RU2571470C2 - Method of neural network analysis of telemetry data for well stock - Google Patents
Method of neural network analysis of telemetry data for well stock Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571470C2 RU2571470C2 RU2013147575/03A RU2013147575A RU2571470C2 RU 2571470 C2 RU2571470 C2 RU 2571470C2 RU 2013147575/03 A RU2013147575/03 A RU 2013147575/03A RU 2013147575 A RU2013147575 A RU 2013147575A RU 2571470 C2 RU2571470 C2 RU 2571470C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wells
- neural network
- data
- nodes
- som
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 238000013528 artificial neural network Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000012549 training Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 claims 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 10
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 210000002569 neuron Anatomy 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Feedback Control In General (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
Description
Способ нейросетевого анализа данных телеметрии по фонду скважин относится к нефтедобывающей отрасли, а именно к способам мониторинга процессов добычи и поддержания пластового давления (ППД) на основе обработки данных телеметрии нейросетевым алгоритмом с целью обнаружения явления взаимовлияния скважин. Техническим результатом является появление нового способа выявления взаимовлияния скважин на основе нейросетевого анализа данных о расходах жидкости на добывающих скважинах и скважинах системы ППД.The method of neural network analysis of telemetry data from a well stock relates to the oil industry, and in particular to methods for monitoring production processes and maintaining reservoir pressure (RPM) based on the processing of telemetry data by a neural network algorithm to detect the phenomenon of mutual influence of wells. The technical result is the emergence of a new method for identifying the mutual influence of wells based on a neural network analysis of data on fluid flow rates in producing wells and wells of the RPM system.
Изобретение относится к технологиям нефтедобычи, а именно к способам мониторинга процессов добычи и поддержания пластового давления на основе обработки данных телеметрии нейросетевым алгоритмом.The invention relates to oil production technologies, and in particular to methods for monitoring production processes and maintaining reservoir pressure based on processing telemetry data by a neural network algorithm.
В качестве прототипа выбран близкий по способу применения самоорганизующихся карт Кохонена к анализу информации «Способ нейросетевого анализа состояния сердца» (патент РФ на изобретение №2461877) [1]. По аналогии с указанным способом производится создание выборки m n-размерных векторов, где в виде справочной информации представляются среднесуточные замеры расхода жидкости на скважинах. Эта информация поступает на вход самообучающейся карты Кохонена. Производится обучение, после чего, в отличие от указанного способа [1], производится определение близости каждого входного вектора исходных данных к узлам полученной сети. Т.к. есть однозначное соответствие между номером скважины и вектором ее замеров, то номера скважин располагаются на узлах карты Кохонена в соответствии с похожестью их замеров. В результате отображения номеров скважин на карте Кохонена аналитик делает выводы о возможном эффекте взаимовлияния соответствующих скважин.As a prototype, a method similar to the use of Kohonen’s self-organizing maps for the analysis of information “Method of neural network analysis of the state of the heart” (RF patent for the invention No. 2461877) [1] was selected [1]. By analogy with the indicated method, a sample of m n-dimensional vectors is created, where average daily measurements of fluid flow in wells are presented as reference information. This information is fed to the Kohonen self-learning card. Training is carried out, after which, in contrast to the specified method [1], the proximity of each input vector of source data to the nodes of the resulting network is determined. Because If there is an unambiguous correspondence between the number of the well and the vector of its measurements, then the numbers of the wells are located on the nodes of the Kohonen map in accordance with the similarity of their measurements. As a result of displaying the well numbers on the Kohonen map, the analyst draws conclusions about the possible effect of the mutual influence of the respective wells.
Способ нейросетевого анализа данных телеметрии по фонду скважин, заключающийся в том, что данные о расходе жидкости на скважинах регистрируют, осуществляют предварительную обработку и представляют их в виде n-размерных векторов, создают m n-размерных векторов справочной информации, служащей входными данными для нейросетевого алгоритма и характеризующей состояния скважин за определенный временной период, сравнивают n-размерные вектора расходов с созданным в результате обучения множеством узлов самоорганизующейся карты Кохонена, отличается тем, что исходное множество m n-размерных векторов служит в качестве входных данных для алгоритма самообучения карты Кохонена и данных для определения принадлежности номера скважины к узлу обученной карты Кохонена, а результат отображения номеров скважин на узлах карты Кохонена служит обнаружению явлений взаимовлияния и интерференции скважин.A method of neural network analysis of telemetry data from a well stock, which consists in registering data on fluid flow in wells, pre-processing them and presenting them in the form of n-dimensional vectors, creating m n-dimensional vectors of reference information that serves as input to the neural network algorithm and characterizing the state of wells for a certain time period, n-dimensional cost vectors are compared with the set of nodes of the Kohonen self-organizing map created as a result of training, This is because the initial set of m n-dimensional vectors serves as input to the Kohonen map self-learning algorithm and data to determine whether the well number belongs to the trained Kohonen map node, and the result of the display of well numbers on the Kohonen map nodes serves to detect the effects of interference and interference of wells .
