RU2725506C1 - Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples - Google Patents
Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples Download PDFInfo
- Publication number
- RU2725506C1 RU2725506C1 RU2019126307A RU2019126307A RU2725506C1 RU 2725506 C1 RU2725506 C1 RU 2725506C1 RU 2019126307 A RU2019126307 A RU 2019126307A RU 2019126307 A RU2019126307 A RU 2019126307A RU 2725506 C1 RU2725506 C1 RU 2725506C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- results
- rock
- laboratory
- reservoir
- predictive models
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к лабораторным исследованиям образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта и, в частности, к оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород с помощью методов машинного обучения и нейронных сетей.The invention relates to laboratory studies of rock samples taken from an oil and gas bearing formation and, in particular, to the optimization of laboratory studies of rock samples using machine learning methods and neural networks.
Лабораторные исследования являются ключевым элементом разведки, разработки и добычи углеводородов, требующим существенных временных и финансовых ресурсов. Для исследования керна одной скважины со средним выносом 100 погонных метров как правило требуется до полугода времени. Ошибки при планировании исследований и потеря кернового материала при использовании некорректных методов анализа обходятся нефтедобывающим компаниям очень дорого - увеличивают время до первой добычи углеводородов и приводят к дополнительным затратам на разведку залежей. В связи с этим актуальной задачей является оптимизация лабораторных исследований в части автоматизации части рутинных операций и извлечения большего количества практически полезной информации из проводимых исследований.Laboratory research is a key element in the exploration, development and production of hydrocarbons, requiring substantial time and financial resources. To study the core of one well with an average offset of 100 linear meters, it usually takes up to six months. Mistakes in research planning and the loss of core material when using incorrect analysis methods are very expensive for oil companies - they increase the time until the first hydrocarbon production and lead to additional costs for exploring the deposits. In this regard, the urgent task is to optimize laboratory research in terms of automation of part of routine operations and extracting more practical information from ongoing research.
Известен способ, обеспечивающий частичную оптимизацию керновых исследований с помощью технологий цифрового керна, описанный в патенте РФ №2543698. Данное изобретение относится к способам описания характеристик двухмерных и трехмерных образцов для определения распределений размеров тела пор и каналов пор, а также кривых зависимости капиллярного давления в пористой среде. Входная информация включает петрографические изображения высокого разрешения и лабораторные измерения пористости. Выходная информация включает распределения размеров тела пор и каналов пор и моделирование кривых зависимости капиллярного давления как для тела пор, так и каналов пор. Недостатком способа является то, что предлагается только частное решение по оптимизации лабораторных исследований керна.A known method that provides partial optimization of core research using digital core technologies described in the patent of the Russian Federation No. 2543698. This invention relates to methods for describing the characteristics of two-dimensional and three-dimensional samples to determine the distribution of pore body sizes and pore channels, as well as the curves of the dependence of capillary pressure in a porous medium. Input includes high resolution petrographic images and laboratory measurements of porosity. The output information includes the distribution of the sizes of the pore body and pore channels and the modeling of capillary pressure curves for both the pore body and pore channels. The disadvantage of this method is that only a particular solution is proposed for the optimization of laboratory core research.
Технический результат, достигаемый при реализации изобретения, заключается в обеспечении быстрой и качественной обработки результатов лабораторных исследований с последующим масштабированием этих результатов на весь разрез продуктивных отложений нефтегазоносного пласта, что позволяет контролировать степень изученности пласта и формировать рекомендации по корректировке комплекса лабораторных исследований. Предлагаемые способ и система оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород позволяют выполнить распределение характеристик горных пород по всему разрезу продуктивных отложений за счет прогноза для каждого образца керна всего набора характеристик, определяемых в комплексе лабораторных исследованиях, обеспечивает получение характеристик частей коллекции керна без проведения лабораторных испытаний и сокращение времени на получение необходимой информации по характеристикам керновой коллекции.The technical result achieved by the implementation of the invention is to provide quick and high-quality processing of laboratory research results with subsequent scaling of these results over the entire section of productive deposits of the oil and gas bearing formation, which allows you to control the degree of knowledge of the formation and formulate recommendations for adjusting the complex of laboratory studies. The proposed method and system for optimizing laboratory research of rock samples makes it possible to distribute rock characteristics over the entire section of productive sediments by predicting for each core sample the entire set of characteristics determined in the laboratory research complex, providing characteristics of the core collection parts without conducting laboratory tests and reducing time to obtain the necessary information on the characteristics of the core collection.
