12 July 2023, 23:30

Новая матмодель позволит повысить эффективность бурения скважин

Исследователи из Сколтеха представили модель, которая упростит планирование разработки нефтяных месторождений. С ее помощью можно получить полезную информацию о скважине — например, сравнить ее с уже разработанными скважинами поблизости, чтобы спрогнозировать актуальные для нефтедобычи свойства и повысить эффективность бурения.

Новая матмодель позволит повысить эффективность бурения скважин
Source: Zbynek Burival / Unsplash

Процесс разработки нефтяных и газовых месторождений можно разделить на три этапа: месторождение находят, оценивают и разрабатывают. Оценка касается, например, объемов и распределения запасов углеводородов. На этом этапе бурят разведочные скважины и спускают в них зонды, которые фиксируют большое количество показателей — от радиоактивности пласта до подвижности грунтовых вод. Затем эту информацию используют для принятия решений по разработке.

«Сейчас после оценки месторождения мы получаем большой массив разрозненных данных, и непонятно, что с ним делать. Целью нашего исследования было построить такую модель, которая на основе всех этих данных будет создавать математическое представление — вектор, который полностью описывает скважину», — объясняет первый автор работы, инженер-исследователь Сколтеха Александр Марусов.

Вектор, который выдает модель, в сжатом виде содержит полезную информацию о скважине. Помимо гипотез о ее свойствах, модель поможет решить проблему неправильного направления бурения: при продвижении вглубь пласта важно оставаться в рамках одного типа породы. Если пересечь границу с другим типом, то придется начинать заново, в другом направлении, а это требует больших затрат.

Обучение модели производилось с помощью метода самообучения (self-supervised learning), который отличается от традиционных подходов машинного обучения. Для последних нужны данные с разметкой, то есть снабженные дополнительным описанием, а режим самообучения этого не требует. Например, зонд может регистрировать в разведочной скважине излучение или другие сигналы геофизических процессов. Самообучение позволяет использовать эти данные как есть, без разметки.

«Методы самообучения разделяют на контрастивные и неконтрастивные. Мы применяли неконтрастивные — в таких методах используются только пары одинаковых объектов. В качестве примера таких объектов можно привести интервалы сигналов из одной и той же скважины, — рассказывает ученый.

Авторы надеются, что их модель поможет определять текущий тип породы и корректировать процесс бурения непосредственно в процессе. Точность предсказания типа породы на основе представлений составила 82%, а предыдущий лучший результат — 59%. Дальнейшие исследования помогут сделать геологоразведочные работы эффективнее и быстрее.

News article publications

Read also

Математики научили ИИ прогнозировать экономические кризисы и управлять ими
Человек все равно остается главным: подход просто дает удобный аналитический инструмент, который позволит обоснованно принимать решения
Economy
Machine learning
Mathematical modeling
11 April 2023
Нейросеть помогла рассчитать температуру Аррениуса по двум параметрам материала
Это позволит эффективнее контролировать процесс затвердевания расплавов и применим для различных типов материалов — металлических, силикатных, боратных и органических
Artificial intelligence
Machine learning
Materials Science
Mathematical modeling
20 February 2023
Ученые опровергли самую популярную модель предсказания «следовых» толчков землетрясений
Авторы показали явные недостатки модели и на реальных данных продемонстрировали: число таких событий описывается экспонентой в широком диапазоне значений по шкале Рихтера
Geophysics
Mathematical modeling
13 May 2022
Ученые ищут разгадку геологической структуры Срединного Тянь-Шаня
Они разработали двухмерную геолого-геофизическую модель, с помощью которой оценили деформации, происходящие на этой территории в условиях субмеридионального сжатия и связанные с альпийской активизацией Тянь-Шаня
Geology
Geophysics
Mathematical modeling
15 April 2022
Микроволновые разряды помогут управлять сверхзвуковыми летательными аппаратами
Физики и механики разработали теоретическую модель, описывающую процесс формирования нитевидных микроволновых разрядов в газах. В этом случае газ нагревается до температур порядка 830°С и выше, и в нем формируется большое количество заряженных и возбужденных частиц. Это явление можно использовать в аэродинамике и космонавтике, чтобы воздействовать на потоки газа вблизи летательных аппаратов и тем самым управлять полетом, поскольку эти структуры влияют на скорость и траекторию движения аппарата.
Cosmonautics
Mathematical modeling
Plasma Physics
Space
22 March 2024
В разных участках болот выбросы парниковых газов могут отличаться в 150 раз
Ученые выяснили, что в разных участках одного и того же верхового — то есть питаемого осадками — болота выброс парникового газа метана в атмосферу различается примерно в 150 раз. Это связано с тем, что поверхность болот крайне неоднородна: здесь можно выделить несколько микроландшафтов — затопленные участки, низменности, кочки и гряды, поросшие растительностью, — и все они с разной интенсивностью выделяют метан. Такое наблюдение поможет строить более точные модели выбросов парниковых газов и тем самым оценить вклад болот в потепление климата.
Agrophysics
Geology
Geophysics
20 March 2024