决策树分析方法在BZ油田低产低效井治理决策中的应用

赵云斌，张震，王彦鹏，陈凯 ，李瑞雪(.中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司，天津 300459；.中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

1 BZ油田概况

BZ油田是海上大型新近系常规稠油油田，生产明化镇组下段，浅水三角洲沉积，油藏类型以构造-岩性油藏为主，储层高孔高渗。油田从2004年投产开采至今，已步入后期，在生产油井受自身地质油藏条件、开发方式、工艺方法等因素影响，部分井产量呈逐渐下降趋势，含水逐步上升，低产低效井数逐年增加，给油田生产带来巨大的危害，影响到油田生产的经济效益。

2 低产低效井定义

文章在现场调查的基础上，结合油田的实际情况，明确了在生产老井低产低效的界定，即采用经济极限含水(油井开发到一定阶段，含水上升或产油下降到某一数值时，投入与产出平衡，此时的含水称为经济极限含水)计算[1]。结合BZ油田油井地质油藏特征和生产动态，初步将油井低产低效原因归纳两方面，一是地层因素影响，主要包括储层非均质性、地层压力低、高含水等；二是井筒影响，主要包括污染、出砂、管柱漏失等[2]。

3 低产低效井治理方法

目前国内外从单井静态特征到开发历史综合分析低产低效井的成因，运用转注、堵水、调剖等综合技术措施对低产低效井进行治理，并运用经济评价手段进行评价，初步形成了一套低产低效井治理办法[3]。文章结合BZ油田措施类型，根据低产低效井实际情况，将治理方法概括两方面：一是地层治理，包括侧钻、压裂、补空、注水井调整、开关层、提液6项；二是井筒改造，包括重新防砂、打捞和解堵3项。

4 决策树方法

决策树方法是一种采用“分而治之”的思想对数据进行归纳分类的方法，生成可读的规则和决策树模型，然后对数据进行预测，具有快速提炼分类规则且分类规则准确性高和易于理解的特点。决策树结构包含根节点、非叶子节点、分支和叶节点，各个部分确定主要基于信息熵理论计算[4]。具体计算步骤如下：

(1)基于信息熵理论计算信息熵。若一个系统中存在多个事件a1，…，an，每个事件出现的概率p(a1)，…，p(an)，则系统的平均信息量(不确定程度)，即信息熵：

(2)计算信息增益。信息增益为以某特征划分数据集前后熵的差值，分前样本集合a的熵是一定的I(前)，某个特征划分数据集a，划分后的数据子集的熵I(后)，信息增益即：

(3)取最大信息增益作为节点。计算使用所有特征划分数据集a的信息增益，取信息增益最大特征作为当前节点。

5 方法应用

应用该方法对BZ油田历年低产低效井治理数据分析，构建决策树模型，寻找决策规律，指导后期低产低效井治理。具体操作如下。

(1)建立信息集。对油田近十多年30多井次低产低效井治理历史数据整理，形成原始数据，进行整理：①去掉不相关指标数据；②转换数据；③归约信息，形成井号、成因类型，日产油、治理效果、有效度、决策等级指标；④离散化处理，对有数值的属性依据信息增益理论划分成不同区间。关于决策优先级划分依据参考历史措施效果评估、低产低效时长和生产管理经验综合得到的，级别越高，代表决策越优先。信息归类示意图如图1所示。

图1 信息归类示意图

(2)构建决策树。经过上述整理后得到标准数据信息集合，依据信息熵理论，首先确定根节点，分别计算治理效果、成因分类、日产油和有效度这几类信息增益，得到治理效果信息增益最大，再依次计算得到非叶子节点1是成因分类，非叶子节点2是有效度，非叶子节点3是日产油，叶节点为决策等级。

(3)树剪枝。去掉重复的节点，比如，在治理有效的情况下，成因分类属油藏压力低，有效度＞2.1的分支下面，不论日产油怎样，均为决策优先级的第三等级，对这一类非叶子节点下的分支进行剪枝处理，提高分类的准确度，形成完整的决策树(如图2所示)。

图2 BZ油田决策树分析图

6 BZ油田应用

以BZ油田B平台为例，年初该平台低产低效井治理计划显示，B22井和B24井这两口都是因为油藏压力低而低产低效，其中B24井在后期生产过程中因为管柱漏失而手动停井，B22井低产低效维持生产。B22井计划开关层措施治理，B24井计划检泵治理，两口井指标接近，按增油量指标决策，应该先实施B24井，但按决策树分析结果显示，B22井决策级是Ⅱ级，高于B24井Ⅲ级，于是优先实施B22井作业。实施效果显示，优化决策顺序后，得到的增产效果明显较好，使相对高产井B22见效时间提前了193天，间接增产585 m3，提高了5×10-6的采油速度。

7 结语

(1)通过运用决策树方法对BZ油田低产低效井治理数据分析，构建了低产低效井治理决策树模型，挖掘影响低产低效井治理效果的重要因素为低产低效井成因、有效度、日产油。

(2)应用所构建决策树模型，优化BZ油田平台低产低效井治理计划，识别出产油量相对较高的单井，提前治理实施，将产量高的单井提前产量低的井见产，实现间接增油的效果，同时验证了该方法的可靠性。

(3)由于数据量相对较少，导致树的分支覆盖存在盲区，影响预测效果。后期还需要进行深入研究，便于更好的辅助油田低产低效井治理决策。