Im Hydraulic-Fracturing-Prozess von tiefem Schiefergas im Sichuan-Becken werden nahe an der Bruchzone befindliche Frac-Abschnitte meist vorsichtige Kontrollmaßnahmen zur Verringerung des Risikos von Interferenz und Seitenaustritt ergriffen, was jedoch häufig zu einem erheblichen Produktionsrückgang führt. Um bei effektiver Risikokontrolle den endgültig förderbaren Vorrat (EUR) pro Bohrung so weit wie möglich zu steigern, ist eine präzise Risikoerkennung und -vorhersage dringend erforderlich. Basierend auf Überwachungs- und Bauinformationen wurden für 2156 Frac-Abschnitte im Y-Brunnengebiet Süd-Sichuan die Risiken von Interferenz und Seitenaustritt systematisch klassifiziert und bewertet sowie wichtige geologische Merkmale wie Bruchzonen, mikroskopisch natürliche Schwächezonen, Felsmechanik und geomechanische Spannungen statistisch erfasst. Mittels statistischer Analyse wurden die Einflüsse verschiedener geologischer Parameter auf das Risiko aufgedeckt und erstmals ein Partikelschwarmoptimierungs-Rückpropagations-Neuronales-Netzwerk-Modell eingeführt, das geologische Parameter als Eingabe und Risikostufen als Ausgabe zur Erstellung eines Prognosemodells für Interferenz- und Seitenaustrittsrisiken verwendet. Die Ergebnisse zeigen, dass die Risiken hauptsächlich durch die Verteilung der Bruchzonen gesteuert werden; mikroskopisch natürliche Schwächezonen, Felsmechanik und geomechanische Spannungen beeinflussen das Risiko, indem sie die Ausbreitungsrichtung der hydraulischen Risse und die lokale Spannungsverteilung verändern. Das Prognosemodell erreichte eine Genauigkeit von über 83 % im 80 %-Trainings- und 20 %-Testdatensatz, was eine gute Anpassungsfähigkeit und Generalisierungsfähigkeit zeigt. Basierend auf den Vorhersagen wurden technische Präventionsmaßnahmen vorgeschlagen und eine integrierte Methode „Risikovorsehung vor Frac – Optimierung des Frac-Plans“ entwickelt. Die Ergebnisse der Feldanwendung zeigen, dass diese Methode das Risiko effektiv vermeidet und die EUR pro Kilometer Bohrung signifikant erhöht, wodurch eine Balance zwischen Risikokontrolle und Produktionssteigerung erreicht wird. Die Forschungsergebnisse bieten ein neues Mittel zur Risikoabschätzung beim Hydraulic Fracturing tiefen Schiefergases und dienen als Referenz für die Optimierung des Frac-Designs.

tiefes Schiefergas; Interferenz; Seitenaustritt; Prognosemodell der Risikostufen; Partikelschwarmoptimierung-Rückpropagations-Neuronales Netzwerk; technische Präventionsmaßnahmen