FR3092191A1

FR3092191A1 - Construction de jumeaux numériques pour la récupération de pétrole et de gaz en utilisant un filtre de kalman d’ensemble

Info

Publication number: FR3092191A1
Application number: FR1914920A
Authority: FR
Inventors: Andrey Filippov; Sergio Henrique Guerra De Sousa; Cesar Enrique Bravo
Original assignee: Landmark Graphics Corp
Current assignee: Landmark Graphics Corp
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2019-12-19
Publication date: 2020-07-31
Also published as: US20210404314A1; US11572777B2

Abstract

La présente invention concerne un jumeau numérique auto-adaptatif d’un environnement de puits de forage qui peut être créé. Le jumeau numérique auto-adaptatif incorpore un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnFK) autonome avec un jumeau numérique à paramètre constant développé pour un environnement fixé. Le module EnFK autonome reçoit des données de mesure en continu provenant de multiples capteurs et des données de prédiction provenant du jumeau numérique et exécute le module EnFK autonome en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction provenant du jumeau numérique. Les résultats de l’exécution du module EnFK autonome sont des corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique qui sont communiquées au jumeau numérique. Des prédictions de sortie du jumeau numérique sont utilisées pour modifier des paramètres opérationnels d’un procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

Description

CONSTRUCTION DE JUMEAUX NUMÉRIQUES POUR LA RÉCUPÉRATION DE PÉTROLE ET DE GAZ EN UTILISANT UN FILTRE DE KALMAN D’ENSEMBLE

La présente invention concerne, d’une manière générale, des procédés et des systèmes pour la récupération de pétrole et de gaz. Plus précisément, mais sans s’y limiter, la présente invention concerne des systèmes et des procédés permettant de construire des jumeaux numériques auto-adaptatifs pour des systèmes se trouvant dans des environnements changeant rapidement, tels que des applications en temps réel dans la récupération de pétrole et de gaz, en utilisant le filtre de Kalman d’ensemble (EnFK).
Contexte

Les procédés de récupération de pétrole et de gaz fonctionnent dans des environnements changeant rapidement impliquant de nombreuses variables telles que la porosité de la roche dans une formation, la viscosité du gisement, etc. Ces variables peuvent être difficiles à prendre en compte à l’avance et les changements peuvent avoir un impact négatif sur le temps et les coûts de production des procédés de récupération de pétrole et de gaz. Des modèles à paramètres fixes peuvent être développés pour aider à prédire l’évolution de ces procédés ; cependant, la variation spatiale et temporelle constante des paramètres de procédé relative, par exemple, à la réduction de la pression et aux propriétés changeantes du réservoir rend difficile l’adaptation des modèles numériques basés sur des données provenant de plusieurs capteurs. Dans les environnements de récupération de pétrole et de gaz changeant rapidement, cela aboutit à des procédés sous-optimaux.

Brève description des figures

La figure 1 est un schéma d’un exemple d’un procédé pour implémenter un EnFK dans un module autonome selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 2 est une vue latérale en coupe d’un exemple d’un système de forage selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant un exemple d’un module EnFK autonome utilisé avec un jumeau numérique pour un procédé de pétrole ou de gaz selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 4 est un schéma fonctionnel d’un exemple d’un système informatique pour implémenter divers exemples selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 5 est un schéma fonctionnel d’un autre exemple d’un système informatique pour implémenter divers exemples selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 6 est un schéma fonctionnel d’un exemple d’un module EnFK implémenté dans une enceinte séparée selon certains aspects de la présente divulgation.

La figure 7 est un schéma d’un procédé pour implémenter un jumeau numérique auto-adaptatif selon certains aspects de la présente divulgation.

Description détaillée

Certains aspects et certaines caractéristiques concernent la construction de jumeaux numériques auto-adaptatifs pour des systèmes dans des environnements changeant rapidement, tels que des applications en temps réel dans la récupération de pétrole et de gaz, en utilisant un filtre de Kalman d’ensemble (EnFK). L’EnFK en tant qu’outil d’ajustement de modèle peut être bénéfique pour la construction de jumeaux numériques auto-adaptatifs dans une grande variété d’applications pétrolières et gazières sans modification des algorithmes ou des structures de modèle. L’EnFK est un filtre récursif approprié pour les problèmes avec un grand nombre de variables, telles que la discrétisation d’équations aux dérivées partielles dans les modèles géophysiques. Le filtre de Kalman d’ensemble peut fournir un moyen efficace de construction de jumeaux numériques auto-adaptatifs en utilisant des jumeaux numériques développés pour des paramètres de modèle fixés dans diverses applications. Selon certains aspects de la présente divulgation, l’EnFK peut être utilisé dans un mode autonome, sans changer les algorithmes et la structure de modèle de systèmes non linéaires optimisés, y compris les jumeaux numériques.

Des modèles basés sur l’analyse des données et des jumeaux numériques hybrides peuvent être identifiés par un ensemble de paramètres numériques utilisés dans des systèmes non linéaires, y compris des modèles physiques complets et des modèles physiques d’ordre réduit. Dans les applications, les paramètres peuvent être définis initialement sur la base de mesures et de données analytiques disponibles, puis mis à jour en réponses aux changements de l’environnement. L’EnFK peut permettre à la fois une identification initiale et la mise à jour des paramètres du modèle sur la base des données de mesure obtenues dans des intervalles de temps discrets. Cette approche peut permettre de construire des jumeaux numériques de manière algorithmiquement simple et numériquement très efficace sans modifier la structure algorithmique et numérique du jumeau numérique optimisé. Dans certains exemples, cette propriété de l’EnFK peut être utilisée pour développer un module numérique autonome et un micro-service correspondant afin d’optimiser de manière dynamique une grande variété de modèles non linéaires, y compris des jumeaux numériques complets basés sur des mesures de multiples capteurs.

Le paradigme du jumeau numérique en tant que réplique numérique représentative d’actifs physiques, de procédés et de systèmes peut être utile pour la récupération de pétrole et de gaz. Les avantages peuvent inclure une amélioration de la qualité et de la rapidité de la prise de décision, une plus grande utilisation des actifs, une surveillance et un pronostic basés sur les conditions, une efficacité opérationnelle améliorée et des améliorations de la maintenance préventive. Cependant, la mise en œuvre du jumeau numérique dans le secteur de l’énergie peut présenter des difficultés, notamment en raison de la complexité et du caractéristique multi-échelle des procédés physiques-physiques impliqués dans la production des hydrocarbures, à la fois dans le réservoir et dans le puits de forage. De plus, la complexité des modèles mathématiques et numériques peut être liée, ce qui rend leurs réalisations numériquement problématiques pour les applications en temps réel. En outre, la variation spatiale et temporelle constante des paramètres de procédé est liée, par exemple, à la réduction de la pression et aux propriétés changeantes du réservoir. Ces variations peuvent rendre difficile l’adaptation des modèles numériques basés sur des données provenant de multiples capteurs, dont la précision et le nombre peuvent également varier avec le temps.

Alors que la complexité des processus physiques et des modèles peut être résolue en développant des modèles adéquats d’analyse de données physiques hybrides et basés sur des données physiques d’ordre réduit, traiter les variations constantes des paramètres de procédé spatiaux et temporels peut impliquer la mise en œuvre d’algorithmes efficaces permettant l’ajustement dynamique des modèles utilisés.

