Geophysical control of geologic carbon storage using deep reinforcement learning: Sensitivity to multigeophysical noise and to the uncertainty of digital twins
Notice bibliographique
Résumé
ABSTRACT Geologic carbon storage (GCS) must be safe and profitable. To achieve these goals for gigaton-scale GCS operations, decision-making in the presence of uncertainty is required. Geophysical monitoring methods can inform such decisions, given their sensitivity to the spatiotemporal changes in the subsurface during and after injection. We investigate a novel framework for the optimal control of GCS operations using geophysical monitoring. We refer to this decision-making tool as “geophysical control” and develop sequential decision-making models trained using digital twins of GCS operations and the corresponding geophysical monitoring signals. In particular, we obtain these models via deep reinforcement learning (DRL) and specifically focus on two types of uncertainty: geophysical noise and uncertainty in the subsurface petrophysical model. Our objective is to demonstrate how each source of stochasticity affects the decision-making process when one seeks to maximize profit while minimizing the risk of induced seismicity through an optimal policy that determines the annual target CO2 injection rate. We train a suite of DRL agents with different geophysical observations (surface time-lapse gravity, surface seismic amplitude-variation-with-offset (AVO), and combined gravity and AVO surveys), different signal-to-noise ratio levels, and with/without petrophysical model uncertainties. A comparison of the learning behavior of these independent DRL agents shows that (1) the DRL framework has the capacity to learn optimal CO2 injection policies; (2) training performance degrades with increasing geophysical noise (especially more in the seismic AVO case); and (3) the combination of AVO and gravity enhances decision-making, especially in the presence of geophysical noise. Our results show that the use of multigeophysical measurements and the incorporation of subsurface model uncertainties are critical in developing robust injection control agents using DRL.
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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 | 0,002 | 0,007 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| 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 ».