Указанный технический результат достигается тем, что в соответствии с предлагаемым способом оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта, осуществляют только частичные лабораторные исследования образцов горных пород, результаты которых используют для формирования базы данных по исследованию пластов. Используя в качестве входных данных полученные результаты исследований образцов горных пород посредством алгоритмов машинного обучения создают базовые предиктивные модели для прогнозирования недостающих характеристик горных пород для каждого образца. Полученные результаты исследований образцов горных пород и результаты прогнозирования недостающих характеристик горных пород, полученные с помощью базовых предиктивных моделей, используют в качестве входных данных для создания посредством машинного обучения предиктивных моделей второй группы для определения поправок на пластовые условия и прогнозирования характеристик горных пород в термобарических условиях. Используя в качестве входных данных полученные результаты исследований образцов горных пород, результаты прогнозирования недостающих характеристик горных пород, полученные с помощью базовых предиктивных моделей, и результаты прогнозирования характеристик горных пород в термобарических условиях, полученные с помощью предиктивных моделей второй группы, посредством машинного обучения создают предиктивные модели третьей группы для прогнозирования многомерных характеристик пород-коллекторов. Используя созданные предиктивные модели всех трех групп осуществляют прогнозирование характеристик горных пород и все полученные результаты прогнозирования характеристик пород вносят в базу данных по исследованию пластов. Осуществляют оценку текущей степени изученности пласта на основе точности полученных результатов прогнозирования и по результатам оценки текущей степени изученности пласта корректируют программу и объем лабораторных исследований образцов.The specified technical result is achieved by the fact that in accordance with the proposed method for the optimization of laboratory research of rock samples taken from the oil and gas reservoir, only partial laboratory research of rock samples is carried out, the results of which are used to form a database for the study of reservoirs. Using the obtained results of studies of rock samples as input using machine learning algorithms, basic predictive models are created to predict the missing rock characteristics for each sample. The obtained results of studies of rock samples and the results of predicting the missing characteristics of rocks, obtained using basic predictive models, are used as input to create predictive models of the second group through machine learning to determine corrections for reservoir conditions and predict rock characteristics in thermobaric conditions. Using the obtained results of studies of rock samples, the results of predicting the missing characteristics of rocks obtained using basic predictive models, and the results of predicting the characteristics of rocks under thermobaric conditions obtained using predictive models of the second group, using machine learning, create predictive models as input data the third group for predicting the multidimensional characteristics of reservoir rocks. Using the created predictive models of all three groups, prediction of rock characteristics is carried out and all the obtained results of prediction of rock characteristics are entered into the database for the study of reservoirs. Assess the current degree of knowledge of the reservoir based on the accuracy of the predicted results and, based on the results of the assessment of the current degree of knowledge of the reservoir, adjust the program and the volume of laboratory research of the samples.
Дополнительно в качестве входных данных для создания предиктивных моделей могут быть использованы результаты профильных исследований, а также результаты внутрискважинных исследований. Корректировка программы и объема лабораторных исследований может быть осуществлена в режиме реального времени.Additionally, the results of specialized studies, as well as the results of downhole studies, can be used as input data for creating predictive models. Adjustment of the program and volume of laboratory tests can be carried out in real time.
Система оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта, в соответствии с предлагаемым изобретением содержит базу данных по исследованию пластов, предназначенную для хранения стандартных результатов лабораторных исследований образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта, результатов профильных и внутрискважинных исследований, двухмерных и трехмерных изображений пород и результатов их анализа, а также результатов прогнозирования характеристик горных пород, модуль прогнозирования характеристик горных пород, предназначенный для прогнозирования характеристик горных пород, модуль оценки степени изученности пласта, предназначенный для оценки текущей степени изученности пласта на основе точности полученных результатов прогнозирования, и модуль оптимизации программы и объема лабораторных исследований образцов, предназначенный для корректировки программы и объема лабораторных исследований по результатам оценки текущей степени изученности пласта.The system for optimizing laboratory research of rock samples taken from an oil and gas bearing formation, in accordance with the invention, contains a database for researching strata intended for storing standard results of laboratory studies of rock samples taken from an oil and gas bearing formation, the results of profile and downhole studies, two-dimensional and three-dimensional images of rocks and the results of their analysis, as well as the results of predicting rock characteristics, a module for predicting rock characteristics, intended for predicting rock characteristics, a module for assessing the degree of reservoir knowledge, designed to assess the current degree of knowledge of the reservoir based on the accuracy of the forecast results, and optimization of the program and volume of laboratory research of samples, designed to adjust the program and volume of laboratory research according to the results of the assessment of the current degree of knowledge layer.
Система оптимизации лабораторных исследований образцов дополнительно может содержать препроцессор результатов лабораторных исследований, предназначенный для формирования единой согласованной базы данных лабораторных исследований из различных источников информации.The system for optimizing laboratory research of samples can additionally contain a preprocessor of the results of laboratory research, designed to form a single coordinated database of laboratory research from various sources of information.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена блок-схема системы оптимизации результатов лабораторных исследований образцов горных пород, на фиг. 2 - блок-схема способа оптимизации результатов лабораторных исследований, на фиг. 3 приведен пример работы системы по прогнозу некоторых характеристик горных пород, а на фиг. 4 приведен пример работы системы по оптимизации лабораторных исследований одной из характеристик горных пород.The invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a block diagram of a system for optimizing the results of laboratory studies of rock samples, FIG. 2 is a flowchart of a method for optimizing laboratory test results; FIG. 3 shows an example of the operation of the system for predicting certain rock characteristics, and in FIG. Figure 4 shows an example of a system for optimizing laboratory research of one of the characteristics of rocks.
Проведение полного комплекса лабораторных исследований занимает требует большого количества ресурсов (финансовых и временных). Как следствие, длительных и дорогих определений выполняется мало, но они имеют первостепенную важность для проектирования разработки. Более того, массовые исследования часто выполняются на разных образцах керна и не увязаны друг с другом. Например, определение кривых капиллярного давления, эксперименты по относительным фазовым проницаемостям (ОФП) и исследования в пластовых условиях могут быть выполнены на различных коллекциях образцов керна. В настоящий момент для взаимной увязки данных, полученных при различных исследованиях, обычно используют типизацию пород-коллекторов. Каждому типу коллектора присваиваются определенные диапазоны или характерные значения фильтрационно-емкостных и других свойств. Такой подход является упрощенным и существенно увеличивает уровень неопределенностей при описании пластовой системы.Conducting a full range of laboratory tests takes a large amount of resources (financial and time). As a result, there are few lengthy and expensive definitions, but they are of primary importance for development design. Moreover, mass studies are often performed on different core samples and are not linked to each other. For example, the determination of capillary pressure curves, experiments on relative phase permeabilities (RPPs) and reservoir studies can be performed on various collections of core samples. At present, typification of reservoir rocks is usually used to relate data from various studies. Each collector type is assigned specific ranges or characteristic values of filtration-capacitive and other properties. This approach is simplified and significantly increases the level of uncertainties in the description of the reservoir system.