L’EnFK peut être un outil rapide et stable pour l’adaptation d’un système non linéaire. L’EnFK est facilement programmable et parallélisable, ce qui implique une efficacité numérique élevée. Dans certaines implémentations, un module EnFK autonome et un micro-service, par exemple une application plus petite pour exécuter les opérations du module EnFK autonome et communiquer avec le jumeau numérique, peuvent être développés sur la base d’un EnFK permettant d’optimiser les systèmes non linéaires, notamment des jumeaux numériques complets utilisant des données de capteurs multicanaux, qui peuvent permettre une adaptation dynamique sans changer la structure algorithmique et l’implémentation numérique des jumeaux numériques.

Un module EnFK autonome peut être utilisé avec une grande variété de modèles physiques sans modifier la structure interne du module EnFK ou la structure des modèles physiques, faisant du module EnFK autonome un optimiseur de modèle universel et efficace. La combinaison d’un module EnFK autonome avec un jumeau numérique non adaptatif développé pour des paramètres de modèle fixés, par exemple des conditions aux limites ou des propriétés de matrice, et l’utilisation de données mesurables en continu provenant de multiples capteurs peuvent produire un jumeau numérique auto-adaptatif pouvant être utilisé dans des applications en temps réel.

Dans certains exemples, un jumeau numérique peut être caractérisé par un vecteur d’état qui inclut des paramètres constants et transitoires inconnus (par exemple, la perméabilité du réservoir ou les dimensions des fractures) qui peuvent être définis sur la base d’un ensemble d’observations (par exemple, des prédictions de paramètres mesurables, tels que des débits, des températures et des pressions dans un réservoir ou un puits de forage). En général, ces vecteurs dépendent du temps. À un instant initial, on choisit les réalisations du vecteur d’état réparties de manière aléatoire autour de valeurs estimées du vecteur d’état sur la base, par exemple, de mesures sur le terrain ou d’observations géophysiques.

L’algorithme EnFK pour l’adaptation dynamique d’un jumeau numérique est un algorithme en deux étapes dans lequel la première étape est une étape de prévision et la seconde étape est une étape de mise à jour. Sur la base de l’état du système à un instantt-1, un modèleMfournit une prédiction de l’état du système à un instantt. L’algorithme EnFK utilise les données obtenues à l’instanttpour générer une correction, ce qui donne un vecteur d’état mis à jour.À chaque étape temporelle, l’estimation des paramètres du système peut être obtenue en effectuant une moyenne d’ensemble des composantes correspondantes du vecteur d’état mis à jour.

La figure 1 est un schéma d’un exemple d’un procédé 100 pour implémenter un EnFK dans un module autonome pour un jumeau numérique selon certains aspects de la présente divulgation. Le jumeau numérique peut être un jumeau numérique non adaptatif développé pour des paramètres de modèle fixés. Dans certaines implémentations, le module EnFK autonome peut être un bloc de code de programme, par exemple un micro-service, qui s’exécute conjointement avec un jumeau numérique. Dans certaines implémentations, le module EnFK autonome peut être un élément d’équipement physiquement séparé en communication avec un système informatique qui exécute le jumeau numérique.

En se référant à la figure 1, au bloc 110, le vecteur d’état à l’instant initial t = 0 est construit en utilisant les valeurs des paramètres du jumeau numérique réparties de manière aléatoire autour des meilleures suppositions pour les valeurs estimées du vecteur d’état. Par exemple, le vecteur d’état peut être construit sur la base de données historiques ou d’une estimation analytique. Au bloc 120, le jumeau numérique prédit l’évolution du système à partir d’un instantt _i jusqu’à un instantt _i+1 de la prochaine mesure. Au bloc 130, l’opération du module EnFK autonome compare les prédictions du jumeau numérique aux données mesurées 140 reçues à partir des capteurs, et au bloc 150 génère des paramètres corrigés de jumeau numérique. Les paramètres corrigés de jumeau numérique peuvent être entrés dans le jumeau numérique au bloc 120 à une prochaine étape temporelle et une nouvelle prédiction peut être générée par le jumeau numérique. Ce procédé peut être répété quand de nouvelles mesures sont disponibles en temps réel ou presque en temps réel. Le module EnFK autonome peut être utilisé avec des applications de nature physique différente et avec un nombre quelconque d’entrées de données de capteur et de paramètres de modèle optimisés.

La figure 2 est une vue latérale en coupe d’un exemple d’un système de forage 200 selon certains aspects de la présente divulgation. Un puits de forage du type utilisé pour extraire des hydrocarbures à partir d’une formation peut être créé par forage dans la terre 202 en utilisant le système de forage 200. Le système de forage 200 peut être configuré pour entraîner un ensemble de fond de trou (BHA) 204 positionné ou disposé autrement au fond d’un train de forage 206 se prolongeant dans la terre 202 à partir d’un derrick 208 disposé à la surface 210. Le BHA 204 peut inclure un mécanisme d’orientation pour permettre d’ajuster la direction du forage. Par exemple, le mécanisme d’orientation peut permettre un forage horizontal du puits de forage. Le derrick 208 inclut une tige d’entraînement 212 utilisée pour abaisser et remonter le train de forage 206. Le BHA 204 peut inclure un trépan de forage 214 couplé de manière fonctionnelle à un train d’outils 216, qui peut être déplacé axialement à l’intérieur d’un puits foré 218, en étant attaché au train de forage 206.

Le train d’outils 216 peut inclure un ou plusieurs raccords d’outil 209 qui peuvent inclure en outre des capteurs (non représentés) pour surveiller les conditions dans le puits de forage, par exemple, mais sans s’y limiter, la porosité de la roche, les perméabilités absolue et relative des formations, le diamètre hydraulique effectif, du puits de forage, etc. La combinaison de n’importe quelle structure de support (dans cet exemple, le derrick 208), de n’importe quel moteur, équipement électrique et support pour le train de forage et le train d’outils peut être appelée ici agencement de forage. Des capteurs supplémentaires (non représentés) peuvent être disposés sur l’agencement de forage (par exemple, sur la tête de puits) pour surveiller des paramètres de procédé, par exemple, mais sans s’y limiter, la viscosité, la densité, etc. du fluide de production. Il doit être compris que les paramètres et les conditions mentionnés ci-dessus ne forment pas une liste exhaustive et que d’autres paramètres et conditions peuvent être surveillés sans s’écarter de la portée de la présente divulgation

Lors de l’opération, le trépan de forage 214 pénètre dans la terre 202 et crée ainsi le puits de forage 218. Le BHA 204 permet de commander le trépan de forage 214 lorsqu’il avance dans la terre 202. Un fluide de forage, ou « boue », provenant d’un réservoir à boue 220 peut être pompé en fond de puits en utilisant une pompe à boue 222 alimentée par une source d’énergie adjacente, telle qu’une force motrice ou un moteur 224. Le fluide de forage peut être pompé à partir du réservoir à boue 220, à travers une colonne 226, qui alimente en fluide de forage le train de forage 206 et transporte le fluide de forage vers le trépan de forage 214. Le fluide de forage sort à travers une ou plusieurs buses (non représentées) placées dans le trépan de forage 214 et dans le procédé refroidit le trépan de forage 214. Après sa sortie du trépan de forage 214, le fluide de forage retourne à la surface 210 via l’espace annulaire défini entre le puits 218 et le train de forage 206, et dans le procédé renvoie les déblais de forage et les débris vers la surface. Le mélange de déblais et de fluide de forage passe à travers une conduite d’écoulement 228 et est traité de façon qu’un fluide de forage nettoyé soit renvoyé en fond de puits à travers la colonne 226 une fois de plus. Des échantillons de fluide de forage prélevés dans le réservoir à boue 220 peuvent être analysés pour déterminer les caractéristiques du fluide de forage et les ajustements de la chimie du fluide de forage devant être effectués.

