基于因果推断的水力压裂效果主控因素分析方法和装置

1.一种基于因果推断的水力压裂效果主控因素分析方法，其特征在于，所述方法包括：获取多个已开采井的多个类型的背景变量、多个类型的后干预变量和产量数据的数值；将一个类型的后干预变量作为待分析干预变量，对所述多个已开采井的待分析干预变量的数值进行聚类，得到多个类别，并根据所述多个类别将所述多个已开采井划分为干预组和对照组；针对所述干预组和对照组中的每一个已开采井，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及所述产量数据的数值计算该已开采井的多个类型的所述背景变量和多个类型的所述后干预变量各自的内生性控制系数；针对所述干预组和对照组中的每一个已开采井，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及各自变量的内生性控制系数计算该已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分；根据所述干预组和对照组中的每一个已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分分别计算每一个已开采井的所述待分析干预变量的权重系数；根据所述倾向得分对所述干预组中的已开采井与所述对照组中的已开采井进行匹配，得到多个匹配组；根据各所述匹配组中的两个已开采井各自的所述产量数据的数值、所述权重系数以及所述匹配组的总数计算所述待分析干预变量针对所述产量数据的干预效应，以便于工作人员根据所述干预效应进行施工参数优化设计。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述多个类别将所述多个已开采井划分为干预组和对照组进一步包括：按照各类别中所述待分析干预变量的数值的均值大小确定属于所述干预组的类别和属于所述对照组的类别。 3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及所述产量数据的数值计算该已开采井的多个类型的所述背景变量和多个类型的所述后干预变量各自的内生性控制系数进一步包括：从所述多个类型的所述背景变量和除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量中确定至少一个工具变量；采用最小二乘法对公式 进行求解，得到多个类型的所述背景变量和多个类型的所述后干预变量各自的内生性控制系数，其中，Y表示产量数据的数值，X i 表示第i个类型的所述背景变量或除所述待分析干预变量之外的后干预变量，β 0 、...、β i 、...、β D 分别为内生性控制系数，其中的β i 为第i个类型的所述背景变量或所述后干预变量的内生性控制系数，η是常数项， 其中 为待分析干预变量的替代值，Z i 表示第i个类型的工具变量的数值，α 0 、...、α i 为系数，ε为常数项；所述最小二乘法的损失函数为 其中，Loss为损失值，n表示背景变量或除所述待分析干预变量之外的后干预变量的总数。 4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及各自变量的内生性控制系数计算该已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分的公式为：其中，e(D)表示待分析干预变量D的倾向得分，X 1 、X 2 、...、X n 分别为多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值，β 1 、β 2 、...、β n 分别为相应的所述背景变量或除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的内生性控制系数。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述干预组和对照组中的每一个已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分分别计算每一个已开采井的所述待分析干预变量的权重系数进一步包括：若所述已开采井属于干预组，则按照公式 计算权重系数，其中，w i 表示所述干预组中第i个井的待分析干预变量D的权重系数，e(D i )表示所述干预组中第i个井的待分析干预变量D的倾向得分；若所述已开采井属于对照组，则按照公式 计算权重系数，其中，w j 表示所述对照组中第j个井的待分析干预变量D的权重系数，e(D j )表示所述对照组中第j个井的待分析干预变量D的倾向得分。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据所述倾向得分对所述干预组中的已开采井与所述对照组中的已开采井进行匹配，得到多个匹配组进一步包括：计算所述干预组中的每个已开采井的倾向得分与所述对照组中各已开采井的倾向得分之间的差值，并确定所述差值小于阈值的所述对照组中的已开采井，将所述干预组中的该已开采井和所述对照组中的该已开采井作为一个匹配组；若所述干预组中的一个已开采井在所述对照组中没有匹配的已开采井，则将所述干预组中的该已开采井舍去。 7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，若对所述多个已开采井的待分析干预变量的数值进行聚类，得到两个以上的类别，根据所述多个类别将所述多个已开采井划分为干预组和对照组进一步包括：按照各类别中所述待分析干预变量的数值的均值大小确定属于所述干预组的多个类别和属于所述对照组的一个类别；根据所述倾向得分对所述干预组中的已开采井与所述对照组中的已开采井进行匹配，得到多个匹配组进一步包括：计算每个干预组中的每个已开采井的倾向得分与所述对照组中各已开采井的倾向得分之间的差值，并确定所述差值小于阈值的所述对照组中的已开采井，将所述干预组中的该已开采井和所述对照组中的该已开采井作为一个匹配组；若任意一个干预组中的一个已开采井在所述对照组中没有匹配的已开采井，则将该干预组中的该已开采井舍去。 8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，根据各所述匹配组中的两个已开采井各自的所述产量数据的数值、所述权重系数以及所述匹配组的总数计算所述待分析干预变量针对所述产量数据的干预效应的公式为：其中，ATE表示待分析干预变量针对所述产量数据的干预效应，k表示匹配组的总数，T表示干预组集合，C表示对照组集合，Y i 表示属于干预组T的第i个井的产量数据的数值，Y j 表示属于对照组C的中与干预组T中的第i个井属于同一匹配组的第j个井的产量数据的数值。 9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取多个已开采井的多个类型的背景变量、多个类型的后干预变量和产量数据的数值之后，所述方法还包括：按照所述背景变量的数值对所述多个已开采井进行分组处理，得到多个分组，以便于分别对每个分组中的多个已开采井执行将一个类型的后干预变量作为待分析干预变量的步骤，最终得到每个分组中所述待分析干预变量针对所述产量数据的干预效应。 10.一种基于因果推断的水力压裂效果主控因素分析装置，其特征在于，所述装置包括：数据获取单元，用于获取多个已开采井的多个类型的背景变量、多个类型的后干预变量和产量数据的数值；聚类单元，用于将一个类型的后干预变量作为待分析干预变量，对所述多个已开采井的待分析干预变量的数值进行聚类，得到多个类别，并根据所述多个类别将所述多个已开采井划分为干预组和对照组；内生性控制系数计算单元，用于针对所述干预组和对照组中的每一个已开采井，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及所述产量数据的数值计算该已开采井的多个类型的所述背景变量和多个类型的所述后干预变量各自的内生性控制系数；倾向得分计算单元，用于针对所述干预组和对照组中的每一个已开采井，根据该已开采井的多个类型的所述背景变量的数值、除所述待分析干预变量之外的其他类型的后干预变量的数值以及各自变量的内生性控制系数计算该已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分；权重系数计算单元，用于根据所述干预组和对照组中的每一个已开采井的所述待分析干预变量的倾向得分分别计算每一个已开采井的所述待分析干预变量的权重系数；匹配单元，用于根据所述倾向得分对所述干预组中的已开采井与所述对照组中的已开采井进行匹配，得到多个匹配组；干预效应计算单元，用于根据各所述匹配组中的两个已开采井各自的所述产量数据的数值、所述权重系数以及所述匹配组的总数计算所述待分析干预变量针对所述产量数据的干预效应，以便于工作人员根据所述干预效应进行施工参数优化设计。