Machine learning approaches for the prediction of serious fluid leakage from hydrocarbon wells
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The exploitation of hydrocarbon reservoirs may potentially lead to contamination of soils, shallow water resources, and greenhouse gas emissions. Fluids such as methane or CO2may in some cases migrate toward the groundwater zone and atmosphere through and along imperfectly sealed hydrocarbon wells. Field tests in hydrocarbon-producing regions are routinely conducted for detecting serious leakage to prevent environmental pollution. The challenge is that testing is costly, time-consuming, and sometimes labor-intensive. In this study, machine learning approaches were applied to predict serious leakage with uncertainty quantification for wells that have not been field tested in Alberta, Canada. An improved imputation technique was developed by Cholesky factorization of the covariance matrix between features, where missing data are imputed via conditioning of available values. The uncertainty in imputed values was quantified and incorporated into the final prediction to improve decision-making. Next, a wide range of predictive algorithms and various performance metrics were considered to achieve the most reliable classifier. However, a highly skewed distribution of field tests toward the negative class (nonserious leakage) forces predictive models to unrealistically underestimate the minority class (serious leakage). To address this issue, a combination of oversampling, undersampling, and ensemble learning was applied. By investigating all the models on never-before-seen data, an optimum classifier with minimal false negative prediction was determined. The developed methodology can be applied to identify the wells with the highest likelihood for serious fluid leakage within producing fields. This information is of key importance for optimizing field test operations to achieve economic and environmental benefits.
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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 | 0,003 | 0,005 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 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) | 0,001 | 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 ».