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基于Kmeans-LightGBM算法的页岩含气量预测及其在筇竹寺组的应用OA

Prediction of gas content in shale based on the Kmeans-LightGBM algorithm and its application in Qiongzhusi Formation

中文摘要英文摘要

[研究目的]含气量是评估页岩气资源潜力的重要参数,精准预测含气量可为页岩气勘探部署提供指导.[研究方法]本研究以四川盆地筇竹寺组页岩为例,基于页岩实测含气性数据与测井解释数据,提出了一种结合K均值聚类算法(Kmeans)和轻量级梯度提升机算法(LightGBM)的页岩储层含气性预测的模型,并将该模型预测结果与极限梯度提升(XGboost)和LightGBM算法结果进行了对比.[研究结果]XGboost算法预测结果的误差率为9.76%,均方根误差为0.734,拟合优度为0.8714.LightGBM算法预测结果的误差率为9.48%,均方根误差为0.6478,拟合优度为0.9427.Kmeans-LightGBM算法预测结果的误差率为7.96%,均方根误差为0.5805,拟合优度为0.96.[结论]通过Kmeans聚类特征增强的LightGBM预测模型能有效提升深层页岩储层含气性预测精度.基于Kmeans-LightGBM算法预测,筇竹寺组页岩含气量差异较大,分布在0.21~13.27 m3/t,在垂向上筇一段2亚段含气量较高.

[Objective]Gas content is a crucial parameter for evaluating shale gas resources potential.Accurate prediction of gas content can guide shale gas exploration deployment.[Methods]This study takes the shale of the Qiongzhusi Formation in the Sichuan Basin as an example.Based on measured gas content data and logging data of the shale,a model that combines the Kmeans clustering algorithm and the Light Gradient Boosting Machine(LightGBM)algorithm for predicting gas content in shale reservoirs is proposed,and its prediction results are compared with those of Extreme Gradient Boosting(XGBoost)and LightGBM algorithms.[Results]The error rate of the XGBoost algorithm's predictions is 9.76%,with a root mean square error of 0.734 and a coefficient of determination of 0.8714.The prediction results of the LightGBM algorithm show an error rate of 9.48%,a root mean square error of 0.6478,and a coefficient of determination of 0.9427.The prediction results of the Kmeans-LightGBM algorithm show an error rate of 7.96%,a root mean square error of 0.5805,and a coefficient of determination of 0.96.[Conclusions]The LightGBM prediction model enhanced by Kmeans clustering features can effectively improve the prediction accuracy of gas content in deep shale reservoirs.Based on the Kmeans-LightGBM algorithm prediction,the gas content of the Qiongzhusi shale ranges from 0.21 m3/t to 13.27 m3/t in a great difference,with the high gas content in the Qiong 2 member in the vertical direction.

刘鑫;缪欢;田鹤;何亮;黎丁源;杨雨然;伍秋姿;姜振学;吴建晨;史德民

中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051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||中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,北京 102249中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051中国石油西南油气田分公司页岩气研究院,四川成都 610051||页岩气地质评价与高效开发四川省重点实验室,四川成都 610051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||中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,北京 102249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||中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,北京 102249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||中国石油大学(北京)非常规油气科学技术研究院,北京 102249

天文与地球科学

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《中国地质》 2026 (2)

466-475,10

中国石油天然气股份有限公司科技项目(2023ZZ21YJ04)与中国石油西南油气田分公司科技项目(2025D00401)联合资助. Supported by China National Petroleum Corporation's Science and Technology Project(No.2023ZZ21YJ04)and China Petroleum Southwest Oil and Gas Field Company's Science and Technology Project(No.2025D00401).

10.12029/gc20250718003

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