Les capteurs et/ou l’instrumentation associés au fonctionnement du système de forage 200 peuvent être connectés à un dispositif de calcul 240a. Dans diverses implémentations, le dispositif de calcul 240a peut être déployé dans un véhicule de travail, peut être installé de manière permanente avec le système de forage 200, peut être portatif ou peut être situé à distance. Dans certains exemples, le dispositif de calcul 240a peut traiter au moins une partie des données reçues et peut transmettre les données traitées ou non traitées à un dispositif de calcul 240b distant via un réseau câblé ou sans fil 246. Le dispositif de calcul 240b distant peut être hors site, par exemple dans un centre de traitement de données. Le dispositif de calcul 240b distant peut recevoir les données, exécuter des instructions de programme informatique pour analyser les données et communiquer les résultats d’analyse au dispositif de calcul 240a.

Chacun des dispositifs de calcul 240a, 240b peut inclure un processeur interfacé avec un autre matériel via un bus. Une mémoire, qui peut inclure n’importe quel support tangible lisible par ordinateur (et non transitoire) approprié, tel que RAM, ROM, EEPROM ou équivalents, peut incorporer des composantes de programme qui configurent le fonctionnement des dispositifs de calcul 240a, 240b. Dans certains aspects, les dispositifs de calcul 240a, 240b peuvent inclure des composants d’interface d’entrée/sortie (par exemple, un écran, une imprimante, un clavier, une surface tactile et une souris) et un stockage supplémentaire.

Les dispositifs de calcul 240a, 240b peuvent inclure des dispositifs de communication 244a, 244b. Les dispositifs de communication 244a, 244b peuvent représenter un ou plusieurs composants qui facilitent une connexion réseau. Dans l’exemple présenté sur la figure 2, les dispositifs de communication 244a, 244b sont sans fil et peuvent inclure des interfaces sans fil telles que IEEE 802.11, Bluetooth, ou des interfaces radio pour un accès à des réseaux téléphoniques cellulaires (par exemple, un émetteur-récepteur/une antenne pour un accès à un réseau AMRC, GSM, UMTS, ou un autre réseau de communication mobile). Dans certains exemples, les dispositifs de communication 244a, 244b peuvent utiliser des ondes acoustiques, des ondes de surface, des vibrations, des ondes optiques, ou une induction (par exemple, une induction magnétique) pour engager des communications sans fil. Dans d’autres exemples, les dispositifs de communication 244a, 244b peuvent être câblés et peuvent inclure des interfaces telles qu’un Ethernet, USB, IEEE 1394 ou une interface à fibre optique. Les dispositifs de calcul 240a, 240b peuvent recevoir des communications câblées ou sans fil les uns des autres et effectuer une ou plusieurs tâches en fonction des communications.

Un jumeau numérique auto-adaptatif peut être développé pour un procédé de production de pétrole et de gaz en générant un modèle mathématique du procédé et en utilisant les données provenant des capteurs disposés sur l’agencement de forage et/ou sur la chaîne d’outils pour fournir des données permettant un ajustement en temps réel ou presque en temps réel des paramètres d’entrée du modèle. Conformément à des aspects de la présente divulgation, le module EnFK autonome peut comparer les sorties (c’est-à-dire, les prédictions) provenant du jumeau numérique aux données mesurées par les capteurs pour corriger automatiquement les paramètres d’entrée pour le jumeau numérique. Ainsi, les données sont simulées pour ajuster le jumeau numérique sur la base des observations.

Le module EnFK est appelé module autonome car le même algorithme EnFK peut être appliqué à de nombreux modèles différents avec seulement un petit nombre de modifications apportées à l’algorithme EnFK, par exemple en spécifiant un nombre d’entrées (par exemple, des prédictions et des mesures) et de sorties (par exemple, des corrections). Des modifications aux modèles logiciels existants pour les systèmes ou les procédés ne sont pas nécessaires pour utiliser le module EnFK autonome. Le module EnFK autonome peut être un module logiciel, par exemple un micro-service fonctionnant conjointement avec un modèle de système ou de procédé sur le même système informatique ou sur un système informatique séparé, ou un dispositif physique séparé incluant les capacités de traitement de l’EnFK et des capacités de communication pour communiquer avec un système informatique exécutant le modèle de système ou de procédé.

La figure 3 est un schéma fonctionnel illustrant un exemple d’un module EnFK autonome utilisé avec un jumeau numérique pour un procédé de pétrole ou de gaz selon certains aspects de la présente divulgation. En se référant à la figure 3, un module EnFK autonome 310 peut être utilisé pour améliorer les prédictions d’un jumeau numérique 320 développé pour un procédé de pétrole ou de gaz pour, par exemple, prédire une production de pétrole pour une semaine suivante. Le jumeau numérique 320 peut être un modèle logiciel à paramètre fixé existant du procédé de pétrole ou de gaz. Le module EnFK autonome 310 peut être un module logiciel, par exemple un micro-service fonctionnant conjointement avec un modèle sur le même système informatique ou sur un système informatique séparé, ou un dispositif physique séparé incluant les capacités de traitement de l’EnFK et des capacités de communication pour communiquer avec un système informatique exécutant le modèle.

À un instant initial (par exemple, avant que des données de capteur et/ou des prédictions de jumeau numérique soient disponibles), des estimations initiales 330 des paramètres d’entrée pour le jumeau numérique 320 peuvent être entrées dans le module EnFK autonome 310. Les paramètres d’entrée pour le jumeau numérique 320 peuvent être déterminés par les exigences de modélisation du jumeau numérique 320. Le jumeau numérique 320 prédit les mêmes propriétés physiques que celles mesurées par les capteurs. Le module EnFK autonome 310 peut être configuré pour accepter le nombre et le type de paramètres d’entrée (par exemple, des prédictions de jumeau numérique et des données de capteur correspondantes) du jumeau numérique 320. La configuration peut être accomplie, par exemple, en transmettant des paramètres de configuration logicielle (par exemple, le nombre et le type de paramètres d’entrée de modèle) au module EnFK autonome 310 via une interface utilisateur ou selon un autre procédé.

Les estimations initiales 330 peuvent être basées sur des données historiques ou des estimations analytiques. Une précision élevée des estimations initiales 330 n’est pas nécessaire. Des exemples de paramètres d’entrée peuvent être les propriétés de la formation, les propriétés du puits, les propriétés du tuyau, la viscosité des fluides, etc. Il doit être compris que les paramètres d’entrée mentionnés ci-dessus ne forment pas une liste exhaustive et que d’autres paramètres d’entrée peuvent être utilisés sans s’écarter de la portée de la présente divulgation. Le module EnFK autonome 310 peut générer un ensemble initial de paramètres d’entrée pour le jumeau numérique 320 sur la base des estimations initiales 330.

Une simulation peut être effectuée par le jumeau numérique 320 sur la base des estimations initiales 330 et un ensemble de données de prédiction 340 peut être généré. Les données de capteur 350 peuvent être obtenues à partir de l’opération du procédé physique. Par exemple, des données peuvent être reçues à partir de capteurs disposés sur l’agencement de forage qui surveillent les paramètres de procédé et/ou de capteurs qui surveillent les conditions dans le puits de forage. Les données de prédiction 340 et les données de capteur 350 peuvent être entrées dans le module EnFK autonome 310. Le module EnFK autonome 310 peut comparer chaque élément des données de prédiction 340 à un élément correspondant de données de capteur 350 (c’est-à-dire, une mesure d’un paramètre physique et une prédiction du même paramètre physique).

