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Enregistrement W4386136950 · doi:10.1038/s41598-023-40904-0

Hierarchical automated machine learning (AutoML) for advanced unconventional reservoir characterization

2023· article· en· W4386136950 sur OpenAlexaboutno aff
Yousef Ahmad Mubarak, Ardiansyah Koeshidayatullah

Notice bibliographique

RevueScientific Reports · 2023
Typearticle
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueHydrocarbon exploration and reservoir analysis
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesJoint Research CentreKing Fahd University of Petroleum and Minerals
Mots-clésWorkflowMachine learningOil shaleComputer scienceArtificial intelligenceGradient boostingVolume (thermodynamics)Reservoir modelingPorosityArtificial neural networkRandom forestGeologyPetroleum engineeringGeotechnical engineeringDatabase

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Recent advances in machine learning (ML) have transformed the landscape of energy exploration, including hydrocarbon, CO2 storage, and hydrogen. However, building competent ML models for reservoir characterization necessitates specific in-depth knowledge in order to fine-tune the models and achieve the best predictions, limiting the accessibility of machine learning in geosciences. To mitigate this issue, we implemented the recently emerged automated machine learning (AutoML) approach to perform an algorithm search for conducting an unconventional reservoir characterization with a more optimized and accessible workflow than traditional ML approaches. In this study, over 1000 wells from Alberta’s Athabasca Oil Sands were analyzed to predict various key reservoir properties such as lithofacies, porosity, volume of shale, and bitumen mass percentage. Our proposed workflow consists of two stages of AutoML predictions, including (1) the first stage focuses on predicting the volume of shale and porosity by using conventional well log data, and (2) the second stage combines the predicted outputs with well log data to predict the lithofacies and bitumen percentage. The findings show that out of the ten different models tested for predicting the porosity (78% in accuracy), the volume of shale (80.5%), bitumen percentage (67.3%), and lithofacies classification (98%), distributed random forest, and gradient boosting machine emerged as the best models. When compared to the manually fine-tuned conventional machine learning algorithms, the AutoML-based algorithms provide a notable improvement on reservoir property predictions, with higher weighted average f1-scores of up to 15–20% in the classification problem and 5–10% in the adjusted-R2 score for the regression problems in the blind test dataset, and it is achieved only after ~ 400 s of training and testing processes. In addition, from the feature ranking extraction technique, there is a good agreement with domain experts regarding the most significant input parameters in each prediction. Therefore, it is evidence that the AutoML workflow has proven powerful in performing advanced petrophysical analysis and reservoir characterization with minimal time and human intervention, allowing more accessibility to domain experts while maintaining the model’s explainability. Integration of AutoML and subject matter experts could advance artificial intelligence technology implementation in optimizing data-driven energy geosciences.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,004
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: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,009
Score d'incertitude au seuil0,019

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,004
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

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.

Tête enseignante Opus0,015
Tête enseignante GPT0,257
Écart entre enseignants0,242 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations18
Publié2023
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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