压裂泵注智能决策系统设计理念与路径探讨

作     者：盛茂 田守嶒 朱丹丹 王天宇 廖勤拙 李根生 SHENG Mao;TIAN Shouceng;ZHU Dandan;WANG Tianyu;LIAO Qinzhuo;LI Gensheng

作者机构：油气资源与工程全国重点实验室·中国石油大学(北京) 中国石油大学(北京)人工智能学院 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2024年第44卷第9期

页      面：108-113页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 082002[工学-油气田开发工程] 0811[工学-控制科学与工程] 

基　　金：国家自然科学基金优秀青年科学基金项目“油气井流体力学与工程”(编号:52122401) 国家自然科学基金重点国际(地区)合作项目“水力压裂多尺度多场耦合问题的智能表征理论与方法”(编号:52320105002) 

主　　题：水力压裂 泵注 人工智能 决策优化 决策系统 关键技术 路径 

摘      要：油气藏改造过程中的压裂泵注具有工艺复杂多变、过程不可逆、高风险等特点,需要及时准确地进行决策调控,进而提升压裂改造效果。目前决策方式主要以压裂设计泵注程序为基础,人为调控泵注参数。随着人工智能技术的发展,构建压裂泵注智能决策系统、实现自主决策已成为可能。为此,在综述国内外压裂泵注决策研究现状的基础上,提出了基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,并探讨了实现路径。研究结果表明:(1)压裂泵注智能决策系统的核心是泵注决策智能体,由其自主决策泵注程序和优化参数,同时将决策动作传递给地面装备,构成闭环调控,实现泵注过程“自动驾驶;(2)基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,即以强化学习为核心,以压裂大数据为基础,以机理模型认识和专家先验知识为约束,构建压裂仿真环境,训练泵注决策智能体,可以实现泵注参数实时优化决策与地面装备闭环调控;(3)压裂泵注智能决策系统主要通过压裂工况自主判识、裂缝扩展动态感知与风险预警、压裂泵注参数优化决策、地面装备自主调控、压裂泵注数字孪生等技术实现系统功能。结论认为,基于强化学习理论的压裂泵注智能决策设计理念,有望为加快压裂泵注智能化进程提供有益参考,有助于油气的高效开发。