Sur la base de la comparaison des données de prédiction 340 provenant du jumeau numérique 320 et des données de capteur 350, le module EnFK autonome 310 peut générer des corrections 360 apportées aux paramètres d’entrée pour le jumeau numérique 320. Par exemple, des valeurs pour des paramètres d’entrée individuels peuvent être augmentées ou diminuées en fonction des résultats de la comparaison. Les données de prédiction 340 générées par la suite par le jumeau numérique peuvent être modifiées sur la base des corrections de paramètres d’entrée 360 quand les paramètres d’entrée corrigés sont traités par le jumeau numérique. Les données de capteur 350 peuvent être transmises en continu et reçues en temps réel ou presque en temps réel, par exemple à chaque dixième de seconde ou une autre période de temps, et le module EnFK autonome 310 peut générer des corrections 360 apportées aux paramètres d’entrée à chaque fois que de nouvelles données de capteur 350 sont reçues. Dans certaines implémentations, des données historiques ainsi que des données de l’instant peuvent être utilisées pour améliorer la précision du jumeau numérique. Dans de tels cas, les données du capteur de l’instant peuvent avoir plus de poids.

La figure 4 est un schéma fonctionnel d’un exemple d’un système informatique 400 pour implémenter divers exemples selon certains aspects de la présente divulgation. Dans certains exemples, les composants représentés sur la figure 4 (par exemple, le dispositif de calcul 240a, la source d’énergie 420, et le dispositif de communication 244a) peuvent être intégrés dans une unique structure. Par exemple, les composants peuvent être contenus à l’intérieur d’une seule enceinte. Dans d’autres exemples, les composants représentés sur la figure 4 peuvent être répartis (par exemple, dans des enceintes séparées) et en communication électrique les uns avec les autres.

Le système 400 inclut un dispositif de calcul, par exemple, le dispositif de calcul 240a. Le dispositif de calcul 240a peut comprendre un processeur 404, une mémoire 407 et un bus 406. Le processeur 404 peut exécuter une ou plusieurs opérations pour exécuter un jumeau numérique et/ou pour exécuter des opérations du module EnFK autonome incluant un algorithme EnFK. Le processeur 404 peut exécuter des instructions stockées dans la mémoire 407 pour effectuer les opérations. Le processeur 404 peut inclure un dispositif de traitement ou de multiples dispositifs de traitement. Des exemples non limitatifs de processeur 404 incluent un circuit intégré prédiffusé programmable (« FPGA »), un circuit intégré à application spécifique (« ASIC »), un micro-processeur, etc.

Le processeur 404 peut être couplé en communication à la mémoire 407 via le bus 406. La mémoire non volatile 407 peut inclure n’importe quel type de dispositif de mémoire qui conserve des informations stockées quand il n’est pas alimenté en énergie. Des exemples non limitatifs de mémoire 407 incluent une mémoire morte effaçable et programmable électriquement (« EEPROM »), une mémoire flash, ou n’importe quel autre type de mémoire non volatile. Dans certains exemples, au moins une partie de la mémoire 407 peut inclure un support à partir duquel le processeur 404 peut lire des instructions. Un support lisible par ordinateur peut inclure des dispositifs de stockage électroniques, optiques, magnétiques, ou autres capables de fournir au processeur 404 des instructions lisibles par ordinateur ou un autre code de programme. Des exemples non limitatifs d’un support lisible par ordinateur incluent (mais sans s’y limiter) un ou plusieurs disques magnétiques, une ou plusieurs puces mémoires, une ROM, une mémoire vive (« RAM »), un ASIC, un processeur configuré, un stockage optique, ou un n’importe quel autre support à partir duquel un processeur informatique peut lire des instructions. Les instructions peuvent inclure des instructions spécifiques d’un processeur générées par un programme de compilation ou un programme d’interprétation à partir d’un code écrit dans n’importe quel langage de programmation informatique approprié, notamment, par exemple, C, C++, C#, etc.

Dans certains exemples, la mémoire 407 peut stocker des instructions de programme informatique 410 pour effectuer des opérations de collecte de données de capteur et d’exécution d’un jumeau numérique, par exemple, mais sans s’y limiter, tout ou partie des opérations décrites par rapport aux figures 1 et 3. Ces instructions 410 peuvent également être utilisables pour initier l’exécution des opérations du module EnFK autonome 412, notamment un algorithme EnFK qui génère des corrections apportées aux paramètres d’entrée pour le jumeau numérique. Les instructions de programme informatique 410 peuvent également afficher les valeurs de correction générées et/ou transmettre ces valeurs à d’autres systèmes en utilisant le dispositif de communication 244a, et gérer la commande de toute signalisation requise.

Le module EnFK 412 peut être un module EnFK autonome fonctionnant comme un micro-service, par exemple une application plus petite pour exécuter les opérations du module EnFK autonome et communiquer avec le jumeau numérique. Le module EnFK autonome 412 peut comparer les prédictions générées par le jumeau numérique aux données de mesure transférées reçues à partir des capteurs surveillant un procédé physique et générer des corrections aux paramètres d’entrée pour le jumeau numérique. Le module EnFK autonome 412 peut prendre en tant qu’entrée la prédiction provenant du jumeau numérique et les données de mesure des mêmes paramètres/quantités que la prédiction (par exemple, un taux de production, une composition de fluide, etc.) et comparer les prédictions du jumeau numérique à leurs mesures correspondantes pour générer des corrections. Le module EnFK autonome 412 peut fonctionner en temps réel ou presque en temps réel, en recevant une nouvelle entrée et en générant une nouvelle correction, par exemple, tous les dixièmes de seconde ou une autre période de temps.

Le système 400 peut inclure une source d’énergie 420. La source d’énergie 420 peut être en communication électrique avec le dispositif de calcul 240a et le dispositif de communication 244a. Dans certains exemples, la source d’énergie 420 peut inclure une batterie ou un câble électrique (par exemple, une ligne câblée). Dans certains exemples, la source d’énergie 420 peut inclure un générateur de signal CA. Le dispositif de calcul 240a peut utiliser la source d’énergie 420 pour appliquer un signal d’émission à l’antenne 428 afin de transmettre des données de capteur et/ou des corrections de paramètres d’entrée de jumeau numérique à d’autres systèmes. Par exemple, le dispositif de calcul 240a peut amener la source d’énergie 420 à appliquer une tension avec une fréquence dans une plage de fréquences spécifique à l’antenne 428. Cela peut amener l’antenne 428 à générer une transmission sans fil. Dans d’autres exemples, le dispositif de calcul 240a plutôt que la source d’énergie 420, peut appliquer le signal d’émission à l’antenne 428 pour générer la transmission sans fil.

Dans certains exemples, une partie du dispositif de communication 244a peut être implémentée dans un logiciel. Par exemple, le dispositif de communication 244a peut inclure des instructions supplémentaires stockées dans une mémoire 407 pour commander les fonctions du dispositif de communication 244a. Le dispositif de communication 244a peut recevoir des signaux provenant de dispositifs distants et transmettre des données à des dispositifs distants (par exemple, le système informatique distant 240b de la figure 2). Par exemple, le dispositif de communication 244a peut transmettre des communications sans fil qui sont modulées par des données via l’antenne 428. Dans certains exemples, le dispositif de communication 244a peut recevoir des signaux (par exemple, associés à des données à transmettre) provenant du processeur 404 et amplifier, filtrer, moduler, décaler en fréquence et manipuler autrement les signaux. Dans certains exemples, le dispositif de communication 244a peut transmettre les signaux manipulés à l’antenne 428. L’antenne 428 peut recevoir les signaux manipulés et générer en réponse des communications sans fil qui transportent les données.