Предлагаемая система оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород представляет собой сочетание аппаратных и программных средств, обеспечивающих получение характеристик частей коллекции керна без проведения лабораторных испытаний и сокращение времени на получение необходимой информации по характеристикам керновой коллекции. Сокращение времени на получение необходимой информации по характеристикам керновой коллекции происходит за счет постоянного определения степени изученности пласта и формирования рекомендаций по корректировке комплекса лабораторных исследований. Система принимает на вход результаты части лабораторных исследований и генерирует новые данные о пластовой системе, а также выполняет оценку степени изученности продуктивного разреза на основании чего происходит оптимизация объемов исследований керна.The proposed system for optimizing laboratory research of rock samples is a combination of hardware and software that provide the characteristics of parts of the core collection without laboratory tests and reduce the time to obtain the necessary information on the characteristics of the core collection. Reducing the time to obtain the necessary information on the characteristics of the core collection is due to the constant determination of the degree of knowledge of the reservoir and the formation of recommendations for adjusting the complex of laboratory studies. The system receives the results of part of the laboratory tests as input and generates new data on the reservoir system, and also evaluates the degree of knowledge of the productive section based on which the core research is optimized.
Система также выполняет автоматизированное управление циклом лабораторных исследований с помощью постоянной оптимизации программ и планов-графиков исследований. Система также выдает рекомендации на прекращение исследований в соответствии с заранее заданными критериями.The system also performs automated control of the laboratory research cycle by constantly optimizing research programs and schedules. The system also issues recommendations for terminating studies in accordance with predefined criteria.
Как показано на фиг. 1, система содержит базу 1 данных по исследованию пластов, предназначенную для хранения результатов лабораторных исследований из различных источников информации. В базу 1 данных поступают результаты исследований образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта, результаты профильных и внтурискважинных исследований, двухмерные и трехмерные изображения пород и результаты их анализа, а также результаты прогнозирования характеристик горных пород, получаемые при осуществлении предлагаемого способа.As shown in FIG. 1, the system contains a
Система также содержит модуль 2 прогнозирования характеристик горных пород. Данный модуль предназначен для прогнозирования характеристик горных пород. Он выполняет прогноз одних характеристик горных пород по другим и формирует полный набор характеристик каждого образца керна, отобранного для комплекса лабораторных исследований. В процессе работы модуль 2 использует алгоритмы машинного обучения, обученные на результатах предыдущих лабораторных исследований образцов керна из различных терригенных и карбонатных отложений. Модуль 2 позволяет определить характеристики горных пород по всему разрезу продуктивных отложений за счет прогнозирования для каждого образца всего набора характеристик, определяемых в процессе лабораторных исследований.The system also includes a
Модуль 3 оценки степени изученности пласта предназначен для оценки текущей степени изученности пласта на основе точности прогноза полученных в модуле 2 результатов прогнозирования.
Система также содержит модуль 4 оптимизации программы и объема лабораторных исследований образцов, предназначенный для корректировки программы и объема лабораторных исследований по результатам оценки текущей степени изученности пласта. Основная задача модуля 4 - автоматизированное управление циклом лабораторных исследований от разработки первичных программ и планов-графиков исследований до их постоянной оптимизации и выдачи рекомендаций на прекращение исследований. Модуль 4 позволяет спланировать лабораторные исследования в автоматическом режими, что исключает влияние человеческого фактора и ускоряет процесс лабораторных исследований.The system also contains
Система оптимизации лабораторных исследований образцов дополнительно может содержать препроцессор 5 результатов лабораторных исследований, предназначенный для формирования единой согласованной базы данных лабораторных исследований из различных источников информации. Данные, поступающие в базу 1 данных, могут представлять собой набор файлов, имеющих различный формат, структуру и степень информативности или детализации результатов исследований. Например, результаты определения капиллярного давления в одном варианте могут включать пять пар значений капиллярное давление - насыщенность, а в другом варианте - семь пар. Среди других проблем качества данных можно выделить наличие большого количества пропусков в данных (когда тот или иной образец горной породы охарактеризован только частью параметров), опечатки, ошибки в форматах записи числовых значений. Для решения описанных проблем и предназначен препроцессор 5 - модуль компьютерной обработки собранных данных, который осуществляет компьютерную обработку собранных данных. Препроцессор 5 производит агрегирование данных по измерениям различного формата в единую базу данных с применением интеллектуальных алгоритмов приближенного поиска соответствий и исправления ошибок. Препроцессор 2 использует методы искусственного интеллекта для выполнения одного или нескольких действий, выбранных из группы:The system for optimizing laboratory research of samples can additionally contain a
- приведение собранных данных к единому формату, включающее выравнивание размерностей и единиц измерения;- Bringing the collected data to a single format, including alignment of dimensions and units;
- выявление с помощью методов машинного обучения аномалий данных: пропусков, выбросов, некорректных значений, фактов перекалибровки датчиков в процессе эксперимента.- Identification using machine learning methods of data anomalies: gaps, outliers, incorrect values, facts of recalibration of sensors during the experiment.
