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一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法

阅读:466发布:2020-05-11

专利汇可以提供一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及储层岩性识别技术领域,尤其涉及一种基于多核 集成学习 识别 地层 岩性参数的方法。该方法包括:根据 测井 参数特征划分不同的样本集;划分训练样本集和测试样本集;针对岩性参数特征,建立一个强分类器,分别对测试样本集中的测试样本进行判断,采用平均法获得岩性参数;将上述预测结果与重新构建样本数据,针对岩性参数特征,建立强分类器;利用强分类器,组成强分类器;对样本进行判断,采用投票的方式确定最终的地层岩性类别;采用绝对多数投票法,若某岩性标记得票过半数则预测为该岩性,否则拒绝预测。本发明应用了多核集成学习 算法 的特性,将多个及分类器进行结合,将分类错误率最小化,提高了测井数据利用率,判断准确率高。,下面是一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法专利的具体信息内容。

1.一种基于多核集成学习地层岩性预测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1、根据测井参数特征划分M个不同的样本集,
S1={(x11,y11),(x12,y12),…,(x1n,y1n)};
S2={(x21,y21),(x22,y22),…,(x2n,y2n)};…;
Sm={(xm1,ym1),(xm2,ym2),…,(xmn,ymn)}
其中
步骤S2、针对预测的岩性参数特征,在保持同样比例的情况下,将每个样本集按照一定的比例分别划分训练样本集Smtrain和测试样本集Smtest,训练样本集的样本个数为nmtrain,测试样本集的样本个数为nmtest;
步骤S3、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lf,共建立Lf个强分类器;
步骤S4、利用以上生产的多个类别的强分类器Hj(x),j=1~Lf,分别对测试样本集中的测试样本进行判断,采用平均法获得岩性参数;
步骤s5、将上述预测结果与步骤S1中ym2重新构建样本数据,S2m={(z1,y1),(z2,y2),...,(zn,yn)}S2m={(z1,y1),(z2,y2),…,(zn,yn)}
其中,zn=H(xmn),yn=ymn;
步骤S6、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lp,共建立Lp个强分类器;
步骤S7、将预测的岩性参数作为输入数据,利用强分类器Hj(x),j=Lf+1~2Lf,组成强分类器H(x):
步骤S8、对样本进行判断,采用投票的方式确定最终的地层岩性类别;Hi将从岩性标记集合{c1,c2,…,cn}中预测出一个标记,将H(x)在样本x上的预测输出标识为一个N为向量其中 为hi在岩性标记cj上的输出;
步骤S9、采用绝对多数投票法,若某岩性标记得票过半数,则预测为该岩性,否则拒绝预测。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中所述的测井参数向量xm,具体包括:
声波时差、中子孔隙度、电阻率、渗透率、自然伽、自然电阻率、补偿中子。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S1中所述的岩性参数向量ym1,长度Lf=
3,具体包括:渗透率、孔隙度、含饱和度,岩性类别参数向量ym2,长度Lp=6,具体包括:页岩砂岩、泥岩、粉砂岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于,步骤S1中所述的样本集个数M等于ym1的长度Lf。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,训练样本集中样本个数为样本集中样本总数的70%,测试样本集中样本个数为样本总数的30%。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤S3中所述的强分类器建立方法包括:
步骤S31、设置训练的次数T,并对训练样本集Smtrain的各样本赋以初始化权值Dt,t为当前训练的次数,
步骤S32、设置M个核函数,kj(·,·):
步骤S33、按照训练样本的权值分布Dt,从训练样本集Smtrain抽取获取样本组成训练集L;
步骤S34、使用基学习算法使用训练集L进行训练,生成弱分类器ht;
步骤S35、使用步骤S33中生成的弱分类器ht对训练样本集Smtrain的样本进行预测,计算该弱分类器ht的错误率εt, 其中yi是训练样本集Smtrain中的样本,
ftj(xi)是使用弱分类器ht得到的预测结果,i=1~Smtain,j表示第j个核函数kj(·,·);
步骤S36、选择分类误差率 最小的弱分类器ftj作为第t轮分类基分类器,并且 作为分类误差率εt:
步骤S37、计算该弱分类器ht的权重at, 并更新训练样本集的权重分布,
其中Zt是归一化因子, 增加循环次数
t=t+1,若t<T,进入步骤S32,若k=T,进入步骤S38;
步骤S38、上述步骤S31~S35中共生成了T个弱分类器,每个弱分类器具有权重at,组成强分类器H(x),
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,步骤S32中所述的核函数为线性核、多项式核、高斯核、拉普拉斯核或Sigmoid核。

