深层页岩储集层地质、工程和地球物理等影响因素复杂,有利储集层预测参数多,传统方法难以有效剔除冗余信息,且存在主观性强、效率低、精度欠高等问题。CNN深度学习方法采用了参数共享、稀疏连接等机制,较支持向量机、随机森林等浅层机器学习方法加入了非线性因素,在高维数据处理、复杂特征映射及特征图谱自动提取等方面具有显著优势,可用于解决深层页岩有利储集层预测难题。CNN作为最具代表性且应用最广泛的深度学习方法,具有卷积层、池化层、激活层、全连接层、归一化层等深度网络结构和强大的特征学习能力。针对深层页岩有利储集层预测,基于测井和地震数据,设计了CNN网络框架。其中,输入层由若干数据输入神经元组成,主要用于测井、地震等多维数据输入。卷积层是决定预测精度的关键环节,由CNN最基础的卷积运算单元组成,通过卷积核完成输入层感受野区域和卷积核权值矩阵之间的卷积运算,实现输入层的局部和全局特征图谱提取与特征映射。激活层由Sigmoid、ReLU和Tanh等多种类型的激活函数组成
[32],由于测井、地震等输入数据与需要预测的参数之间存在非线性关系,利用激活函数能加强CNN的非线性特征学习能力,在解决梯度消失问题的同时,快速实现对复杂数据的映射和非线性拟合。池化层主要发挥数据压缩、特征降维、预防过拟合等作用,由于测井和地震等数据经过卷积运算后,有利储集层参数的特征虽然被提取出来,但特征维度相对较高且存在相似性,需要利用池化层的线性或非线性池化函数进行替代和降采样处理,以过滤冗余信息和降低特征维度,实现高层次抽象特征描述。全连接层由与上一层神经元都全部连接的许多神经元平铺组成,主要发挥特征映射和综合分类的作用,实现输入数据到特征类型的逐一映射并传播到输出层。