Способ содержит этапы, на которых осуществляется сбор информации о расходах жидкости (объемы закачки ППД и объемы добычи) с систем нефтепромысловой телеметрии, усреднение данных о расходах до среднесуточных, формирование обучающей выборки из m n-размерных векторов ежесуточных замеров расхода для каждой скважины s1…sm:
На фигуре 1 приведен алгоритм способа обнаружения явлений интерференции и взаимовлияния нефтяных скважин по данным телеметрии на основе применения нейросетевых алгоритмов.The figure 1 shows the algorithm of the method for detecting interference phenomena and mutual influence of oil wells according to telemetry based on the use of neural network algorithms.
Самоорганизующаяся карта состоит из компонентов, называемых узлами или нейронами. Их количество задается аналитиком. Каждый из узлов описывается двумя векторами: вектор веса m, имеющий такую же размерность, что и входные данные; вектор r, представляющий собой координаты узла на карте. Обычно узлы располагают в вершинах регулярной решетки с квадратными или шестиугольными ячейками.A self-organizing map consists of components called nodes or neurons. Their number is set by the analyst. Each of the nodes is described by two vectors: a vector of weight m, which has the same dimension as the input data; vector r, which is the coordinates of the node on the map. Usually nodes are placed at the vertices of a regular lattice with square or hexagonal cells.
Изначально известна размерность входных данных, по которой строится первоначальный вариант карты. В процессе обучения векторы веса узлов приближаются к входным данным. Для каждого наблюдения выбирается наиболее похожий по вектору веса узел, и значение его вектора веса приближается к наблюдению. Также к наблюдению приближаются векторы веса нескольких узлов, расположенных рядом, таким образом, если во множестве входных данных два наблюдения были схожи, на карте им будут соответствовать близкие узлы. Циклический процесс обучения, перебирающий входные данные, заканчивается по достижении картой допустимой (заранее заданной аналитиком) погрешности или по совершении заданного количества итераций. Алгоритм самообучения подробным образом описан в [2].Initially, the dimension of input data is known, according to which the initial version of the map is built. In the learning process, the weight vectors of the nodes approach the input data. For each observation, the node most similar in weight vector is selected, and the value of its weight vector approaches the observation. The vectors of weight of several nodes located side by side are also approaching the observation, so if the two observations were similar in the set of input data, they would correspond to nearby nodes on the map. The cyclic learning process, sorting through the input data, ends when the map reaches an acceptable (predetermined by the analyst) error or after a specified number of iterations are completed. The self-learning algorithm is described in detail in [2].
Особенностью технологического процесса добычи нефти является гидродинамическое взаимовлияние (интерференция) скважин, когда изменение режима работы (дебита и забойного давления) одной скважины влечет за собой изменение режимов работы других скважин. Учет этого фактора имеет важное значение в выборе рациональных режимов эксплуатации скважин и увеличения эффективности разработки месторождений.A feature of the oil production process is the hydrodynamic interference (interference) of the wells, when a change in the operating mode (flow rate and bottomhole pressure) of one well entails a change in the operating modes of other wells. Taking this factor into account is important in the selection of rational well operation modes and increasing the efficiency of field development.
Техническим результатом необходимо считать появление нового вида информации, синтезируемой при обработке данных телеметрии, которая позволяет обнаружить явления интерференции и взаимовлияния скважин в процессе эксплуатации нефтяных месторождений. Способ включает в себя сбор информации о среднесуточных расходах жидкости (дебитах с добывающих и объемах закачки со скважин поддержания пластового давления) с систем телеметрии скважин, вовлеченных в наблюдение на ограниченных пространственно нефтепромыслах, организацию этой информации в пригодные для обработки формы, обработку данных с применением нейросетевого метода, вывод результатов обработки в пригодном для анализа человеком виде.The technical result should be considered the emergence of a new type of information synthesized in the processing of telemetry data, which allows you to detect the phenomena of interference and interference of wells during the operation of oil fields. The method includes collecting information on average daily fluid flow rates (production rates and injection volumes from reservoir pressure maintenance wells) from telemetry systems of wells involved in monitoring spatially limited oil fields, organizing this information into forms suitable for processing, processing data using a neural network method, the conclusion of the processing results in a form suitable for human analysis.