Далее будет описан способ оптимизации лабораторных исследований, представленный на фиг. 2Next, a laboratory optimization method described in FIG. 2
На вход системы, представленной на фиг. 1, подается первичная программа исследований. Здесь с учетом заданных ограничений (бюджет, сроки, оборудование и пр.) происходит планирование исследований и формируются планы-графики и дорожные карты исследований, которые поступают в лабораторию для выполнения. В соответствии с блоком 6 по мере выполнения лабораторных исследований образцов горных пород, взятых из нефтегазоносного пласта, их результаты непрерывно или с определенной периодичностью поступают в базу 1 данных по исследованию пластов (база данных 1 на фиг. 1). В соответствии с одним из вариантов реализации изобретения посредством препроцессора (препроцессор 5 на фиг. 1) осуществляют препроцессинг результатов лабораторных исследований (блок 7 на фиг. 2) - формируют единую согласованную базу данных лабораторных исследований из различных источников информации (файлов). Препроцессинг также включает выгрузку и сопряжение данных из различных баз данных. Препроцессинг данных может быть выполнен с помощью поиска и анализа мнемоник в заголовках данных, семантического анализа текста в заголовках с использованием искусственных нейронных сетей и применения интерактивной обучающейся платформы, когда принятие решения о соотнесении новых данных той или иной характеристики горной породы в первый раз выполняется компетентным пользователем системы.At the input of the system of FIG. 1, a primary research program is submitted. Here, taking into account the specified limitations (budget, time, equipment, etc.), research is planned and research schedules and roadmaps are generated, which are sent to the laboratory for implementation. In accordance with
Одна из функций блока препроцессинга результатов лабораторных исследований 7 - приведение собранных данных к единому формату: определение единиц измерения (на основе статистических тестов соответствия распределений значений эталонным выборкам с известными единицами), выравнивание размерностей и единиц измерения (с помощью таблиц перевода известных размерностей и правил на основе обученных решающих деревьев в общем случае) и пр.One of the functions of the unit for preprocessing
Еще одна функция блока 7 «выявление аномалий данных» использует алгоритмы машинного обучения для определения наличия в результатах лабораторных исследований аномалий, соответствующих пропускам, выбросам, некорректным значениям (например, значения, во много десятков раз превышающие физически обоснованные значения) и маркирует их в соответствии с выявленной аномалией.Another function of
Затем, согласно блоку 8, результаты лабораторных исследований поступают на вход модуля прогнозирования характеристик горных пород (модуль 2 на фиг. 1). В данном модуле формируют каскад базовых предиктивных моделей, основывающихся на алгоритмах машинного обучения (линейные регрессии, деревья решений, градиентный бустинг, метод опорных векторов, искусственные нейронные сети и пр.). Машинное обучение использует развитые статистические модели для анализа уже имеющихся данных и реализации механизма прогнозирования. Модели, основанные на различных алгоритмах машинного обучения, обучаются на предоставляемых выборочных данных, которые должны включать различные признаки, на основе которых происходит прогноз, и соответствующие им значимые данные (прогнозируемые характеристики) (см, например, Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект: стратегии и методы решения сложных проблем, 4-е издание, Издательский дом Вильяме, 2003, стр. 369-482 или Вьюгин В. Математические основы машинного обучения и прогнозирования. - Litres, 2017, стр. 295-306).Then, according to
К первой группе базовых предиктивных моделей, формирующих каскад, относятся модели, которые позволяют получить наиболее точный прогноз тех или иных характеристик пород, используя при этом только информацию о выносе керна и результаты массовых стандартных лабораторных исследований. В качестве данных стандартных исследований могут быть:The first group of basic predictive models forming a cascade includes models that allow you to get the most accurate prediction of certain rock characteristics, using only information about core removal and the results of mass standard laboratory tests. As the data of standard studies can be:
- Глубина кровли и подошвы пласта;- The depth of the roof and the sole of the reservoir;
- Пористость (газоволюметрическим и гидростатическим методами),- Porosity (by gas volumetric and hydrostatic methods),
- Проницаемость (абсолютная и по Клинкенбергу);- Permeability (absolute and according to Klinkenberg);
- Место взятия образца;- Place of sampling;
- Плотность образца (минералогическая и объемная);- Density of the sample (mineralogical and volumetric);
- Цитологическое описание (упаковка зерен, литотип, цвет);- Cytological description (packing of grains, lithotype, color);
- Стратиграфия.- Stratigraphy.
Посредством базовых предиктивных моделей могут быть определены такие характеристики горных пород, как:Using basic predictive models, rock characteristics such as:
- Остаточная водонасыщенность (центрифугированием или методом полупроницаемой мембраны);- Residual water saturation (by centrifugation or by the method of a semipermeable membrane);
- Удельное электрическое сопротивление (УЭС);- Electrical resistivity (resistivity);
- Параметр пористости;- The parameter of porosity;
- Эффективная проницаемость (по газу, воде, керосину);- Effective permeability (for gas, water, kerosene);
- Скорости (интервального времени) продольных и поперечных упругих волн;- Velocities (interval time) of longitudinal and transverse elastic waves;
- Остаточная нефте- и газонасыщенности;- Residual oil and gas saturation;
- Глинистость и карбонатность;- Clay and carbonate;
- Удельная поверхность порового пространства;- Specific surface of the pore space;
- Пределы прочности на сжатие и растяжение;- The limits of compressive and tensile strength;
- Угол внутреннего трения и когезия;- Angle of internal friction and cohesion;
- Теплофизические характеристики (теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность).- Thermophysical characteristics (heat capacity, thermal conductivity, thermal diffusivity).
Ко второй группе предиктивных моделей, формирующих каскад, относятся модели, которые в качестве входных признаков используют не только результаты массовых стандартных лабораторных исследований, но и результаты прогноза моделей первой группы. Модели второй группы прежде всего используют для определения поправок на пластовые условия (ПУ) и позволяют предсказывать следующие характеристики в термобарических условиях:The second group of predictive models that form the cascade includes models that use not only the results of mass standard laboratory tests as input features, but also the forecast results of the models of the first group. The models of the second group are primarily used to determine corrections for reservoir conditions (PU) and allow to predict the following characteristics in thermobaric conditions:
- Остаточная водонасыщенность в ПУ;- Residual water saturation in PU;
- Удельное электрическое сопротивление (УЭС) в ПУ;- Electrical resistivity (resistivity) in PU;
- Параметр пористости в ПУ;- The parameter of porosity in PU;
- Эффективная проницаемость (по газу, воде, керосину) в ПУ;- Effective permeability (for gas, water, kerosene) in PU;
- Скорости (интервального времени) продольных и поперечных упругих волн в ПУ;- Velocities (interval time) of longitudinal and transverse elastic waves in PU;
- Остаточная нефте- и газонасыщенности в ПУ.- Residual oil and gas saturation in PU.
