平井加入暂堵剂后的暂堵升压效果，还包括：
9、s11、收集已实施暂堵剂压裂的水平井所在储层地质力学参数，包括孔隙度、渗透率、含油饱和度、泥质含量、两向应力差、脆性指数，以及压裂改造参数，如单段簇数、射孔孔数、施工排量、砂液比、支撑剂浓度、暂堵剂用量；
10、s12、利用皮尔逊相关系数计算不同影响参数与暂堵升压之间的相关性指数；
11、s13、基于s12的相关指数计算结果，将相关指数大于0.4的参数视为暂堵升压的主控参数；
12、s14、依据s13确定的主控参数，使用变异系数法计算其权重系数，并建立暂堵升压预测模型；
13、进一步地，所述s12中相关指数计算方法为：
14、
15、其中：xi为第i个样本的x值(影响暂堵升压的参数值)；yi为第i个样本的y值(暂堵升压值)；为x值的样本均值；为y值的样本均值；n为影响暂堵升压的参数数量；cov(x,y)为x和y的协方差；sx为x的标准差；sy为y的标准差；r为皮尔逊相关指数；
16、进一步地，所述s14中权重系数计算方法为：
17、
18、式中：i＝1，…，m；j＝1，…，k；m为待确定权重的影响暂堵升压的主控因素总数；k为每个主控因素的样本数量；w为权重；c为变异系数；σ为标准差；μ为平均值；r为影响暂堵升压的主控因素样本矩阵。
19、进一步地，所述s14中暂堵升压预测模型δp为：
20、δp＝w1x1+w2x2+...+wmxm(式9)
21、其中：δp为预测的暂堵升压；x1,x2,...,xm为影响暂堵升压的主控因素；
22、步骤2中根据各个射孔簇的压裂液瞬时排量计算压裂施工完成后各个压裂段的压裂液排量分配变异系数，还包括：
23、s21、基于目标压裂段内的射孔簇数量，确定每个射孔簇的初始压裂液排量；
24、s22、建立压力平衡方程，并使用适当的最优化算法计算每个射孔簇的压裂液瞬时排量ri，确保这些瞬时排量之和等于总排量q，同时最小化压力平衡方程的值f；
25、s23、利用各个射孔簇的压裂液瞬时排量，计算压裂施工完成后各个压裂段的压裂液排量分配变异系数；
26、进一步地，所述s21中确定目标压裂段内的射孔簇数量为n，假设各个射孔簇的压裂液排量相等，即有初始的各个射孔簇的压裂液排量；
27、
28、式中：qi为第i个射孔簇的压裂液排量，m3/s；q为压裂液总排量，m3/s；n为压裂段内射孔簇数，无因次。
29、进一步地，所述s22中各个射孔簇的压裂液瞬时排量计算公式如下：
30、
31、式中：f为压力平衡方程的值，pa2；pi为第i个射孔簇的裂缝缝口流体压力，pa；fi为第i个射孔簇的射孔摩擦阻力，pa；ri为第i个射孔簇的压裂液瞬时排量，m3/s；ps为压裂段处的井筒压力，pa。
32、进一步的，所述步骤s23中变异系数的计算公式为：
33、
34、式中：vx为第x压裂段中压裂液排量分配的变异系数(无因次)；nx为第x压裂段中射孔簇数(无因次)；qix为第x压裂段中第i个射孔簇的压裂液排量(m3/s)；qx为第x压裂段中压裂液总排量(m3/s)。
35、步骤3中射孔孔眼摩阻与排量的平方成正比，在暂堵前后，进行了两次排量调整，包括降低排量和增加排量，每次排量调整都会导致孔眼摩阻的变化。通过式13和式14可以计算出暂堵前后的等效进液孔眼数，定义孔眼暂堵效率(ezd)，计算公式如下：
36、
37、式中：n1为暂堵前等效进液孔眼数；ρ为压裂液密度(kg/m3)；q1为初始泵注排量(m3/s)；q2为降排量后的泵注排量(m3/s)；cd为孔眼流量系数(取值0.80～0.85)；dperf为孔径(m)；δpbhp1为降排量引起的井底压力降低值(mpa)；n2为暂堵后等效进液孔眼数；δpbhp2为暂堵剂生效后同排量下的压力瞬时升高值(mpa)；ezd为孔眼暂堵效率(％)。
38、步骤4中基于动态时间规整(dtw)的相似性度量方法与k-means算法，针对暂堵后井底压力曲线形态进行聚类分析得到4类井底压力曲线形态，还包括：
39、s41、收集水平井暂堵压裂施工过程中的井底压力数据；
40、s42、清洗数据，去除异常值和噪声，并通过归一化处理消除数据取值范围的影响；
41、s43、应用dtw算法对井底压力曲线进行相似性度量，识别不同曲线之间的相似性，并基于dtw算法的结果提取特征，这些特征代表压力曲线的形状和变化趋势；
42、s44、确定k-means算法中聚类的数量，并通过轮廓系数法评估不同k值下的聚类效果，以选择一个合适的k值；
43、s45、使用选定的k值(k＝4)，将提取的特征应用于k-means算法进行聚类分析，根据特征相似性将数据分为k＝4个簇，并分析每个簇代表的井底压力曲线形态及其与实际裂缝扩展行为的关系；
44、s46、根据聚类结果，将井底压力曲线分类，每个类别代表一种特定的裂缝扩展行为；
45、进一步的，所述步骤s42中归一化处理的计算公式为：
46、
47、式中，s为参数标准化值；xmax为井底压力最大值(mpa)；xmin为井底压力最小值(mpa)；x为井底压力数值(mpa)。
48、步骤5中建立暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率的评分表，通过专家打分法确定暂堵升压、各个压裂段中压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率四个特征参数的权重，计算暂堵压裂有效性的综合得分，依据暂堵压裂有效性分级表对暂堵压裂的有效性进行评价，还包括：
49、s51、基于井底压力曲线分析图版评价暂堵后新裂缝的扩展状态。首先判断是否属于无效暂堵压力特征曲线，若是则赋值0，否则赋值1；接着建立暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率的评分表；
50、s52、利用专家打分法确定暂堵升压、各个压裂段的压裂液排量分配变异系数、孔眼暂堵效率和ⅱ阶段斜率的权重，分别为20％、25％、35％和20％；
51、s53、计算最终得分：暂堵升压×20％+各个压裂段的压裂液排量分配变异系数×25％+孔眼暂堵效率×35％+ⅱ阶段斜率×20％。根据暂堵压裂有效性分级表，评估暂堵压裂的有效性；
1.一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，依次包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，所述s1中还包括：
3.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，所述s2中还包括：
4.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，所述s3中还包括：
5.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，所述s4中还包括：
6.如权利要求1所述的一种基于数据驱动的水平井暂堵压裂有效性评价方法，所述s5中还包括：