Исходными данными для проведения идентификации являются значения замеров о расходе жидкости на добывающих и скважинах поддержания пластового давления (ППД), расположенных на определенной площади, так что их условно можно считать гидродинамически взаимосвязанными.The initial data for the identification are the values of the measurements of fluid flow at the producing and reservoir pressure maintenance wells (SPM) located on a certain area, so that they can conditionally be considered hydrodynamically interconnected.
Пусть в наблюдении имеется m скважин, для каждой из которых совместно произведено n ежесуточных замеров параметра расход q, т.е. в наличии имеются вектора:Suppose that there are m wells in the observation, for each of which n daily measurements of the parameter q flow rate were performed together, i.e. available vectors:
Ввиду того что процессы массопереноса и перераспределения давления в пластовых условиях занимают достаточное время и не происходят мгновенно, то при увеличении расхода на возмущающей скважине ППД, отклик от этого возмущения по тому же параметру обнаружится на близлежащих добывающих скважинах с запаздыванием. Условно, если скважины s1…sm расположены в одну линию, s1 - возмущающая скважина, а остальные - наблюдательные добывающие, то приращение факторов
Задачей идентификации является нахождение наиболее схожих объектов по наборам сигналов-факторов, кластеризация их в группы по схожим признакам, выявленным путем статистической обработки результатов замеров. Кластеры могут иметь пересечения, чем дальше по метрике одна группа отстоит от другой, тем меньше схожесть, а в проекции на технологический процесс - меньше взаимовлияние. Процесс кластеризации будем производить в евклидовом пространстве на плоскости, который схематично можно представить в следующем виде (фигура 2).The identification task is to find the most similar objects according to the sets of signal factors, clustering them into groups according to similar characteristics identified by statistical processing of the measurement results. Clusters can have intersections, the further the group is separated from the other by the metric, the less similarity is, and in the projection onto the technological process, the mutual influence is less. The clustering process will be performed in Euclidean space on a plane, which can be schematically represented in the following form (Figure 2).
На схеме показано, как на примере замеров расхода с девяти скважин произведена кластеризация их по «схожести» на плоскости с гексагональным расположением ячеек. В результате кластеризации скважины, наиболее схожие по параметрам процесса, располагаются на схеме ближе друг к другу. Группы скважин соседствуют с другими группами, с которыми так же просматривается определенная статистическая связь. Чем дальше скважина расположена от другой на результирующей схеме, тем меньше сходства по указанным факторам они имеют.The diagram shows how, by the example of flow measurements from nine wells, they were clustered according to their “similarity” on a plane with a hexagonal cell arrangement. As a result of clustering, wells that are most similar in process parameters are located closer to each other in the diagram. Groups of wells are adjacent to other groups with which a certain statistical relationship is also seen. The farther the well is located from the other in the resulting diagram, the less similarity they have in the indicated factors.
Для кластеризации в нашем способе применена методика самоорганизующихся карт Кохонена, представляющих собой соревновательные нейронные сети с обучением без учителя и выполняющих задачи визуализации и кластеризации.For clustering in our method, the method of Kohonen self-organizing maps is used, which are competitive neural networks with training without a teacher and that perform visualization and clustering tasks.
Организуется база данных архивного хранения данных телеметрии о расходах жидкости на скважинах. В автоматизированной системе, посредством организованного интерфейса, производится выбор скважин и временного интервала наблюдения. В результате предварительной обработки данных организуется матрица, состоящая из векторов, содержащих значения среднесуточных замеров:A database is being archived for storing telemetry data on fluid flow rates in wells. In an automated system, through an organized interface, a selection of wells and a time interval for observation are made. As a result of preliminary data processing, a matrix is organized consisting of vectors containing daily average values:
Матрица служит входными данными для алгоритма, реализующего кластеризацию по методу самоорганизующихся карт Кохонена. Результаты работы алгоритма выводятся на экран оператора в гексагональном и представлении в виде тепловых карт, которые в дальнейшем служат для анализа на предмет обнаружения явлений взаимовлияния и интерференции.The matrix serves as input to an algorithm that implements clustering by the method of Kohonen self-organizing maps. The results of the algorithm are displayed on the operator’s screen in hexagonal and in the form of heat maps, which are subsequently used for analysis to detect the effects of interference and interference.
Источники информацииInformation sources
1. Патент РФ №2461877. Способ нейросетевого анализа состояния сердца /Бодин О.Н., Волкова Н.А., Логинов Д.С., Рябчиков Р.В., Фунтиков В.А.1. RF patent No. 2461877. The method of neural network analysis of the state of the heart / Bodin O.N., Volkova N.A., Loginov D.S., Ryabchikov R.V., Funtikov V.A.