К третьей группе предиктивных моделей, формирующих каскад, относятся модели, которые в качестве входных признаков используют не только результаты массовых стандартных лабораторных исследований, но и результаты прогноза моделей первой и второй групп.Модели третьей группы прежде всего используют для определения многомерных характеристик пород-коллекторов, когда для каждой литологической разности необходимо предсказать не одно значение, а совокупность данных (функциональную зависимость одной характеристики от другой, распределение параметра, тензор параметра и пр.). Среди определяемых моделями третьей группы многомерных характеристик пород-коллекторов можно выделить:The third group of predictive models forming a cascade includes models that use not only the results of mass standard laboratory tests, but also the forecast results of models of the first and second groups as input features. Models of the third group are primarily used to determine multidimensional characteristics of reservoir rocks, when for each lithological difference it is necessary to predict not one value, but a set of data (functional dependence of one characteristic on another, parameter distribution, parameter tensor, etc.). Among the multidimensional characteristics of reservoir rocks determined by the models of the third group, we can distinguish:
- Кривая капиллярного давления (распределение пор по размеру) методом полупроницаемой мембраны;- Capillary pressure curve (pore size distribution) by a semipermeable membrane method;
- Кривая капиллярного давления (распределение пор по размеру) методом ртутной порометрии;- Capillary pressure curve (pore size distribution) by mercury porosimetry;
- Относительные фазовые проницаемости;- Relative phase permeability;
- Распределение зерен по размерам (гранулометрия);- Distribution of grains by size (granulometry);
- Распределение минералов и органического вещества (рентгеновская дифрактометрия, пироллиз).- Distribution of minerals and organic matter (x-ray diffractometry, pyrolysis).
Разнообразие предиктивных моделей определяется наличием значительного количества данных, достаточных для обучения алгоритмов машинного обучения. Еще одним требованием построения точных моделей является представительность данных. Высокая предиктивная способность моделей ограничена тем диапазоном признаков, в котором они были обучены.A variety of predictive models is determined by the presence of a significant amount of data sufficient for learning machine learning algorithms. Another requirement for building accurate models is data representativeness. The high predictive ability of models is limited by the range of attributes in which they were trained.
Дополнительно для повышения точности прогнозирования характеристик горных пород в качестве дополнительных входных данных моделей могут быть использованы данные профильных исследований: распределения по глубине естественной радиоактивности, проницаемости, УЭС и акустических характеристик; скретч-тест; теплофизическое профилирование; ИК-спектрометрия.Additionally, to increase the accuracy of predicting rock characteristics, as additional input data for models, the following specialized studies can be used: depth distribution of natural radioactivity, permeability, electrical resistivity, and acoustic characteristics; scratch test; thermophysical profiling; IR spectrometry.
В качестве дополнительных входных данных могут быть также использованы данные внутрискважинных исследований: данные внутрискважинного имиджера (FMI); данные геолого-технологических исследований (ГТИ) и данные геоинформационных систем (ГИС).As additional input data, the data of downhole studies can also be used: data of the downhole imager (FMI); data of geological and technological research (GTI) and data of geographic information systems (GIS).
В качестве дополнительных входных данных могут быть также использованы 2D и 3D изображения пород и результаты их анализа:As additional input data, 2D and 3D images of rocks and the results of their analysis can also be used:
- Фотографии полноразмерного керна в дневном и УФ свете;- Photos of a full-sized core in daylight and UV light;
- Изображения и описание шлифов;- Images and description of thin sections;
- Томография полноразмерного керна;- Tomography of a full-sized core;
- Микро- и нонотомография;- Micro and nonotomography;
- Фотографии сканирующего электронного микроскопа (СЭМ).- Photographs of a scanning electron microscope (SEM).
Все спрогнозированные характеристики горных пород пополняют базу 1 данных по исследованию пласта.All the predicted rock characteristics replenish the
Затем, в соответствии с блоком 9 на фиг. 2 посредством модуля оценки степени изученности пласта (модуль 3 на фиг. 1) оценивают текущую степень изученности пласта и значимость новых исследований для повышения текущей степени изученности на основе точности прогноза результатов различных видов исследований.Then, in accordance with
VOI (Value of Information) или «ценность информации» одно из важных свойств информации, оценка которого зависит от целей процессов ее генерации и обработки. Концепция VOI рассматривается специальными теориями информации и теорией принятия решений (см., например, Харкевич А.А., О ценности информации, Проблемы кибернетики, 1960, Вып. 4, с. 53, или Howard R. A. Information value theory, IEЕЕ Transactions on systems science and cybernetics, 1966, т. 2, №. 1, с. 22-26).VOI (Value of Information) or “value of information” is one of the important properties of information, the evaluation of which depends on the goals of the processes of its generation and processing. The VOI concept is considered by special information theories and decision theory (see, for example, A. Kharkevich, On the value of information, Problems of Cybernetics, 1960,
В случае достижимости цели несколькими возможными путями VOI можно определить по приносимому этой информацией сокращению затрат ресурсов (материальных, временных). Чем более информация ведет к достижению цели, чем более она полезна, тем больше VOI. Оценка VOI происходит в модуле 3 оценки степени изученности пласта (модуль 3 на фиг. 1).If the goal is achievable in several possible ways, VOI can be determined by the reduction of resource costs (material, time) brought by this information. The more information leads to the achievement of the goal, the more useful it is, the more VOI. Evaluation of VOI occurs in
