[en] MACHINE LEARNING STRATEGIES TO PREDICT OIL FIELD PERFORMANCE AS TIME-SERIES FORECASTING

[pt] PREDIÇÃO DA PERFORMANCE DE RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO UTILIZANDO ESTRATÉGIAS DE APRENDIZADO DE MÁQUINA PARA SÉRIES TEMPORAIS

[pt] ISABEL FIGUEIRA DE ABREU GONCALVES

[pt] REDE NEURAL

[pt] LSTM

[pt] MACHINE LEARNING

[pt] PREVISAO DE PRODUCAO

[en] NEURAL NETWORKS

[en] LSTM

[en] MACHINE LEARNING

[en] PRODUCTION PREDICTION

[pt] Prever precisamente a produção de óleo é essencial para o planejamento e administração de um reservatório. Entretanto, prever a produção de óleo é um problema complexo e não linear, devido a todas as propriedades geofísicas que com pequenas variações podem resultar em differentes cenários. Além disso, todas as decisões tomadas durante a exploração do projeto devem considerar diferentes algoritmos para simular dados, fornecer cenários e conduzir a boas deduções. Para reduzir as incertezas nas simulações, estudos recentes propuseram o uso de algoritmos de aprendizado de maquina para solução de problemas da engenharia de reservatórios, devido a capacidade desses modelos de extrair o maxiomo de informações de um conjunto de dados. Essa tese propôe o uso ed duas tecnicas de machine learning para prever a produção diaria de óleo de um reservatório. Inicialmente, a produção diária de óleo é considerada uma série temporal, é pré-processada e reestruturada como um problema de aprendizado supervisionado. O modelo Random Forest, uma extensão das arvores de decisão muito utilizado em problemas de regressão e classificação, é utilizado para predizer um passo de tempo a frente. Entretanto, as restrições dessa abordagem nos conduziram a um modelo mais robusto, as redes neurais recorrentes LSTM, que são utilizadas em varios estudos como uma ferramenta dee aprendizado profundo adequada para modelagem de séries temporais. Várias configurações de redes LSTM foram construidas para implementar a previsão de um passo de tempo e de multiplos passos de tempo, a pressão do fundo de poço foi incorporada aos dados de entrada. Para testar a eficacia dos modelos propostos, foram usados quatro conjunto de dados diferentes, três gerados sintéticamente e um conjunto de dados reais do campo de produção VOlve, como casos de estudo para conduzir os experimentos. Os resultados indicam que o Random Forest é suficiente para previsões de um passo de tempo da produção de óleo e o LSTM é capaz de lidar com mais dados de entrada e estimar multiplos passos de tempo da produção de óleo.

[en] Precisely forecasting oil field performance is essential in oil reservoir planning and management. Nevertheless, forecasting oil production is a complex nonlinear problem due to all geophysical and petrophysical properties that may result in different effects with a bit of change. Thus, all decisions to be made during an exploitation project must consider different efficient algorithms to simulate data, providing robust scenarios to lead to the best deductions. To reduce the uncertainty in the simulation process, recent studies have efficiently introduced machine learning algorithms for solving reservoir engineering problems since they can extract the maximum information from the dataset. This thesis proposes using two machine learning techniques to predict the daily oil production of an offshore reservoir. Initially, the oil rate production is considered a time series and is pre-processed and restructured to fit a supervised learning problem. The Random Forest model is used to forecast a one-time step, which is an extension of decision tree learning, widely used in regression and classification problems for supervised machine learning. Regardless, the restrictions of this approach lead us to a more robust model, the LSTM RNN s, which are proposed by several studies as a suitable deep learning technique for time series modeling. Various configurations of LSTM RNN s were constructed to implement single-step and multi-step oil rate forecasting and down-hole pressure was incorporated to the inputs. For testing the robustness of the proposed models, we use four different datasets, three of them synthetically generated and one from a public real dataset, the Volve oil field, as a case study to conduct the experiments. The results indicate that the Random Forest model could sufficiently estimate the one-time step of the oil field production, and LSTM could handle more inputs and adequately estimate multiple-time steps of oil production.

SINESIO PESCO

THIAGO DE MENEZES DUARTE E SILVA

SINESIO PESCO

ABELARDO BORGES BARRETO JR

THIAGO DE MENEZES DUARTE E SILVA

ORLANDO FONSECA GUILARTE

EMILIO JOSE ROCHA COUTINHO

ANGELICA NARDO CASERI

2023-06-19

2023-04-28

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INGLÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=62916@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.62916