A New Method of Lithology Classification Based on Convolutional Neural Network Algorithm by Utilizing Drilling String Vibration Data
Notice bibliographique
Résumé
Formation lithology identification is of great importance for reservoir characterization and petroleum exploration. Previous methods are based on cutting logging and well-logging data and have a significant time lag. In recent years, many machine learning methods have been applied to lithology identification by utilizing well-logging data, which may be affected by drilling fluid. Drilling string vibration data is a high-density ancillary data, and it has the advantages of low-latency, which can be acquired in real-time. Drilling string vibration data is more accessible and available compared to well-logging data in ultra-deep well drilling. Machine learning algorithms enable us to develop new lithology identification models based on these vibration data. In this study, a vibration dataset is used as the signal source, and the original vibration signal is filtered by Butterworth (BHPF). Vibration time–frequency characteristics were extracted into time–frequency images with the application of short-time Fourier transform (STFT). This paper develops lithology classification models using new data sources based on a convolutional neural network (CNN) combined with Mobilenet and ResNet. This model is used for complex formation lithology, including fine gravel sandstone, fine sandstone, and mudstone. This study also carries out related model accuracy verification and model prediction results interpretation. In order to improve the trustworthiness of decision-making results, the gradient-weighted class-activated thermal localization map is applied to interpret the results of the model. The final verification test shows that the single-sample decision time of the model is 10 ms, the test macro precision rate is 90.0%, and the macro recall rate is 89.3%. The lithology identification model based on vibration data is more efficient and accessible than others. In conclusion, the CNN model using drill string vibration supplies a superior method of lithology identification. This study provides low-latency lithology classification methods to ensure safe and fast drilling.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,001 |
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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».