地質(zhì)地球所提出鉆探井壁失穩(wěn)地質(zhì)風險預測方法

作者: 2020年12月23日 來源:全球化工設(shè)備網(wǎng) 瀏覽量:
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人工智能地質(zhì)大數(shù)據(jù)分析是新興交叉學科,其核心是在物理規(guī)律約束下,通過建立數(shù)學模型,采用數(shù)據(jù)科學方法,分析和挖掘有價值的核心信息及關(guān)鍵證據(jù),以解決地質(zhì)學的認知、發(fā)現(xiàn)、決策及評價等理
  人工智能地質(zhì)大數(shù)據(jù)分析是新興交叉學科,其核心是在物理規(guī)律約束下,通過建立數(shù)學模型,采用數(shù)據(jù)科學方法,分析和挖掘有價值的核心信息及關(guān)鍵證據(jù),以解決地質(zhì)學的認知、發(fā)現(xiàn)、決策及評價等理論和地質(zhì)資源探測中的實際問題。
 
  深地非常規(guī)資源鉆探地質(zhì)風險的鉆前預測是一個難題,其中,鉆井井壁失穩(wěn)是鉆探地質(zhì)與工程風險的核心關(guān)注點之一。實現(xiàn)鉆前合理預測并管控、規(guī)避鉆井井壁失穩(wěn)地質(zhì)風險、從被動應(yīng)對向主動預防 (如優(yōu)化開發(fā)部署方案)轉(zhuǎn)變,對成功且低成本地開發(fā)復雜非常規(guī)資源具有重要意義。由于非常規(guī)資源地質(zhì)因素較復雜,常規(guī)基于合理假設(shè)的模型方法難以描述其復雜地質(zhì)的風險。常規(guī)的基于純數(shù)據(jù)驅(qū)動的機器學習方法在科學問題推理中對訓練數(shù)據(jù)的擬合較好,但存在對未知數(shù)據(jù)解釋能力欠佳、缺乏物理規(guī)律一致性的問題。
 
  中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所博士后耿智與合作導師、研究員王彥飛提出了一種引入地質(zhì)力學信息約束的基于地震數(shù)據(jù)預測鉆探井壁失穩(wěn)地質(zhì)風險的深度學習方法。研究人員從第一性原理思考,假設(shè)地層巖石是近似彈性且無顯著異??紫读黧w壓力,則可將井周巖石力學方程簡化,推導建立以孔隙度和井深為變量的物理約束正則項,加入訓練深度學習模型的目標函數(shù)中;實現(xiàn)基于物理機制約束深度學習模型解空間,提高對未知數(shù)據(jù)推理解釋能力的目標。該方法將已鉆井的測井數(shù)據(jù)(中子孔隙度、垂深)作為上述物理約束正則項的輸入,結(jié)合已鉆井井周的勘探地震數(shù)據(jù)隱特征與井壁坍塌位置數(shù)據(jù),通過深度學習技術(shù),可提升在未鉆井地區(qū)僅利用勘探地震數(shù)據(jù)預測井壁失穩(wěn)地質(zhì)風險的預測準確性。
 
  實例分析表明,與常規(guī)的僅基于標簽數(shù)據(jù)的機器學習方法相比,該方法的預測準確性相對提高約11.5%。該研究方法無需人工額外加注(解釋)標簽,可直接利用已有的海量測量數(shù)據(jù)(勘探地震、測井),將已鉆井數(shù)據(jù)與地質(zhì)力學機制作為先驗約束信息,提升鉆前地質(zhì)風險預測能力,合理優(yōu)化鉆探布井方案等,降低深地非常規(guī)資源勘探鉆探風險與成本。
 
  相關(guān)研究成果以Physics-guided deep learning for predicting geological drilling risk of wellbore instability using seismic attributes data為題,發(fā)表在Engineering Geology上。研究工作得到國家重點研發(fā)計劃項目、中科院“從0到1”原始創(chuàng)新項目、地質(zhì)地球所重點部署項目的支持。
 
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