Le système informatique 400 peut recevoir une entrée du ou des capteurs 430 utilisables pour détecter diverses caractéristiques de procédé. Le système informatique 400, dans cet exemple, inclut également une interface d’entrée/sortie 432. L’interface d’entrée/sortie 432 peut se connecter à un clavier, un dispositif de pointage, un affichage, et d’autres dispositifs d’entrée/sortie d’ordinateur. Un opérateur peut fournir une entrée en utilisant l’interface d’entrée/sortie 432. Les données de capteur ou d’autres données associées au fonctionnement du système peuvent également être affichées pour un opérateur par l’intermédiaire d’un affichage connecté à l’interface d’entrée/sortie 432 ou faisant partie de celle-ci.

La figure 5 est un schéma fonctionnel d’un autre exemple d’un système informatique 500 pour implémenter divers exemples selon certains aspects de la présente divulgation. L’exemple de système informatique de la figure 5 peut inclure des éléments similaires qui effectuent des fonctions similaires à celles des éléments de la figure 4 ; par conséquent, leurs descriptions ne seront pas répétées ici. En se référant à la figure 5, la mémoire 407 peut stocker des instructions de programme informatique 410 pour effectuer des opérations de collecte de données de capteur et d’exécution d’un jumeau numérique, par exemple, mais sans s’y limiter, tout ou partie des opérations décrites par rapport aux figures 1 et 3. Le module EnFK autonome 512 peut être un module matériel physiquement séparé dans une enceinte autonome connectée électriquement au dispositif de calcul 240a.

Le module EnFK autonome 512 peut être configuré pour une communication câblée ou sans fil avec le système informatique exécutant le jumeau numérique. Le module EnFK autonome 512 peut comparer les prédictions générées par le jumeau numérique aux données de mesure transférées reçues à partir des capteurs surveillant un procédé physique et générer des corrections aux paramètres d’entrée pour le jumeau numérique. Le module EnFK autonome 512 peut prendre en tant qu’entrée la prédiction provenant du jumeau numérique et les données de mesure des mêmes paramètres/quantités que la prédiction (par exemple, un taux de production, une composition de fluide, etc.) et comparer les prédictions du jumeau numérique à leurs mesures correspondantes pour générer des corrections pour les paramètres. Le module EnFK autonome 512 peut fonctionner en temps réel ou presque en temps réel, en recevant une nouvelle entrée et en générant une nouvelle correction, par exemple, tous les dixièmes de seconde ou une autre période de temps.

La figure 6 est un schéma fonctionnel d’un exemple d’un module EnFK 600 implémenté dans une enceinte séparée selon certains aspects de la présente divulgation. Le module EnFK 600 peut inclure un processeur 610, un bus 620, un module de communication 630 et une mémoire 640. Dans certains exemples, les composants représentés sur la figure 6 (par exemple, le processeur 610, le bus 620, le module de communication 630 et la mémoire 640) peuvent être intégrés dans une unique structure. Par exemple, les composants peuvent être à l’intérieur d’une unique enceinte 605. L’enceinte peut inclure des connecteurs électriques 607. Les connecteurs électriques 607 peuvent fournir des connexions électriques entre le module EnFK 600 et des dispositifs externes, par exemple, mais sans s’y limiter, des capteurs, un système informatique exécutant un jumeau numérique, d’autres systèmes informatiques, etc. Dans d’autres exemples, les composants représentés sur la figure 6 peuvent être répartis (par exemple, dans des enceintes séparées) et peuvent être en communication électrique les uns avec les autres.

Le processeur 610 peut exécuter une ou plusieurs opérations pour implémenter un module EnFK autonome selon certains exemples de la présente divulgation pour une utilisation avec un jumeau numérique. Le processeur 610 peut exécuter des instructions stockées dans la mémoire 640 pour effectuer les opérations. La mémoire 640 peut stocker d’autres données, par exemple, mais sans s’y limiter, des données obtenues à partir de capteurs. Le processeur 610 peut inclure un dispositif de traitement ou de multiples dispositifs de traitement. Des exemples non limitatifs de processeur 610 incluent un circuit intégré prédiffusé programmable (« FPGA »), un circuit intégré à application spécifique (« ASIC »), un micro-processeur, etc.

Le processeur 610 peut être couplé en communication à la mémoire 640 via le bus 620. La mémoire non volatile 640 peut inclure n’importe quel type de dispositif de mémoire qui conserve des informations stockées quand il n’est pas alimenté en énergie. Des exemples non limitatifs de mémoire 640 incluent une mémoire morte effaçable et programmable électriquement (« EEPROM »), une mémoire flash, ou n’importe quel autre type de mémoire non volatile.

Dans certains exemples, au moins une partie de la mémoire 640 peut inclure un support à partir duquel le processeur 610 peut lire des instructions. Un support lisible par ordinateur peut inclure des dispositifs de stockage électroniques, optiques, magnétiques, ou autres capables de fournir au processeur 610 des instructions lisibles par ordinateur ou d’autres codes de programme. Des exemples non limitatifs d’un support lisible par ordinateur incluent (mais sans s’y limiter) un ou plusieurs disques magnétiques, une ou plusieurs puces mémoires, une ROM, une mémoire vive (« RAM »), un ASIC, un processeur configuré, un stockage optique, ou un n’importe quel autre support à partir duquel un processeur informatique peut lire des instructions. Les instructions peuvent inclure des instructions spécifiques d’un processeur générées par un programme de compilation ou un programme d’interprétation à partir d’un code écrit dans n’importe quel langage de programmation informatique approprié, notamment, par exemple, C, C++, C#, etc.

Le module de communication 630 peut inclure un port de communication 632 et un module de communication sans fil 636. Le port de communication 632 peut être utilisé pour communiquer avec les systèmes ou dispositifs externes, tels qu’un système informatique externe et/ou des capteurs collectant des données à partir d’un environnement de forage/traitement de pétrole et de gaz, par exemple via les connecteurs électriques 607, et peut inclure des interfaces telles qu’Ethernet, USB, IEEE 1394, ou une interface à fibres optiques. Dans certaines implémentations, le module de communication 630 peut inclure une interface série 634. L’interface série 634 peut recevoir des données de capteur et des prédictions de modèle de jumeau numérique provenant d’un dispositif de calcul, par exemple le dispositif de calcul 240a.

Dans certaines implémentations, le jumeau numérique peut s’exécuter dans le cloud et les prédictions de modèle de jumeau numérique peuvent être reçues par le dispositif de calcul 240a et transmises au module EnFK 600 via l’interface série 634. De manière similaire, des corrections pour les paramètres d’entrée du jumeau numérique générées par le processeur 610 du module EnFK 600 peuvent être communiquées au dispositif de calcul 240a via l’interface série 634 et transmises au cloud par le dispositif de calcul 240a. Les données de capteur et les données de prédiction de jumeau numérique reçues par le module de communication 630 peuvent être transmises à la mémoire 640 via le bus 620.