说明书全文

一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及储层岩性识别技术领域,尤其涉及一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法。

背景技术

[0002] 储层岩性识别是储层评价工作中很重要的一个环节,只有准确的了解地层实际情况之后,才能制定开发方案,促进油田高产稳产,岩性识别过程中常规使用取心法、交会图法、统计分析方法,不仅工作量大,而且识别准确率受到专业知识、人为因素的影响。测井参数与岩性关系错综复杂,识别结果受多种测井方法影响,利用单核学习对识别不同岩性的准确率不稳定,选取不同核函数得到不同的识别结果,因此求取识别正确的岩性,应对测井参数、核函数仔细探讨分析,以尽可能详细的识别岩性。
[0003] Hao Xia与Steven Hoi创造性地提出了多核集成学习框架(Multiple Kernel Boosting,MKBoost),将AdaBoost的思想运用到多核学习中,巧妙地避开了复杂的优化问题,从而大大提高了算法效率。
[0004] 其中,现有技术中公开了一种深度学习模式下的岩石岩性自动识别分类方法,用以分析地质工程中的岩石岩性。通过建立岩石图像自动识别与分类模型,可以自动化、智能化地分析工程中的地质状况。
[0005] 但在实际生产中发现,现有中的方法主要是利用深度学习方法对地层岩性进行识别,暂时没有利用多核集成学习的方法对地层岩性参数及岩性类别进行判别。

