基于物理引导XGBoost算法的火山岩气藏单井无阻流量评价

来源：石油科学通报杂志2025年第5期北京时间：

作者：杨作明, 赵仁宝

单位：中国石油大学(北京)油气资源与工程全国重点实验室，北京 102249

摘要：火山岩气藏非均质性强、气井无阻流量影响因素多，导致传统的气井无阻流量预测方法难以兼顾计算效率与精度。针对上述问题，本文引入数据驱动的极端梯度提升算法(XGBoost)，并提出融合气体渗流机理与数据驱动算法，构建基于物理引导XGBoost算法(PG-XGBoost)的火山岩气藏单井无阻流量模型。本文基于克拉美丽气田滴西区块50口气井的实际数据，通过平均不纯度减少算法(MDI)与斯皮尔曼相关系数的双重筛选，综合量化分析储层岩性、渗透率、孔隙度、地层压力、储层厚度、裂缝发育程度、压裂措施等7项气井无阻流量的影响因素，并选取气井无阻流量的主控因素。在此基础上，运用XGBoost算法构建气井无阻流量预测模型，并以二项式气井产能方程作为气体渗流机理的表征公式，与XGBoost算法的损失函数相结合，构建具有物理引导的XGBoost算法(PG-XGBoost)。进而应用滴西区块气井的实际数据进行盲井检验，评价PG-XGBoost算法的气井无阻流量预测精度。结果表明：渗透率、地层压力、压裂措施、储层岩性、裂缝发育程度是克拉美丽气田滴西区块火山岩气藏单井无阻流量的主控因素。经该区块5口气井的盲井检验，PG-XGBoost算法预测无阻流量的精度为88.0%，较完全由数据驱动的XGBoost算法，预测精度提升了15.2%。因此，以二项式产能方程等气体渗流机理作为数据驱动算法的物理约束，可有效表征气体非达西渗流，并提升XGBoost算法对气井无阻流量的预测精度。本文方法可实现火山岩气藏单井无阻流量的准确预测，为火山岩气藏等复杂气藏的无阻流量预测提供了可借鉴的技术路径。

关键词：气井,无阻流量,火山岩气藏,物理引导,XGBoost