Skoltech研究人員及其行業(yè)同事創(chuàng)建了一個(gè)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型，該模型可以預(yù)測(cè)由多級(jí)壓裂技術(shù)增產(chǎn)的油井的產(chǎn)量。該模型具有很高的商業(yè)化潛力，其使用可以通過優(yōu)化壓裂設(shè)計(jì)來提高石油產(chǎn)量。由俄羅斯天然氣工業(yè)公司Neft科學(xué)技術(shù)中心支持的這項(xiàng)研究發(fā)表在《石油科學(xué)與工程雜志》上。

水力壓裂實(shí)質(zhì)上是在高壓下將流體泵入儲(chǔ)層的過程，這會(huì)產(chǎn)生裂縫，并幫助將碳?xì)浠衔飵У骄?，并最終帶到地表，這是增產(chǎn)油氣的最廣泛使用的技術(shù)之一。在過去的幾十年中，HF的技術(shù)復(fù)雜性日益增長(zhǎng)，以至于現(xiàn)在需要使用復(fù)雜的多模塊仿真器進(jìn)行廣泛的設(shè)計(jì)和建模。

“與此同時(shí)，將這些模擬器的預(yù)測(cè)與現(xiàn)實(shí)聯(lián)系起來仍然是校準(zhǔn)，驗(yàn)證和驗(yàn)證真實(shí)數(shù)據(jù)模型的主要問題。此外，要閉合壓裂模擬器與生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間的循環(huán)，需要將壓裂設(shè)計(jì)建模耦合在一起使用儲(chǔ)層模擬器，這會(huì)進(jìn)一步增加復(fù)雜性和不確定性。作為替代方案，我們決定正確看待壓裂設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，這是成功的衡量標(biāo)準(zhǔn)。”多相系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Andrei Osiptsov教授解釋說在Skoltech碳?xì)浠衔锘厥罩行?，該研究的合著者?/p>

M-階段實(shí)驗(yàn)室的研究人員以及ADASE小組負(fù)責(zé)人Evgeny Burnaev教授領(lǐng)導(dǎo)的CDISE同事決定，看看基于機(jī)器學(xué)習(xí)的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的HF設(shè)計(jì)方法是否可以幫助應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)。

他們項(xiàng)目的關(guān)鍵部分始于2018年，是一個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)，其數(shù)據(jù)涉及JSC Gazprom Neft周圍俄羅斯西伯利亞西部約20個(gè)油田的約6000口井的壓裂作業(yè)和石油生產(chǎn)。每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)包含油藏，井和壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)以及16個(gè)采油參數(shù)上的92個(gè)變量。

“我們?cè)O(shè)法收集并清理了一個(gè)很大的水力壓裂完工數(shù)據(jù)庫(kù)。通過將機(jī)器學(xué)習(xí)方法應(yīng)用于該數(shù)據(jù)庫(kù)，我們已經(jīng)可以根據(jù)工藝參數(shù)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水力壓裂結(jié)果。我們?nèi)匀恍枰鉀Q根據(jù)這一預(yù)測(cè)，為選擇水力壓裂工藝的參數(shù)而建立最佳建議的艱巨任務(wù)”，這項(xiàng)研究的合著者伯納夫教授說。

M-Phase Lab高級(jí)工程師兼項(xiàng)目經(jīng)理，該研究的合著者Albert Vainshtein指出，由于真實(shí)數(shù)據(jù)的歧義性，高度不確定性和異構(gòu)性，該項(xiàng)目“從一開始就非常具有挑戰(zhàn)性”。

“我認(rèn)為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)的開發(fā)將使我們能夠檢驗(yàn)各種假設(shè)，進(jìn)而可以清除壓裂過程的多個(gè)隱藏模式。例如，重要的是確定在哪個(gè)注入的支撐劑噸位上我們的累積油量。生產(chǎn)停止增長(zhǎng)。根據(jù)條件，通常的方法是在每個(gè)壓裂階段注入60噸。使用機(jī)器學(xué)習(xí)模型和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我們可以證實(shí)或拒絕這種假設(shè)。” Skoltech博士Anton Morozov說道。M階段實(shí)驗(yàn)室的學(xué)生和研究實(shí)習(xí)生。

科學(xué)家們已經(jīng)根據(jù)他們的機(jī)器學(xué)習(xí)方法提出了試井壓裂設(shè)計(jì)建議，并已提交給業(yè)界合作伙伴。他們希望即將進(jìn)行的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試活動(dòng)將展示其技術(shù)在石油生產(chǎn)中的潛力。不過，伯納夫重申，“在描述水力壓裂系統(tǒng)設(shè)計(jì)的輸入數(shù)據(jù)中存在很大的不確定性”。在項(xiàng)目的下一階段，他們旨在開發(fā)新的方法來估計(jì)這種不確定性。

“處理實(shí)地?cái)?shù)據(jù)需要勇氣和謹(jǐn)慎，因?yàn)樗浅Ｃ舾胁⑶倚枰厥獾奶幚沓绦?。沒有我們的技術(shù)合作伙伴Gazpromneft科學(xué)技術(shù)中心以及運(yùn)營(yíng)商最大的生產(chǎn)實(shí)體的無條件支持，這是不可能的， Gazpromneft Khantos，這是我們?cè)谠擁?xiàng)目上的最終客戶。”奧西普佐夫說。

他總結(jié)說：“我們的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法為推薦系統(tǒng)開辟了一條道路，該系統(tǒng)將為DESC工程師提供最佳的壓裂設(shè)計(jì)參數(shù)集，或至少縮小發(fā)現(xiàn)最佳設(shè)計(jì)的間隔。”

領(lǐng)導(dǎo)俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司科學(xué)技術(shù)中心最佳水力壓裂項(xiàng)目的格里高里·帕德林(Grigory Paderin)也指出，該項(xiàng)目“不僅是旨在優(yōu)化水力壓裂設(shè)計(jì)的獨(dú)特科學(xué)挑戰(zhàn)，而且對(duì)于將流程壓裂的數(shù)字化也非常重要。俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司(Gazprom Neft)。它使我們可以重新審視數(shù)據(jù)的價(jià)值，并重新考慮我們對(duì)收集，存儲(chǔ)和處理數(shù)據(jù)的態(tài)度。”