В качестве VOI может быть выбрана точность прогноза характеристик горных пород модулем прогнозирования результатов лабораторных исследований (модуль 2 на фиг. 1). В качестве метрик точности прогноза могут использоваться: коэффициент детерминации (R2), среднеквадратическая ошибка прогноза (MSE); средняя абсолютная ошибка прогноза (МАЕ) и пр. В рассматриваемом варианте VOI может оцениваться для каждого типа исследований независимо. Количественное выражение VOI будет зависеть от требований к точности прогноза характеристик. Например, пусть необходимой точностью прогноза какой-либо характеристики является значение R2 2 (R2 2 не может быть лучше, чем для обученной модели). Тогда при достижении данного условия VOI для любого последующего измерения будет равняться нулю. В начальный момент времени значение VOI максимально - любая новая информация позволит выполнить оценку метрик точности прогноза алгоритмов, обученных на исторических данных по объектам аналогам. Т.о., VOI в начальный момент времени можно приравнять к единице при некотором начальном значении R0 2. Тогда для каждого i-ого вида керновых исследований VOI на каждом шаге цикла оптимизации исследований может быть оценен какAs the VOI, the accuracy of prediction of rock characteristics can be selected by the module for predicting the results of laboratory tests (
Если для каждого образца горной породы, отобранного на текущем цикле исследований, прогноз рассматриваемой характеристики удовлетворяет критерию точности, то VOI≤0, а в новой программе исследований соответствующий вид исследований будет отсутствовать. В случае же когда VOI>0, происходит дообучение предиктивной модели из модуля прогноза результатов лаб. исследований на новых данных и выдача рекомендаций по расширению программы исследований дополнительными экспериментами по определению рассматриваемой характеристики.If for each rock sample selected in the current research cycle, the forecast of the characteristic under consideration satisfies the accuracy criterion, then VOI≤0, and in the new research program the corresponding type of research will be absent. In the case when VOI> 0, further training of the predictive model from the module for predicting the results of labs occurs. research on new data and issuing recommendations to expand the research program with additional experiments to determine the characteristics under consideration.
В другом варианте осуществления системы в качестве VOI может быть выбран диапазон доверительного интервала. В этом случае условием равенства VOI нулю будет являться снижение диапазона доверительного интервала после цикла дообучения предиктивной модели до заданного уровня.In another embodiment of the system, a confidence interval range may be selected as the VOI. In this case, the condition for the equality of VOI to zero will be a decrease in the range of the confidence interval after the cycle of retraining the predictive model to a given level.
В еще одном варианте осуществления системы анализ значения VOI в каждом цикле оптимизации осуществляется отдельно для каждого типа пород. Типизация пород может быть выполнена в соответствии с различными критериями. Наиболее распространенная типизация основывается на литологической дифференциации горных пород. Корректировка программы исследований в данному случае также происходит независимо по каждому типу, что позволяет выполнять дополнительные исследования более точечно и эффективно.In another embodiment of the system, the analysis of the VOI value in each optimization cycle is carried out separately for each type of rock. Rock typing can be performed according to various criteria. The most common typification is based on lithological differentiation of rocks. The adjustment of the research program in this case also occurs independently for each type, which allows additional studies to be performed more precisely and efficiently.
В соответствии с блоком 10 на фиг. 2, в зависимости от текущей степени изученности пласта система оптимизации лабораторных исследований посредством модуля оптимизации программы и объема лабораторных исследований образцов (модуль 4 на фиг. 1) непрерывно контролирует и по необходимости корректирует программу и объем лабораторных исследований, а также план-график проведения работ. Планы-графики могут быть сгенерированы с учетом таких факторов, какIn accordance with
- Ожидаемый бюджет исследований;- Expected research budget;
- Ожидаемые сроки исследований;- Expected timelines for research;
- Доступные лабораторные мощности;- Available laboratory facilities;
- Шкала приоритетов по исследованиям;- Scale of priorities for research;
- Графики отбора и доставки керна;- Schedules of core selection and delivery;
- Качество керна;- The quality of the core;
- Шкала приоритетов по смежным объектам (пластам, месторождениям);- Scale of priorities for related facilities (formations, deposits);
- История лабораторных исследований по объекту (если программа не первичная).- History of laboratory research on the object (if the program is not primary).
Система работает в итерационном режиме: корректировка программы и плана-графика исследований происходит циклически по мере поступления новых лабораторных данных пока не будет достигнут определенный уровень изученности пластовой системы (VOI>0). Если VOI≤0, то система выдает стоп-сигнал о прекращении исследований в виду достижения заданного уровня изученности пластовой системы. Если VOI>0, то система выполняет корректировку программы исследований с учетом значимости каждого последующего исследования. На основе сокрректированной программы формируют и новые планы-графики иссследований.The system operates in an iterative mode: the adjustment of the program and research schedule occurs cyclically as new laboratory data arrives until a certain level of knowledge of the reservoir system is reached (VOI> 0). If VOI≤0, then the system gives a stop signal to terminate research in view of achieving a given level of knowledge of the reservoir system. If VOI> 0, then the system adjusts the research program taking into account the significance of each subsequent study. Based on the adjusted program, new research plans are also being formed.
Таким образом, к основным данным, генерируемым системой при оптимизации лабораторных исследований, относятся:Thus, the main data generated by the system during the optimization of laboratory tests include:
- Величина VOI отдельно как каждого вида исследований и каждого типа пород;- The value of VOI separately as each type of research and each type of breed;
- Скорректированная программа исследований изучаемого пласта или стоп-сигнал о прекращении исследований.- An adjusted study program of the studied formation or a stop signal to stop research.
