Machine Learning Based Integrated Approach to Estimate Total Organic Carbon in Shale Reservoirs – A Case Study from Duvernay Formation, Alberta Canada
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Shale gas reservoirs have become prominent contributors to the world's hydrocarbon resources and production. They exhibit multiple storage mechanisms, two of which are linked to the free and adsorbed gas phase. Since the adsorbed gas may be stored as a denser phase than the free gas, the contribution of the adsorbed phase can be significant. The adsorbed volume is related to the total organic carbon (TOC) and thus, higher TOC can indicate higher hydrocarbon inplace. Furthermore, productivity can be linked to TOC through the potential for overpressure and conversion of kerogen to pore space. However, estimation of the TOC is not a trivial problem, as it depends on geological factors such as depositional environment. In this study, we propose an integrated workflow using concepts of machine learning to estimate TOC. The workflow is divided into 3 sections which are area selection, sub-region categorization, and prediction modeling. Firstly, 3 active exploration and development areas (Kaybob, Pembina, and East shale basin) of the Duvernay Formation are highlighted and the geology of each specific area is analyzed. Thereafter, using the available core data and average properties of the attributes (Gamma Ray, resistivity, density, and distance from mean vitrinite reflectance line), each area is clustered into sub-regions using SVM, logistic regression, and k-means clustering. Finally, using Random Forest prediction, models for each sub-region are developed and ranked with average mean square errors and standard deviations. It is observed that the Kaybob area can be clustered into 2 regions. This observation is supported by the principal component plot (PC1 vs PC2), which shows a dual cloud structure. This is further supported through clustering analysis, which also revealed the same observation. Results of the prediction modeling found random forest as the best predictor, achieving a match wiht the core data with a error less than 10% and in some cases only a 1% deviation. Shale reservoir characterization requires estimation of the key parameters such as TOC. However, it is difficult to estimate TOC with purely physics-based or purely statistical models, as it requires limited specialized data and is impacted by subtle variations in the reservoir. This study suggests that TOC can be accurately estimated by combining geological interpretation and machine learning based algorithms without bearing cost of the specialized data.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,002 | 0,002 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 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 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 ».