A Combined Neural Network Forecasting Approach for CO2-Enhanced Shale Gas Recovery
Notice bibliographique
Résumé
Summary Intensive growth of geological carbon sequestration has motivated the energy sector to diversify its storage portfolios, given the background of climate change mitigation. As an abundant unconventional reserve, shale gas reservoirs play a critical role in providing sufficient energy supply and geological carbon storage potentials. However, the low recovery factors of the primary recovery stage are a major concern during reservoir operations. Although injecting CO2 can resolve the dual challenges of improving the recovery factors and storing CO2 permanently, forecasting the reservoir performance heavily relies on reservoir simulation, which is a time-consuming process. In recent years, pioneered studies demonstrated that using machine learning (ML) algorithms can make predictions in an accurate and timely manner but fails to capture the time-series and spatial features of operational realities. In this work, we carried out a novel combinational framework including the artificial neural network (ANN, i.e., multilayer perceptron or MLP) and long short-term memory (LSTM) or bi-directional LSTM (Bi-LSTM) algorithms, tackling the challenges mentioned before. In addition, the deployment of ML algorithms in the petroleum industry is insufficient because of the field data shortage. Here, we also demonstrated an approach for synthesizing field-specific data sets using a numerical method. The findings of this work can be articulated from three perspectives. First, the cumulative gas recovery factor can be improved by 6% according to the base reservoir model with input features of the Barnett shale, whereas the CO2 retention factor sharply declined to 40% after the CO2 breakthrough. Second, using combined ANN and LSTM (ANN-LSTM)/Bi-LSTM is a feasible alternative to reservoir simulation that can be around 120 times faster than the numerical approach. By comparing an evaluation matrix of algorithms, we observed that trade-offs exist between computational time and accuracy in selecting different algorithms. This work provides fundamental support to the shale gas industry in developing comparable ML-based tools to replace traditional numerical simulation in a timely manner.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| 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 tête enseignante, 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 ».