Предлагаемая система оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород может быть реализована с помощью аппаратных и программных средств. Для аппаратной части реализации устройство должно содержать по крайней мере процессор и постоянное запоминающее устройство (ПЗУ). Для программной части реализации предлагаемый способ оценки характеристик пород может представлять собой набор функциональных модулей (функции или классы), написанных на языках программирования (например, С++, Python). Программный код может храниться в блоках памяти ПЗУ и извлекаться процессором для выполнения.The proposed system for optimizing laboratory research of rock samples can be implemented using hardware and software. For the hardware of the implementation, the device must contain at least a processor and read-only memory (ROM). For the software part of the implementation, the proposed method for assessing rock characteristics can be a set of functional modules (functions or classes) written in programming languages (for example, C ++, Python). The program code may be stored in ROM blocks and retrieved by the processor for execution.
В качестве примера реализации способа оптимизации лабораторных исследований приведены результаты оптимизации лабораторных исследований следующих характеристик образцов керна ачимовских отложений одного из месторождений Западной Сибири:As an example of the implementation of the laboratory research optimization method, the results of laboratory research optimization of the following characteristics of core samples from the Achimov deposits of one of the fields in Western Siberia are presented:
- остаточная водонасыщенность (Кво),- residual water saturation (Quo),
- удельное электрическое сопротивление (УЭС),- electrical resistivity (resistivity),
- параметр пористости (Рп).- porosity parameter (Pn).
В качестве исходных данных, передаваемых в блок 6 по мере выполнения лабораторных исследований образцов горных пород использовались:As the initial data transferred to block 6 as laboratory tests of rock samples were performed, the following were used:
- вынос керна,- core removal,
- кровля продуктивного пласта,- the roof of the reservoir,
- подошва продуктивного пласта,- the bottom of the reservoir,
- открытая пористость гидростатическим методом,- open porosity by hydrostatic method,
- абсолютная газопроницаемость,- absolute gas permeability,
- глубина отбора керна,- coring depth,
- плотность образца керна,- the density of the core sample,
- зернистость (из литоописания),- grit (from lithography),
- литотип,- lithotype
- пласт (возраст отложений).- layer (age of deposits).
Для предсказания Кво, УЭС и Рп использовалась большая база данных, включающая результаты исследований более чем 1200 образцов ачимовских отложений. Датасет содержал большое количество выбросов и пропущенных значений. Предобработка данных в блоке 7 на фиг. 2 и использование алгоритма градиентного бустинга (J. Friedman, "Greedy function approximation: A gradient boosting machine," vol. 29, pp. 1189-1232, 102001) позволили добиться высокого качества предиктивных моделей в блоке 8 на фиг. 2 Препроцессинг данных был выполнен с помощью поиска и анализа мнемоник в заголовках данных и семантического анализа текста в заголовках.A large database was used to predict the Quo, resistivity, and RP, including the results of studies of more than 1200 samples of Achimov deposits. The dataset contained a large number of outliers and missing values. Data preprocessing in
Результаты прогноза Кво, УЭС и Рп по отобранному керну из новой скважины одного из месторождений Западной Сибири приведены на фиг. 3, где 3а - зависимость экспериментальных значений Кво от предсказанных, 3б - зависимость экспериментальных значений УЭС от предсказанных, 3в - зависимость экспериментальных значений Рп от предсказанных). Значения R2 для каждого из трех типов исследований без проведения специальных лабораторных исследований по новому керну были равны:The results of the prediction of Quo, resistivity and RP for selected core from a new well in one of the fields in Western Siberia are shown in FIG. 3, where 3a is the dependence of the experimental values of Quo on the predicted values, 3b is the dependence of the experimental values of resistivity on the predicted values, 3c is the dependence of the experimental values of Pn on the predicted values). The values of R 2 for each of the three types of studies without special laboratory tests for the new core were equal:
- R2=0,903 для остаточной водонасыщенности (Кво),- R 2 = 0.903 for residual water saturation (Quo),
- R2=0,741 для удельного электрического сопротивления (УЭС),- R 2 = 0.741 for electrical resistivity (resistivity),
- R2=0,879 для параметра пористости (Рп).- R 2 = 0.879 for the porosity parameter (Pn).
Для оценки VOI необходимой точностью прогноза всех трех характеристик являлось значение R2 2=0.8. Т.о., при достижении данного условия VOI для любого последующего измерения будет меньше или равно нулю. Пусть VOI в начальный момент времени равняется единице при значении R0 2=0. Тогда получим следующее выражение для оценки VOI (блок 9 на фиг. 2):To estimate the VOI, the required prediction accuracy of all three characteristics was the value of R 2 2 = 0.8. Thus, upon reaching this condition, the VOI for any subsequent measurement will be less than or equal to zero. Let VOI at the initial moment of time be equal to unity at a value of R 0 2 = 0. Then we get the following expression for evaluating the VOI (
Значения VOI для последующих специальных лабораторных определений Кво, УЭС и Рп по новым керновым данным в соответствии с уравнением (2) были равны:The VOI values for subsequent special laboratory determinations of Quo, resistivity, and Pn according to the new core data in accordance with equation (2) were equal to:
- VOI=-0,13 для остаточной водонасыщенности (Кво),- VOI = -0.13 for residual water saturation (Quo),
- VOI=0,07 для удельного электрического сопротивления (УЭС),- VOI = 0.07 for electrical resistivity (resistivity),
- VOI=-0,1 для параметра пористости (Рп).- VOI = -0.1 for the porosity parameter (Pn).
Т.о., по новому керну рекомендуется провести лабораторные исследования только для УЭС, для которого VOI>0. Точность прогноза Кво и Рп с помощью системы оптимизации лабораторных исследований образцов горных пород достаточно высока, чтобы отказаться от их специальных лабораторных исследований.Thus, for the new core it is recommended to conduct laboratory tests only for resistivity, for which VOI> 0. The accuracy of the prediction of Quo and RP using the optimization system of laboratory research of rock samples is high enough to abandon their special laboratory research.