Le module de communication sans fil 636 peut inclure des interfaces sans fil telles que IEEE 802.11, Bluetooth, ou des interfaces radio pour un accès à des réseaux téléphoniques cellulaires (par exemple, un émetteur-récepteur/une antenne pour un accès à un réseau AMRC, GSM, UMTS, ou un autre réseau de communication mobile). Le module de communication sans fil 636 peut être configuré pour communiquer avec un réseau, par exemple le réseau 246. Par exemple, dans certaines implémentations, le jumeau numérique peut s’exécuter dans le cloud et le module EnFK 600 peut recevoir des données sorties du jumeau numérique et transmettre des corrections pour les paramètres d’entrée du jumeau numérique via le module de communication sans fil 636.

Le processeur 610 peut générer des corrections pour les paramètres d’entrée du jumeau numérique et transmettre les corrections au dispositif de calcul 240a via le module de communication 630. Par exemple, le processeur 610 du module EnFK autonome 600 peut prendre en tant qu’entrée la prédiction provenant du jumeau numérique et les données de mesure transférées des mêmes paramètres/quantités que la prédiction (par exemple, un taux de production, une composition de fluide, etc.) reçues via le module de communication 630 et comparer les prédictions du jumeau numérique à leurs mesures correspondantes pour générer des corrections. Le module EnFK autonome 600 peut fonctionner en temps réel ou presque en temps réel, en recevant une nouvelle entrée et en générant une nouvelle correction, par exemple, tous les dixièmes de seconde ou une autre période de temps.

La mémoire 640 peut stocker n’importe quelles données de capteur sous forme de données stockées 644 pour implémenter certains exemples. La mémoire 640 peut inclure le code de programme 642 pour implémenter un EnFK pouvant être exécuté pour amener le dispositif de calcul à effectuer des opérations pour implémenter un jumeau numérique selon divers exemples de la présente divulgation.

Selon divers aspects de la présente divulgation, le jumeau numérique peut être exécuté sur un système informatique incluant une station de travail ou un ordinateur portable, ou sur un système informatique à usage spécifique conçu pour recevoir des données provenant de l’agencement de forage, ou peut être exécuté sur un système informatique dans le cloud. D’autres variations pour l’exécution du jumeau numérique peuvent être reconnues. Les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées en tant que micro-service sur le même système informatique que celui qui exécute le jumeau numérique ou sur un système informatique séparé (par exemple, une station de travail, un ordinateur portable ou un système informatique à usage spécifique). Quand le jumeau numérique est exécuté sur un système informatique dans le cloud, les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées sur une station de travail, un ordinateur portable ou un système informatique à usage spécifique, et les corrections générées envoyées au cloud. Dans certaines implémentations, le module EnFK autonome peut être configuré dans une enceinte physiquement séparée du système informatique exécutant le jumeau numérique et configuré pour communiquer avec les capteurs et avec le jumeau numérique.

La figure 7 est un schéma d’un procédé 700 pour implémenter un jumeau numérique auto-adaptatif selon certains aspects de la présente divulgation. En se référant à la figure 7, au bloc 710, un jumeau numérique peut être développé pour un environnement fixé. Par exemple, le jumeau numérique peut être un jumeau numérique à paramètre constant et peut être développé pour modéliser un procédé de récupération de pétrole ou de gaz. Au bloc 720, un module EnFK autonome peut être ajouté pour fonctionner avec le jumeau numérique. Par exemple, les opérations du module EnFK autonome peuvent être un micro-service s’exécutant simultanément sur le même système informatique qui exécute le jumeau numérique, un système informatique séparé en communication avec le système informatique exécutant le jumeau numérique, ou le module EnFK autonome peut être logé dans une enceinte séparée et en communication câblée ou sans fil avec le système informatique exécutant le jumeau numérique.

Au bloc 730, le module EnFK autonome peut recevoir des données de mesure en continu et des données de prédiction. Par exemple, les données de mesure en continu peuvent être reçues à partir de multiples capteurs qui mesurent des paramètres physiques du procédé de récupération de pétrole ou de gaz. Les données de prédiction peuvent être des paramètres de procédé prédits sortis à partir de l’exécution du jumeau numérique. Au bloc 740, les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction provenant du jumeau numérique. Par exemple, les opérations du module EnFK autonome peuvent mettre en corrélation les données de mesure en continu reçues depuis chacun des multiples capteurs mesurant un paramètre de procédé différent avec les données de prédiction reçues depuis le jumeau numérique pour le même paramètre de procédé.

Au bloc 750, des corrections aux paramètres de procédé entrés dans le jumeau numérique peuvent être déterminées. Les données de mesure en continu et les données de prédiction pour chaque paramètre de procédé peuvent être comparées. Le résultat de l’exécution des opérations du module EnFK autonome peut être des corrections apportées aux paramètres de procédé. Au bloc 760, les corrections apportées aux paramètres de procédé peuvent être communiquées au jumeau numérique. Par exemple, les corrections apportées au paramètre de procédé peuvent être communiquées au système informatique exécutant le jumeau numérique. Dans certaines implémentations, les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées en tant que micro-service sur le même système informatique que celui qui exécute le jumeau numérique. Dans certaines implémentations, les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées sur un système informatique séparé en communication avec le système informatique exécutant le jumeau numérique. Dans certaines implémentations, les opérations du module EnFK autonome peuvent être exécutées dans un boîtier séparé en communication avec le système informatique exécutant le jumeau numérique.

Au bloc 770, le jumeau numérique peut être utilisé pour exécuter un procédé de récupération de pétrole ou de gaz. Par exemple, les corrections apportées aux paramètres de procédé peuvent être utilisées comme paramètres d’entrée pour le jumeau numérique afin d’adapter les exécutions ultérieures du jumeau numérique aux mesures de paramètres physiques de procédé. Les prédictions de paramètre de procédé générées par le jumeau numérique peuvent être utilisées pour exécuter le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

Les procédés de la figure 7 peuvent être stockés sur un support non transitoire lisible par ordinateur, par exemple, mais sans s’y limiter, la mémoire 407 ou un autre support non transitoire lisible par ordinateur connu de l’homme du métier, sur lequel est stocké un programme incluant des instructions exécutables par ordinateur permettant à un processeur, à un ordinateur ou à un autre dispositif programmable d’exécuter les opérations des procédés.

Il doit être compris que les étapes spécifiques illustrées sur la figure 7 fournissent un procédé particulier pour implémenter un jumeau numérique auto-adaptatif selon un exemple de la présente divulgation. D’autres séquences d’étapes peuvent également être mises en œuvre selon des exemples alternatifs. Par exemple, des exemples alternatifs de la présente divulgation peuvent mettre en œuvre les étapes décrites ci-dessus dans un ordre différent. De plus, les étapes individuelles illustrées sur la figure 7 peuvent inclure plusieurs sous-étapes pouvant être mises en œuvre selon diverses séquences appropriées à l’étape individuelle. De plus, des étapes supplémentaires peuvent être ajoutées ou supprimées en fonction des applications particulières. De nombreuses variations, modifications et alternatives peuvent être reconnues.

Bien que les exemples ci-dessus du module EnFK autonome aient été décrits par rapport à un jumeau numérique pour un procédé de pétrole ou de gaz, le module EnFK autonome peut être utilisé avec divers modèles logiciels sans s’écarter de la portée de la présente divulgation.