发明内容

[0006] (一)要解决的技术问题
[0007] 本发明提供了一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法,以克服现有技术中利用深度学习方法对地层岩性进行识别导致的测井数据利用率较低,判断准确率不高等缺陷
[0008] (二)技术方案
[0009] 为解决上述问题,本发明提供一种基于多核集成学习的地层岩性预测方法,包括以下步骤:
[0010] 步骤S1、根据测井参数特征划分M个不同的样本集,
[0011] S1={(x11,y11),(x12,y12),…,(x1n,y1n)};
[0012] S2={(x21,y21),(x22,y22),…,(x2n,y2n)};…;
[0013] Sm={(xm1,ym1),(xm2,ym2),…,(xmn,ymn)}
[0014] 其中
[0015] 步骤S2、针对预测的岩性参数特征,在保持同样比例的情况下,将每个样本集按照一定的比例分别划分训练样本集Smtrain和测试样本集Smtest,训练样本集的样本个数为nmtrain,测试样本集的样本个数为nmtest;
[0016] 步骤S3、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lf,共建立Lf个强分类器;
[0017] 步骤S4、利用以上生产的多个类别的强分类器Hj(x),j=1~Lf,分别对测试样本集中的测试样本进行判断,采用平均法获得岩性参数;
[0018] 步骤s5、将上述预测结果与步骤S1中ym2重新构建样本数据,S2m={(z1,y1),(z2,y2),...,(zn,yn)}S2m={(z1,y1),(z2,y2),…,(zn,yn)}
[0019] 其中,zn=H(xmn),yn=ymn;
[0020] 步骤S6、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lp,共建立Lp个强分类器;
[0021] 步骤S7、将预测的岩性参数作为输入数据,利用强分类器Hj(x),j=Lf+1~2Lf,组成强分类器H(x):
[0022]
[0023] 步骤S8、对样本进行判断,采用投票的方式确定最终的地层岩性类别;Hi将从岩性标记集合{c1,c2,…,cn}中预测出一个标记,将H(x)在样本x上的预测输出标识为一个N为向量 其中hij(x)为hi在岩性标记cj上的输出;
[0024] 步骤S9、采用绝对多数投票法,若某岩性标记得票过半数,则预测为该岩性,否则拒绝预测。
[0025] 优选地,步骤S1中所述的测井参数向量xm,具体包括:声波时差、中子孔隙度、电阻率、渗透率、自然伽、自然电阻率、补偿中子。
[0026] 优选地,步骤S1中所述的岩性参数向量ym1,长度Lf=3,具体包括:渗透率、孔隙度、含饱和度,岩性类别参数向量ym2,长度Lp=6,具体包括:页岩砂岩、泥岩、粉砂岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩。
[0027] 优选地,步骤S1中所述的样本集个数M等于ym1的长度Lf。
[0028] 优选地,训练样本集中样本个数为样本集中样本总数的70%,测试样本集中样本个数为样本总数的30%。
[0029] 优选地,步骤S3中所述的强分类器建立方法包括:
[0030] 步骤S31、设置训练的次数T,并对训练样本集Smtrain的各样本赋以初始化权值Dt,t为当前训练的次数,
[0031] 步骤S32、设置M个核函数,
[0032] 步骤S33、按照训练样本的权值分布Dt,从训练样本集Smtrain抽取获取样本组成训练集L;
[0033] 步骤S34、使用基学习算法使用训练集L进行训练,生成弱分类器ht;
[0034] 步骤S35、使用步骤S33中生成的弱分类器ht对训练样本集Smtrain的样本进行预测,计算该弱分类器ht的错误率εt, 其中yi是训练样本集Smtrain中的样本,ftj(xi)是使用弱分类器ht得到的预测结果,i=1~Smtain,j表示第j个核函数kj(·,·);
[0035] 步骤S36、选择分类误差率 最小的弱分类器ftj作为第t轮分类基分类器,并且作为分类误差率εt:
[0036] 步骤S37、计算该弱分类器ht的权重at, 并更新训练样本集的权重分布, 其中Zt是归一化因子, 增加循
环次数t=t+1,若t<T,进入步骤S32,若k=T,进入步骤S38;
[0037] 步骤S38、上述步骤S31~S35中共生成了T个弱分类器,每个弱分类器具有权重at,组成强分类器H(x),
[0038] 优选地,步骤S32中所述的核函数为线性核、多项式核、高斯核、拉普拉斯核或Sigmoid核。
[0039] (三)有益效果
[0040] 本发明提供的基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法应用了多核集成学习算法的特性,将多个及分类器进行结合,将分类错误率最小化,具有提高测井数据利用率,判断准确率高等显著特点。附图说明
[0041] 图1为本发明实施例基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法流程图

