Performance Assessment of Ensemble Kalman Filter and Markov Chain Monte Carlo under Forecast Model Uncertainty
Notice bibliographique
Résumé
Summary Ensemble Kalman filter (EnKF) and Markov chain Monte Carlo (MCMC) are popular methods to obtain the posterior distribution of unknown parameters in the reservoir model. However, millions of simulation runs may be required in MCMC for accurate sampling of posterior as subsurface flow problems are highly nonlinear and non-Gaussian. Similarly, EnKF formulated on the basis of linear and Gaussian assumptions may also require a large number of realizations to correctly map the solution space of the unknown model parameters, ultimately resulting in the high computational cost. Data-driven meta/surrogate/proxy models provide an alternative solution to alleviate the issue of high computational cost. Since these models are not as accurate as numerical solutions of partial differential equations (PDE), their implementation may add an uncertainty in the forecast model. In literature, the effect of uncertainty in forecast model on data assimilation is not well studied, especially with field-scale reservoir models. In this work, we propose the robust assisted history matching workflow using polynomial chaos expansion (PCE) based forecast model. Proposed forecast model relies on reducing parameter space using Karhunen–Loeve (KL) expansion which preserves the two-point statistics of the field. Random variables from KL expansion and orthogonal polynomials corresponding to the prior probability density function (pdf) form the set of input parameters in PCE. Further, non-intrusive probabilistic collocation method (PCM) is used to compute PCE coefficients. PCE forecast model is then used in EnKF and MCMC to calculate the likelihood of the samples in place of high fidelity full physics simulation runs. A case study is performed using a 3D field scale model of a reservoir located near Fort McMurray in northern Alberta, Canada. Performance of EnKF and MCMC are assessed under forecast model uncertainty using rigorous qualitative and quantitative analysis and posterior distribution characterization. Results clearly depict that, although EnKF provided reliable mean and variance estimates of model parameters, MCMC outperformed the former even under the uncertainty associated with PCE metamodel. Inaccurate initial assumptions of model parameters were successfully handled by MCMC, although, with a longer burn-in period. Furthermore, characterization of posterior demonstrated reduced uncertainty in the estimation of model parameters using MCMC as compared to EnKF. Practical implications of the proposed approach and performance assessment under forecast model uncertainty will be consequential in designing accurate and computationally efficient reservoir characterization and optimization workflows and hence, improved decision-making in reservoir management.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».