油井压裂措施智能分析系统设计与实现
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２ ０ １ ７年 ６月
陕西理工 大学学报 （自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
ｉ ． １ 专 家知识 系统
专 家 知识 系 统 （ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ Ｋ ｎ ｏ ｗ ｌ ｅ ｄ ｇ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， Ｅ Ｋ Ｓ ） 通 常 被 认 为 是 一 种 具 有 专 家 评判 能力 的分 析 系统 ， 其 思想 是 运用 大量 专业 知识 与 经验 智 能推理 ， 求 解 最佳 方 法 ４ 。 。通 常设 计专 家 系统 包 括 知 识库 、 推 理 机、 知 识 获取 、 解 释系统 、 中间数 据库 和人 机 接 口 ６部 分 内容 Ｊ 。体 系结 构 如 图 １所示 。 知识 库用 于存 放知 识 与经 验等 内容 ， 形成 专 业知 识 库 ； 推理 机 是 从 知 识库 中获 取 有 用信 息后 ， 选 择 解 决 问题 的推 理方 式 ６ ； 知识 获 取是 知识 、 经 验 的收集 与 表 达 的过 程 ； 中间数 据 库 用 于 临时 存 放 推理 过 程 中需 要 处理 的数 据信 息 ； 解释 系统 通过 解 释和 执行 等 方式将 推 理 的结果 及 遇到 的 问题反 馈给 用户 ； 人 机 接 口提供 系统 与 用户 间交 互接 口及 用 户友 好访 问界 面 。
（ １ ． 东北石油大 学 现 代教育技术 中心 ，黑龙江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ； ２ ． 东北石油大学 计算机 与信息技术学 院，黑龙江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ）
［ 摘
要］ 随 着油 田二 次开发 中压 裂措 施 井数 量 不 断增 多 ， 会 导 致压 裂分析 难 度 增 大 。结 合
Ｊ ｕ ｎ ｅ ． ２ ０ １ ７
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ３ Ｎｏ ． ３
第３ ３Байду номын сангаас第 ３期
［ 文章编号 ］ ２ ０ ９ ６— ３ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ １ — ０ ４
油 井 压 裂 措 施 智 能 分 析 系 统 设 计 与实 现
高新 成 ， 徐 璐
息处 理 的数学模 型 。Ｂ Ｐ神 经 网络是 一 种按 误 差 反 向传播 算 法训 练 的多 层 前 馈 网 络 ， 目前 应用 广 泛 。 它 能够 以任 意精 度逼 近任 何非 线型 连续 函数 ， 无 需
事前 揭示 输 入和 输 出之 间的映 射关 系 ， 适 合求 解 复
杂 问题 。Ｂ Ｐ神 经 网 络 模 型 拓 扑 结 构 包 括 输 入 层 （ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） 、 隐 含层 （ ｈ ｉ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） 和输 出层 （ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） ， 各 层 的 节 点 数 可 根 据 实 际 情 况 进 行 设 定 Ｊ 。Ｂ Ｐ神 经 网络 的模 型结 构如 图 ２所 示 。 该 模 型为 三层 Ｂ Ｐ神 经 网络 ， 其 中， 输 入 节 点 ｎ个 ， 输 出节 点 ｍ 个 ， 隐含 节点 ｈ个 。 隐含 层神 经单 元 的计 算 可 以表示 为 ：
台联 动性 不 强 。
针 对上 述 问题 ， 本文 以油 井动 态 和静 态数 据为 基础 ， 研 究 措 施井 优 选 与 效 果 预 测 等技 术 ， 实 现 油 田
压裂措施井智能优选与预测分析 ， 提高压裂措施业务数据分析效率 ， 提升油井压裂后产量预测效果 的准 确性 。