具体实施方式

[0042] 下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明如下。
[0043] 如图1所示,本发明实施例提供一种基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法,具体包括:
[0044] 步骤S1、根据测井参数特征划分M个不同的样本集,
[0045] S1={(x11,y11),(x12,y12),…,(x1n,y1n)};
[0046] S2={(x21,y21),(x22,y22),…,(x2n,y2n)};…;
[0047] Sm={(xm1,ym1),(xm2,ym2),…,(xmn,ymn)}
[0048] 其中
[0049] 步骤S2、针对预测的岩性参数特征,在保持同样比例的情况下,将每个样本集按照一定的比例分别划分训练样本集Smtrain和测试样本集Smtest,训练样本集的样本个数为nmtrain,测试样本集的样本个数为nmtest;
[0050] 步骤S3、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lf,共建立Lf个强分类器;
[0051] 步骤S4、利用以上生产的多个类别的强分类器Hj(x),j=1~Lf,分别对测试样本集中的测试样本进行判断,采用平均法获得岩性参数;
[0052] 步骤s5、将上述预测结果与步骤S1中ym2重新构建样本数据,S2m={(z1,y1),(z2,y2),...,(zn,yn)}S2m={(z1,y1),(z2,y2),…,(zn,yn)}
[0053] 其中,zn=H(xmn),yn=ymn;
[0054] 步骤S6、针对岩性参数特征,建立一个强分类器Hj(x),j=1~Lp,共建立Lp个强分类器;
[0055] 步骤S7、将预测的岩性参数作为输入数据,利用强分类器Hj(x),j=Lf+1~2Lf,组成强分类器H(x):
[0056]
[0057] 步骤S8、对样本进行判断,采用投票的方式确定最终的地层岩性类别;Hi将从岩性标记集合{c1,c2,…,cn}中预测出一个标记,将H(x)在样本x上的预测输出标识为一个N为向量 其中 为hi在岩性标记cj上的输出;
[0058] 步骤S9、采用绝对多数投票法,若某岩性标记得票过半数,则预测为该岩性,否则拒绝预测。
[0059] 其中,步骤S1中所述的测井参数向量xm,具体包括:声波时差、中子孔隙度、电阻率、渗透率、自然伽马、自然电阻率、补偿中子。
[0060] 步骤S1中所述的岩性参数向量ym1,长度Lf=3,具体包括:渗透率、孔隙度、含水饱和度,岩性类别参数向量ym2,长度Lp=6,具体包括:页岩、砂岩、泥岩、粉砂岩、泥质砂岩、泥质粉砂岩。
[0061] 其中,步骤S1中所述的样本集个数M等于ym1的长度Lf。
[0062] 其中,训练样本集中样本个数为样本集中样本总数的70%,测试样本集中样本个数为样本总数的30%。
[0063] 其中,步骤S3中所述的强分类器建立方法包括:
[0064] 步骤S31、设置训练的次数T,并对训练样本集Smtrain的各样本赋以初始化权值Dt,t为当前训练的次数,
[0065] 步骤S32、设置M个核函数,kj(·,·):
[0066] 步骤S33、按照训练样本的权值分布Dt,从训练样本集Smtrain抽取获取样本组成训练集L;
[0067] 步骤S34、使用基学习算法使用训练集L进行训练,生成弱分类器ht;
[0068] 步骤S35、使用步骤S33中生成的弱分类器ht对训练样本集Smtrain的样本进行预测,计算该弱分类器ht的错误率εt, 其中yi是训练样本集Smtrain中的样本,ftj(xi)是使用弱分类器ht得到的预测结果,i=1~Smtain,j表示第j个核函数kj(·,·);
[0069] 步骤S36、选择分类误差率 最小的弱分类器ftj作为第t轮分类基分类器,并且作为分类误差率εt:
[0070] 步骤S37、计算该弱分类器ht的权重at, 并更新训练样本集的权重分布, 其中Zt是归一化因子, 增加循
环次数t=t+1,若t<T,进入步骤S32,若k=T,进入步骤S38;
[0071] 步骤S38、上述步骤S31~S35中共生成了T个弱分类器,每个弱分类器具有权重at,组成强分类器H(x),
[0072] 其中,步骤S32中所述的核函数为线性核、多项式核、高斯核、拉普拉斯核或Sigmoid核。
[0073] 从上述技术方案可以看出,本发明通过基学习算法建立若干个具有差异性的弱分类器,对测试样本分别进行岩性参数的判断,得出具有差异性的预测结果,并形成强分类器,用于地层岩性的判断。在降低运算复杂度的同时,即预测出岩性参数,也预测出地层岩性类型,因此,本发明具有提高测井数据利用率,判断准确率高等显著特点。
[0074] 本发明提供的基于多核集成学习识别地层岩性参数的方法,充分应用了多核集成学习算法的特性,将多个及分类器进行结合,将分类错误率最小化。本专利中,通过基学习算法建立若干个具有差异性的弱分类器先进行岩性参数的判断,得出具有差异性的预测结果,并形成强分类器,将预测结果作为输入数据,再次对样本分别进行单一的岩性类型的判断,达到预测岩性参数及岩性类型目的。
[0075] 以上实施方式仅用于说明本发明,而并非对本发明的限制,有关技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以做出各种变化和变型,因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴,本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
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