2. Kohonen, Т., Self-Organizing Maps, Second Edition, Berlin: Springer - Verlag, 1997.2. Kohonen, T., Self-Organizing Maps, Second Edition, Berlin: Springer - Verlag, 1997.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147575/03A RU2571470C2 (en) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | Method of neural network analysis of telemetry data for well stock |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013147575/03A RU2571470C2 (en) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | Method of neural network analysis of telemetry data for well stock |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013147575A RU2013147575A (en) | 2015-04-27 |
RU2571470C2 true RU2571470C2 (en) | 2015-12-20 |
Family
ID=53283155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013147575/03A RU2571470C2 (en) | 2013-10-24 | 2013-10-24 | Method of neural network analysis of telemetry data for well stock |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2571470C2 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2155971C2 (en) * | 1995-09-19 | 2000-09-10 | Эльф Акитэн Продюксьон | Technique for automatic identification of seismic structure |
RU2259575C1 (en) * | 2004-10-28 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр" | Method for determining oil bed productiveness in three-dimensional inter-well space |
RU2461877C1 (en) * | 2011-02-08 | 2012-09-20 | Олег Николаевич Бодин | Method for neural network analysis of cardial condition |
WO2012177262A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and methods of analysis of pipe and annulus in a wellbore |
RU2480825C2 (en) * | 2010-10-04 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Адыгейский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АГУ") | Method of predicting time of onset and level of floods |
-
2013
- 2013-10-24 RU RU2013147575/03A patent/RU2571470C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2155971C2 (en) * | 1995-09-19 | 2000-09-10 | Эльф Акитэн Продюксьон | Technique for automatic identification of seismic structure |
RU2259575C1 (en) * | 2004-10-28 | 2005-08-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр" | Method for determining oil bed productiveness in three-dimensional inter-well space |
RU2480825C2 (en) * | 2010-10-04 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Адыгейский государственный университет" (ФГБОУ ВПО "АГУ") | Method of predicting time of onset and level of floods |
RU2461877C1 (en) * | 2011-02-08 | 2012-09-20 | Олег Николаевич Бодин | Method for neural network analysis of cardial condition |
WO2012177262A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Halliburton Energy Services, Inc. | Apparatus and methods of analysis of pipe and annulus in a wellbore |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013147575A (en) | 2015-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Hummel et al. | Comparative visual analysis of Lagrangian transport in CFD ensembles | |
CN102112933B (en) | Error detection method and system | |
Ahmed et al. | Clarify of the random forest algorithm in an educational field | |
CN112508105A (en) | Method for detecting and retrieving faults of oil extraction machine | |
US20130124171A1 (en) | Systems and methods for predicting well performance | |
CN111340063A (en) | Coal mill data anomaly detection method | |
CN107065843A (en) | Multi-direction KICA batch processes fault monitoring method based on Independent subspace | |
CN111174370A (en) | Fault detection method and device, storage medium and electronic device | |
CN106663086A (en) | Apparatus and method for ensembles of kernel regression models | |
CN112766301B (en) | Oil extraction machine indicator diagram similarity judging method | |
Patel et al. | A comparative study of clustering data mining: Techniques and research challenges | |
CN110264014A (en) | A kind of method and device for predicting old well oil production | |
Egri et al. | Cross-correlation based clustering and dimension reduction of multivariate time series | |
Li et al. | Structural health monitoring data anomaly detection by transformer enhanced densely connected neural networks | |
CN105894014A (en) | Abnormal behavior sequential detection method based on multi-factor inconsistency | |
RU2571470C2 (en) | Method of neural network analysis of telemetry data for well stock | |
Rieck et al. | Structural analysis of multivariate point clouds using simplicial chains | |
Molinié et al. | Characterizing N-Dimension Data Clusters: A Density-based Metric for Compactness and Homogeneity Evaluation. | |
CN104156418A (en) | Knowledge reuse based evolutionary clustering method | |
Zang | Clustering functional data based on amplitude-phase separation | |
CN117290742B (en) | A signal time series data fault diagnosis method and system based on dynamic clustering | |
CN112184037A (en) | Multi-modal process fault detection method based on weighted SVDD | |
Schumann-Bischoff et al. | Basin structure of optimization based state and parameter estimation | |
Surendro | Using data science for detecting outliers with k Nearest Neighbors graph | |
Gahegan et al. | Examining uncertainty in the definition and meaning of geographical categories |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161025 |