Dans certains aspects, un système et un procédé permettant de déterminer les caractéristiques d’un fluide de forage sont fournis selon un ou plusieurs des exemples suivants. Telle qu’utilisée ci-dessous, toute référence à une série d’exemples doit être comprise comme une référence à chacun de ces exemples de manière disjonctive (par exemple, « Exemples 1-4 » signifie « Exemples 1, 2, 3, ou 4 »).

L’exemple 1 est un jumeau numérique auto-adaptatif d’un environnement de puits de forage de pétrole et de gaz, le jumeau numérique auto-adaptatif incluant un jumeau numérique développé en utilisant des paramètres constants pour un environnement fixé, le jumeau numérique étant utilisable pour modéliser un procédé de récupération de pétrole ou de gaz ; et un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnFKK) autonome, le module EnFK autonome étant configuré pour effectuer des opérations incluant : la réception de données de mesure en continu provenant de multiples capteurs mesurant de multiples paramètres du procédé de récupération de pétrole ou de gaz ; la réception de données de prédiction provenant du jumeau numérique ; la génération de corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique par l’exécution d’un algorithme EnFK en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction ; la communication des corrections de paramètre d’entrée au jumeau numérique pour provoquer l’adaptation de prédictions de sortie du jumeau numérique aux données de capteur ; et la génération d’une modification d’un paramètre opérationnel du procédé de récupération de pétrole ou de gaz sur la base des prédictions de sortie adaptées.

L’exemple 2 est le jumeau numérique auto-adaptatif de l’exemple 1, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 3 est le jumeau numérique auto-adaptatif de l’exemple 1 ou 2, dans lequel la modification inclut un ajustement d’une direction de forage dans un puits de forage pour le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 4 est le jumeau numérique auto-adaptatif des exemples 1 à 3, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’un fluide de forage pour une opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 5 est le jumeau numérique auto-adaptatif des exemples 1 à 4, dans lequel l’algorithme EnFK peut être exécuté par le module EnFK autonome sur le même système informatique que celui sur lequel le jumeau numérique peut être exécuté ou sur un système informatique séparé configuré pour communiquer avec le système informatique sur lequel le jumeau numérique peut être exécuté.

L’exemple 6 est le jumeau numérique auto-adaptatif des exemples 1 à 5, dans lequel le module EnFK autonome est utilisable pour : mettre en corrélation les données de mesure en continu reçues à partir de chacun des multiples capteurs utilisables pour mesurer différents paramètres de procédé du procédé de récupération de pétrole ou de gaz avec les données de prédiction reçues à partir du jumeau numérique pour des paramètres de procédé correspondants, comparer les données de prédiction et les données de mesure corrélées pour un même paramètre de procédé, et générer les corrections de paramètre d’entrée sur la base d’un résultat de comparaison des données de prédiction et des données de mesure corrélées.

L’exemple 7 est un procédé implémenté par ordinateur incluant la création d’un jumeau numérique auto-adaptatif d’un environnement de puits de forage de pétrole ou de gaz, dans lequel la création du jumeau numérique auto-adaptatif inclut : l’incorporation d’un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnFK) autonome avec un jumeau numérique à paramètre constant développé pour un environnement fixé, la réception, par le module EnFK autonome, de données de mesure en continu provenant de multiples capteurs et de données de prédiction provenant du jumeau numérique, la génération de corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique par l’exécution d’un algorithme EnFK avec le module EnFK autonome en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction provenant du jumeau numérique, et la communication des corrections de paramètre d’entrée au jumeau numérique à paramètre constant pour générer des données de prédiction ultérieures modifiées sur la base des corrections de paramètre d’entrée ; et l’utilisation des données de prédiction ultérieures pour appliquer une modification à un paramètre opérationnel d’un procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 8 est le procédé implémenté par ordinateur de l’exemple 7, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 9 est le procédé implémenté par ordinateur de l’exemple 7 ou 8, dans lequel la modification inclut un ajustement d’une direction de forage dans un puits de forage pour le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 10 est le procédé implémenté par ordinateur des exemples 7 à 9, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’un fluide de forage pour une opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 11 est le procédé implémenté par ordinateur des exemples 7 à 10, dans lequel le module EnFK autonome met en corrélation les données de mesure en continu reçues à partir de chacun des multiples capteurs mesurant différents paramètres de procédé du procédé de récupération de pétrole ou de gaz avec les données de prédiction reçues à partir du jumeau numérique pour un paramètre de procédé correspondant, compare les données de prédiction et les données de mesure corrélées pour un même paramètre de procédé, et génère les corrections de paramètre d’entrée sur la base d’un résultat de comparaison des données de prédiction et des données de mesure corrélées.

L’exemple 12 est le procédé implémenté par ordinateur des exemples 7 à 11, dans lequel les opérations du module EnFK autonome s’exécutent en même temps sur un même système informatique exécutant le jumeau numérique ou sur un système informatique séparé en communication avec un système informatique exécutant le jumeau numérique.

L’exemple 13 est le procédé implémenté par ordinateur des exemples 7 à 12, dans lequel un code de programme pour exécuter les opérations du module EnFK autonome est stocké sur un support non transitoire lisible par ordinateur.

L’exemple 14 est un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnFKK) autonome incluant une mémoire non transitoire lisible par ordinateur configurée pour stocker des instructions pour exécuter un algorithme EnFK ; un module de communication configuré pour communiquer avec de multiples capteurs et un jumeau numérique d’un environnement de puits de forage de pétrole ou de gaz, les multiples capteurs étant configurés pour mesurer de multiples paramètres de procédé d’un procédé de récupération de pétrole ou de gaz, et le jumeau numérique étant configuré pour modéliser le procédé de récupération de pétrole ou de gaz et pour sortir des données de prédiction des multiples paramètres de procédé, le jumeau numérique pouvant être exécuté sur un système informatique séparé ; et un processeur configuré pour communiquer avec la mémoire et le module de communication, le processeur étant configuré en outre pour exécuter des instructions pour effectuer des opérations incluant : la réception de données de mesure en continu provenant des multiples capteurs ; la réception des données de prédiction provenant du jumeau numérique ; la génération de corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique par l’exécution de l’algorithme EnFK en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction ; la communication des corrections de paramètre d’entrée au jumeau numérique pour générer des données de prédiction ultérieures modifiées sur la base des corrections de paramètre d’entrée ; et la génération d’une modification d’un paramètre opérationnel du procédé de récupération de pétrole ou de gaz sur la base des prédictions de prédiction ultérieures.

L’exemple 15 est le module EnFK autonome de l’exemple 14, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 16 est le module EnFK autonome de l’exemple 14 ou 15, dans lequel la modification inclut un ajustement d’une direction de forage dans un puits de forage pour le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 17 est le module EnFK autonome des exemples 14 à 16, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’un fluide de forage pour une opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.

L’exemple 18 est le module EnFK autonome des exemples 14 à 17, incluant en outre une enceinte configurée pour enfermer la mémoire, le module de communication et le processeur, le module de communication incluant un module de communication câblé, l’enceinte incluant des connecteurs électriques configurés pour connecter le module de communication câblé du module EnFK autonome aux multiples capteurs et au jumeau numérique, le jumeau numérique pouvant être exécuté sur un système informatique séparé de celui du jumeau numérique.

L’exemple 19 est le module EnFK autonome des exemples 14 à 18, incluant en outre une enceinte configurée pour enfermer la mémoire, le processeur et le module de communication, le module de communication incluant un module de communication sans fil configuré pour connecter sans fil le module EnFK autonome aux multiples capteurs et au jumeau numérique, le jumeau numérique pouvant être exécuté sur un système informatique séparé de celui du jumeau numérique.