１ 油 井压 裂 智 能分 析 相关 技 术
［ 关
键
词］ 压裂措 施 ； 选 井选层 ； 专 家 系统 ； Ｂ Ｐ神 经 网络
［ 中 图分 类号 ］ Ｔ Ｐ ３ ９ ９
［ 文献 标识 码 ］ Ａ
压裂技术是 目 前油 田二次开采提高产油量 的重要手段 ， 压裂措施业务具有流程复杂、 数据分析因素 多 等特 点 ， 随着 措施 井 的数 量 逐 渐 增 多 ， 导致对压裂措施数据处理效率低 ， 分 析 不 准 确 ］ 。具 体 表 现 在： ①潜力井筛选需要综合考虑生产动态数据和静态资料等， 分析内容多 ， 数据量大 ； ②对措施增产分析 准确率不高 ， 预测效果不理想 ； ③现有较多措施分析相关软件没有集成到统一平 台上 ， 数据共享率低 ， 平
油田压 裂措施 选井选 层 业务 的 实际 需求 ， 采 用专 家推 理机 制 和 Ｂ Ｐ神 经 网络 算 法 等技 术 ， 设 计
开发 了一套 油 井压 裂措 施 智 能分析 系统 。 系统 实现 了对压 裂措 施 的合理 分析 和措 施 选 井选层
的效 果评 价 ， 降低 了措 施 井优 选的 复 杂度 ， 提 高 了压 裂措 施 后 增 油 量预 测 的准 确 性 ， 为 油 田 二 次 开发 生产提 供辅 助 决策 支持 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ ． １ １ － ２ ９ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ — ３ ０
基金项 目： 黑龙江 省教 育科 学规划重点课题 （ Ｇ Ｊ Ｂ Ｉ ２ １ ５ ０ １ ３ ） ； 黑龙 江省 高教学会教育科研课题 （ １ ６ Ｇ １ ５ ４ ， １ ６ Ｇ １ ６ ０ ）
作者 简介 ： 高新成 （ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 黑龙江省木兰县人 ， 东北石油大学 副教授 ， 博士， 主要研究方 向为数据处理与智能计算 。
・
３ｌ ・
陕西理工大学学报 （ 自然科 学版 ）
第３ ３卷
１ ． ２ Ｂ Ｐ神经 网络 技术
专家
用户
人 工 神 经 网络技 术 是 一 种 学 习 和模 仿 人 脑信
陕西理工 大学学报 （自然科 学版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ａ ｎ ｘ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
ｉ ． １ 专 家知识 系统
专 家 知识 系 统 （ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｔ Ｋ ｎ ｏ ｗ ｌ ｅ ｄ ｇ ｅ Ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ， Ｅ Ｋ Ｓ ） 通 常 被 认 为 是 一 种 具 有 专 家 评判 能力 的分 析 系统 ， 其 思想 是 运用 大量 专业 知识 与 经验 智 能推理 ， 求 解 最佳 方 法 ４ 。 。通 常设 计专 家 系统 包 括 知 识库 、 推 理 机、 知 识 获取 、 解 释系统 、 中间数 据库 和人 机 接 口 ６部 分 内容 Ｊ 。体 系结 构 如 图 １所示 。 知识 库用 于存 放知 识 与经 验等 内容 ， 形成 专 业知 识 库 ； 推理 机 是 从 知 识库 中获 取 有 用信 息后 ， 选 择 解 决 问题 的推 理方 式 ６ ； 知识 获 取是 知识 、 经 验 的收集 与 表 达 的过 程 ； 中间数 据 库 用 于 临时 存 放 推理 过 程 中需 要 处理 的数 据信 息 ； 解释 系统 通过 解 释和 执行 等 方式将 推 理 的结果 及 遇到 的 问题反 馈给 用户 ； 人 机 接 口提供 系统 与 用户 间交 互接 口及 用 户友 好访 问界 面 。
（ １ ． 东北石油大 学 现 代教育技术 中心 ，黑龙江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ； ２ ． 东北石油大学 计算机 与信息技术学 院，黑龙江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ）
［ 摘