В связи с тем, что точность прогноза УЭС также достаточно высока, но меньше заданного уровня (R2 2=0.8), было рекомендовано выполнить лабораторные исследования только 10% стандартных образцов керна из новой скважины (блок 10 на фиг. 2). Полученные результаты были использованы для дообучения прогнозной модели УЭС. После дообучения алгоритма градиентного бустинга на новых данных точность прогноза УЭС выросла до R2=0,801, а значение VOI=-0.001. На фиг. 4 представлены зависимости экспериментальных значений УЭС от предсказанных без дообучения (4а) и после дообучения на результатах экспериментального определения УЭС на 10% образцов из новой скважины (4б). Следовательно, рекомендации по дополнительным лабораторным определениям УЭС не выдавались, а процедура оптимизации лабораторных исследований прекращалась.Due to the fact that the accuracy of the resistivity forecast is also quite high, but less than the specified level (R 2 2 = 0.8), it was recommended that only 10% of standard core samples from a new well be laboratory tested (block 10 in Fig. 2). The results were used to retrain the predictive model of resistivity. After retraining the gradient boosting algorithm on new data, the accuracy of the resistivity forecast increased to R 2 = 0.801, and the value VOI = -0.001. In FIG. Figure 4 shows the dependences of the experimental resistivity values predicted without additional training (4a) and after additional training on the results of experimental determination of resistivity in 10% of samples from a new well (4b). Therefore, recommendations for additional laboratory definitions of resistivity were not issued, and the procedure for optimizing laboratory tests was terminated.
Claims (19)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126307A RU2725506C9 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019126307A RU2725506C9 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2725506C1 true RU2725506C1 (en) | 2020-07-02 |
RU2725506C9 RU2725506C9 (en) | 2020-07-27 |
Family
ID=71510158
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019126307A RU2725506C9 (en) | 2019-08-21 | 2019-08-21 | Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2725506C9 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543698C1 (en) * | 2011-02-28 | 2015-03-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Analysis of petrographic images for detection of capillary pressure in porous media |
RU2573739C2 (en) * | 2011-02-28 | 2016-01-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Multiscale digital rock modelling for reservoir simulation |
RU2672075C1 (en) * | 2015-02-20 | 2018-11-09 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Classification of particle distribution by size and form in drilling agents |
-
2019
- 2019-08-21 RU RU2019126307A patent/RU2725506C9/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2543698C1 (en) * | 2011-02-28 | 2015-03-10 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Analysis of petrographic images for detection of capillary pressure in porous media |
RU2573739C2 (en) * | 2011-02-28 | 2016-01-27 | Шлюмбергер Текнолоджи Б.В. | Multiscale digital rock modelling for reservoir simulation |
RU2672075C1 (en) * | 2015-02-20 | 2018-11-09 | Халлибертон Энерджи Сервисез, Инк. | Classification of particle distribution by size and form in drilling agents |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2725506C9 (en) | 2020-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9703006B2 (en) | Method and system for creating history matched simulation models | |
US11093576B2 (en) | Core-plug to giga-cells lithological modeling | |
CN104040377A (en) | Integrated workflow or method for petrophysical rock typing in carbonates | |
CN109800954B (en) | Reservoir evaluation method based on logging data | |
Eydinov et al. | Simultaneous estimation of relative permeability and porosity/permeability fields by history matching production data | |
US20230111179A1 (en) | Predicting oil and gas reservoir production | |
Chen et al. | Integration of distributed Gauss-Newton with randomized maximum likelihood method for uncertainty quantification of reservoir performance | |
Ye et al. | Drilling formation perception by supervised learning: Model evaluation and parameter analysis | |
Smith | Exploratory spatial data analysis and uncertainty propagation for geothermal resource assessment and reservoir models | |
RU2725506C1 (en) | Method and system for optimizing laboratory analysis of rock samples | |
Lee et al. | Predicting Porosity and Water Saturation from Well-Log Data Using Probabilistic Multi-Task Neural Network with Normalizing Flows | |
Sun et al. | Real-time updating method of local geological model based on logging while drilling process | |
Kundu et al. | Building variable saturation height functions with an improved rock typing scheme | |
Gerges et al. | Novel approach for automated pore network characterization and machine learning assisted capillary pressure modeling for an improved water saturation modelling in carbonate reservoirs | |
Huang et al. | A novel selection method of seismic attributes based on gray relational degree and support vector machine | |
US11340381B2 (en) | Systems and methods to validate petrophysical models using reservoir simulations | |
Hutahaean | Multi-objective methods for history matching, uncertainty prediction and optimisation in reservoir modelling | |
Joshi et al. | Predictive Analysis of Oil and Gas Using Well Log Data | |
Yasin et al. | Fault and fracture network characterization using soft computing techniques: application to geologically complex and deeply-buried geothermal reservoirs | |
Litvak et al. | Uncertainty Estimation in Production Predictions Constrained by Production History and Time-Lapse Seismic in a GOM Oil Field | |
Tømmerås et al. | Prewell and postwell predictions of oil and gas columns using an iterative Monte Carlo technique with three-dimensional petroleum systems modeling | |
Wang et al. | Determination of Total organic carbon (TOC) content in shale formations by analyzing well logging measurements | |
Turkey et al. | Rock typing and characterization of carbonate reservoirs: A case study from South East Kuwait | |
Xin et al. | Integrated carbonate lithofacies modeling based on the deep learning and seismic inversion and its application | |
CN117390970B (en) | Oil gas storage quantification method considering multi-element driving prediction |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TH4A | Reissue of patent specification | ||
TK49 | Amendments to publication of information on inventions in english [patent] |
Free format text: CORRECTION TO CHAPTER -FG4A- IN JOURNAL 19-2020 FOR INID CODE(S) (72) |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20211001 |