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Enregistrement W2888125815 · doi:10.3997/2214-4609.201802229

Performance Assessment of Ensemble Kalman Filter and Markov Chain Monte Carlo under Forecast Model Uncertainty

2018· article· en· W2888125815 sur OpenAlexaffabout
R. M. Patel, Tarang Jain, Japan Trivedi, J. Guevara

Notice bibliographique

RevueProceedings · 2018
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueReservoir Engineering and Simulation Methods
Établissements canadiensUniversity of Alberta
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésEnsemble Kalman filterMarkov chain Monte CarloUncertainty quantificationPolynomial chaosData assimilationMathematical optimizationMonte Carlo methodApplied mathematicsComputer scienceKalman filterAlgorithmMathematicsGaussianExtended Kalman filterStatistics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

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.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,005
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,016
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,050
Score d'incertitude au seuil0,100

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0050,016
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0020,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0020,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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.

Tête enseignante Opus0,026
Tête enseignante GPT0,275
Écart entre enseignants0,248 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_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 découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2018
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Résumé présentoui

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