要］ 随 着油 田二 次开发 中压 裂措 施 井数 量 不 断增 多 ， 会 导 致压 裂分析 难 度 增 大 。结 合
Ｊ ｕ ｎ ｅ ． ２ ０ １ ７
Ｖｏ ｌ ＿ ３ ３ Ｎｏ ． ３
第３ ３Байду номын сангаас第 ３期
［ 文章编号 ］ ２ ０ ９ ６— ３ ９ ９ ８ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ３ — ０ ０ ３ １ — ０ ４
油 井 压 裂 措 施 智 能 分 析 系 统 设 计 与实 现
高新 成 ， 徐 璐
息处 理 的数学模 型 。Ｂ Ｐ神 经 网络是 一 种按 误 差 反 向传播 算 法训 练 的多 层 前 馈 网 络 ， 目前 应用 广 泛 。 它 能够 以任 意精 度逼 近任 何非 线型 连续 函数 ， 无 需
事前 揭示 输 入和 输 出之 间的映 射关 系 ， 适 合求 解 复
杂 问题 。Ｂ Ｐ神 经 网 络 模 型 拓 扑 结 构 包 括 输 入 层 （ ｉ ｎ ｐ ｕ ｔ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） 、 隐 含层 （ ｈ ｉ ｄ ｅ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） 和输 出层 （ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ ｌ ａ ｙ ｅ ｒ ） ， 各 层 的 节 点 数 可 根 据 实 际 情 况 进 行 设 定 Ｊ 。Ｂ Ｐ神 经 网络 的模 型结 构如 图 ２所 示 。 该 模 型为 三层 Ｂ Ｐ神 经 网络 ， 其 中， 输 入 节 点 ｎ个 ， 输 出节 点 ｍ 个 ， 隐含 节点 ｈ个 。 隐含 层神 经单 元 的计 算 可 以表示 为 ：
台联 动性 不 强 。
针 对上 述 问题 ， 本文 以油 井动 态 和静 态数 据为 基础 ， 研 究 措 施井 优 选 与 效 果 预 测 等技 术 ， 实 现 油 田
压裂措施井智能优选与预测分析 ， 提高压裂措施业务数据分析效率 ， 提升油井压裂后产量预测效果 的准 确性 。
１ 油 井压 裂 智 能分 析 相关 技 术
［ 关
键
词］ 压裂措 施 ； 选 井选层 ； 专 家 系统 ； Ｂ Ｐ神 经 网络
［ 中 图分 类号 ］ Ｔ Ｐ ３ ９ ９
［ 文献 标识 码 ］ Ａ
压裂技术是 目 前油 田二次开采提高产油量 的重要手段 ， 压裂措施业务具有流程复杂、 数据分析因素 多 等特 点 ， 随着 措施 井 的数 量 逐 渐 增 多 ， 导致对压裂措施数据处理效率低 ， 分 析 不 准 确 ］ 。具 体 表 现 在： ①潜力井筛选需要综合考虑生产动态数据和静态资料等， 分析内容多 ， 数据量大 ； ②对措施增产分析 准确率不高 ， 预测效果不理想 ； ③现有较多措施分析相关软件没有集成到统一平 台上 ， 数据共享率低 ， 平
油田压 裂措施 选井选 层 业务 的 实际 需求 ， 采 用专 家推 理机 制 和 Ｂ Ｐ神 经 网络 算 法 等技 术 ， 设 计
开发 了一套 油 井压 裂措 施 智 能分析 系统 。 系统 实现 了对压 裂措 施 的合理 分析 和措 施 选 井选层
的效 果评 价 ， 降低 了措 施 井优 选的 复 杂度 ， 提 高 了压 裂措 施 后 增 油 量预 测 的准 确 性 ， 为 油 田 二 次 开发 生产提 供辅 助 决策 支持 。
收稿 日期 ： ２ ０ １ ６ ． １ １ － ２ ９ 修 回 日期 ： ２ ０ １ ７ － ０ ３ — ３ ０
基金项 目： 黑龙江 省教 育科 学规划重点课题 （ Ｇ Ｊ Ｂ Ｉ ２ １ ５ ０ １ ３ ） ； 黑龙 江省 高教学会教育科研课题 （ １ ６ Ｇ １ ５ ４ ， １ ６ Ｇ １ ６ ０ ）
作者 简介 ： 高新成 （ １ ９ ７ ９ 一） ， 男， 黑龙江省木兰县人 ， 东北石油大学 副教授 ， 博士， 主要研究方 向为数据处理与智能计算 。
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３ｌ ・
陕西理工大学学报 （ 自然科 学版 ）
第３ ３卷
１ ． ２ Ｂ Ｐ神经 网络 技术
专家
用户
人 工 神 经 网络技 术 是 一 种 学 习 和模 仿 人 脑信