L’exemple 20 est le module EnFK autonome des exemples 14 à 19, dans lequel le processeur est utilisable pour : mettre en corrélation les données de mesure en continu reçues à partir de chacun des multiples capteurs utilisables pour mesurer différents paramètres de procédé du procédé de récupération de pétrole ou de gaz avec les données de prédiction reçues à partir du jumeau numérique pour des paramètres de procédé correspondants, comparer les données de prédiction et les données de mesure corrélées pour un même paramètre de procédé, et générer les corrections de paramètre d’entrée sur la base d’un résultat de comparaison des données de prédiction et des données de mesure corrélées.

La description précédente des exemples, incluant des exemples illustrés, a été présentée uniquement à des fins d’illustration et de description et n’est pas destinée à être exhaustive ou à limiter l’objet aux formes précises divulguées. De nombreuses modifications, combinaisons, adaptations, utilisations, et installations de ceux-ci seront apparentes à l’homme du métier sans s’écarter de la portée de la présente divulgation. Les exemples illustratifs décrits ci-dessus sont donnés afin de présenter au lecteur l’objet général décrit dans le présent document et ils ne sont pas destinés à limiter la portée des concepts divulgués.

Claims

Jumeau numérique auto-adaptatif d’un environnement de puits de forage de pétrole et de gaz, le jumeau numérique auto-adaptatif comprenant :
un jumeau numérique développé en utilisant des paramètres constants pour un environnement fixé, le jumeau numérique étant utilisable pour modéliser un procédé de récupération de pétrole ou de gaz ; et
un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnKF) autonome ; et
un système informatique comprenant un dispositif informatique du type ayant une mémoire lisible par ordinateur configurée pour stocker des instructions pour exécuter un algorithme EnKF, un module de communication configuré pour communiquer avec de multiples capteurs mesurant de multiples paramètres du procédé d’un procédé de récupération de pétrole ou de gaz et du jumeau numérique, et un processeur configuré pour communiquer avec la mémoire et le module de communication, dans lequel la mémoire lisible par ordinateur stocke des instructions configurées de telle manière que, lorsqu’elles sont exécutées par le processeur, elles font en sorte que le module EnKF autonome effectuer des opérations incluant :
la réception de données de mesure en continu provenant desdits multiples capteurs;
la réception de données de prédiction provenant du jumeau numérique ;
la génération de corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique par l’exécution d’un algorithme EnKF en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction ;
la communication des corrections de paramètre d’entrée au jumeau numérique pour provoquer l’adaptation de prédictions de sortie du jumeau numérique aux données de capteur ; et
la génération d’une modification d’un paramètre opérationnel du procédé de récupération de pétrole ou de gaz sur la base des prédictions de sortie adaptées.
2. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1, dans lequel les instructions sont en outre configurées pour faire en sorte que la modification inclue une modification d’un paramètre d’opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
3. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les instructions sont en outre configurées pour faire en sorte que la modification inclut un ajustement d’une direction de forage dans un puits de forage pour le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
4. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les instructions sont en outre configurées pour faire en sorte que la modification inclut une modification d’un paramètre d’un fluide de forage pour une opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
5. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1, dans lequel le système informatique exécutant le module autonome EnKF pour effectuer l’algorithme EnKF est le même système informatique que celui sur lequel le jumeau numérique peut être exécuté dans lequel le système informatique exécutant le module EnKF autonome pour exécuter l'algorithme EnKF est configuré pour communiquer avec une seconde système informatique sur lequel le jumeau numérique peut être exécuté dans lequel le second système informatique est séparé du système informatique exécutant le module EnKF autonome pour exécuter l'algorithme EnKF.
6. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1 ou 5, dans lequel les instructions sont en outre configurées de manière à amener le module EnKF autonome à effectuer des opérations:
mettre en corrélation les données de mesure en continu reçues à partir de chacun des multiples capteurs utilisables pour mesurer différents paramètres de procédé du procédé de récupération de pétrole ou de gaz avec les données de prédiction reçues à partir du jumeau numérique pour des paramètres de procédé correspondants,
comparer les données de prédiction et les données de mesure corrélées pour un même paramètre de procédé, et
générer les corrections de paramètre d’entrée sur la base d’un résultat de comparaison des données de prédiction et des données de mesure corrélées.
7. Procédé implémenté par ordinateur comprenant :
la création d’un jumeau numérique auto-adaptatif d’un environnement de puits de forage de pétrole ou de gaz, dans lequel la création du jumeau numérique auto-adaptatif inclut :
l’incorporation d’un module de filtre de Kalman d’ensemble (EnKF) autonome avec un jumeau numérique à paramètre constant développé pour un environnement fixé,
la réception, par le module EnKF autonome, de données de mesure en continu provenant de multiples capteurs et de données de prédiction provenant du jumeau numérique,
la génération de corrections de paramètre d’entrée pour le jumeau numérique par l’exécution d’un algorithme EnKF avec le module EnKF autonome en utilisant les données de mesure en continu et les données de prédiction provenant du jumeau numérique ; et
la communication des corrections de paramètre d’entrée au jumeau numérique à paramètre constant pour générer des données de prédiction ultérieures modifiées sur la base des corrections de paramètre d’entrée ; et
l’utilisation des données de prédiction ultérieures pour appliquer une modification à un paramètre opérationnel d’un procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
8. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
9. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la modification inclut un ajustement d’une direction de forage dans un puits de forage pour le procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
10. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la modification inclut une modification d’un paramètre d’un fluide de forage pour une opération de forage du procédé de récupération de pétrole ou de gaz.
11. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7, dans lequel le module EnKF autonome :
met en corrélation les données de mesure en continu reçues à partir de chacun des multiples capteurs mesurant différents paramètres de procédé du procédé de récupération de pétrole ou de gaz avec les données de prédiction reçues à partir du jumeau numérique pour un paramètre de procédé correspondant,
compare les données de prédiction et les données de mesure corrélées pour un même paramètre de procédé, et
génère les corrections de paramètre d’entrée sur la base d’un résultat de comparaison des données de prédiction et des données de mesure corrélées.
12. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7 ou 11, dans lequel les opérations du module EnKF autonome s’exécutent en même temps sur un même système informatique exécutant le jumeau numérique ou sur un système informatique séparé en communication avec un système informatique exécutant le jumeau numérique.
13. Procédé implémenté par ordinateur selon la revendication 7 ou 11, dans lequel un code de programme pour exécuter les opérations du module EnKF autonome est stocké sur un support lisible par ordinateur.
14. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1, comprenant en outre :
une enceinte configurée pour enfermer le module EnKF autonome, le module EnKF autonome comprenant le système informatique de la revendication 1;
dans lequel le module de communication inclut un module de communication câblé, l’enceinte incluant des connecteurs électriques configurés pour connecter le module de communication câblé du module EnKF autonome aux multiples capteurs et au jumeau numérique, le module EnKF autonome pouvant être exécuté sur un système informatique séparé de celui du jumeau numérique.
15. Jumeau numérique auto-adaptatif selon la revendication 1, comprenant en outre :
une enceinte configurée pour enfermer le module EnKF autonome, le module EnKF autonome comprenant le système informatique de la revendication 1;
dans lequel le module de communication inclut un module de communication sans fil configuré pour connecter sans fil le module EnKF autonome aux multiples capteurs et au jumeau numérique, le module EnKF autonome pouvant être exécuté sur un système informatique séparé de celui du jumeau numérique.