随着全球能源消耗的增加,页岩油已成为解决能源危机的关键发展对象。然而,目前页岩油仍处于起步阶段,地质认识、技术改造和开发规律等方面都需要进一步研究。大部分区块储隔层间应力差小,纵向上应力遮挡弱,在压裂过程中人工裂缝易于过度扩展,大排量条件下易于缝高失控,产生层间干扰及支撑剂铺置问题,影响改造效果及造成材料浪费的情况,限制了页岩油快速上产的推进工作。针对以上问题,基于地质建模-应力建模-压裂模拟-数值模拟等一体化手段,并基于机器学习压裂设计优化,对页岩油高气油比区规模推广系统优化研究、规模开发方案部署、页岩油快速建产以及加快资源开发提供技术支撑。根据区块特征建立储层物性参数以及完成精细地质模型,通过三维岩石力学分析和有限元模拟,详细描述岩石力学参数和原始地应力在空间上的非均质性,建立压裂设计优化的地质力学一体化模型。根据目标参数的分布,模拟研究了不同水平应力差、杨氏模量和泊松比条件下多簇裂缝扩展规律的影响。分析了不同参数下水力裂缝的扩展形态、裂缝宽度、平均缝长以及改造体积的变化规律。基于Petrel平台的Mangrove压裂设计及优化系统,对补能介质、CO₂前置液量、段长、每段簇数、液量、加砂量进行优选。基于机器学习理论及方法,从数据关联角的角度对页岩油藏产能影响因素进行筛选分析,通过建立高斯回归、集成树、多元线性回归以及支持向量机产能预测模型,对模型的精度进行对比分析,通过拟合优度指标对模型进行评价,确定最优产量预测模型。建立一套基于所选预测模型的压裂参数优化模型,可以更加快速预测不同压裂参数条件下的页岩油产量情况。解决页岩油产能研究理论不完善所造成的局限性,有效指导增产措施方向。