在深度学习与油气开发领域融合的背景下,科研边界持续扩展,创新成果不断涌现。从基本物理模型构建到油气开发问题的复杂模拟,从数据驱动分析到工程问题的智能解决,深度学习正以前所未有的动力推动油气开发领域的革新。以下是深度学习在油气开发领域应用的几个方面:
-
油气产量预测:深度学习技术已经被大量应用于油气产量预测,在解决复杂环境下的精准产量预测时表现卓越。通过结合地质、工程和地球物理等多元信息,深度学习模型能够有效地识别出影响油气产量的关键因素。
-
测井解释:深度学习在测井方向的应用,既能做自动岩性、岩石类型、沉积微相识别,也可以做储层物性解释,特别是非常规油藏的测井解释,如裂缝孔隙度解释,合成曲线的生成等。
-
油藏工程:在油藏工程方面,深度学习在油藏数值模拟、非常规油藏产量预测、流体参数预测等方向表现出了广阔的应用前景。
-
油气开采优化:深度学习技术在油气开采优化技术中的应用,包括气体探测技术、储层预测分析技术以及安全监测技术。
-
自动数据处理和解释:数据挖掘和数理统计在石油勘探开发中的应用十分成功,在测井曲线解释、储层参数预测等工作中得到了广泛应用。深度学习、集成学习、迁移学习等技术未来有望在岩石物理、地震图像、测井曲线等数据的自动化处理与分析中得到深入应用。
培训对象:
地质学、建筑科学与工程、矿业工程、安全科学与灾害防治、公路与水路运输、水利水电工程、石油天然气工业、地球物理学、环境科学与资源利用、自动化技术等领域的科研人员、工程师、及相关行业从业者、跨领域研究人员。
深度学习驱动的油气开发技术与应用
油气开发工程物理模型基础
- 油气开发工程中的基本数学物理模型及工程问题
1.1.裂缝性储层流体流动模型:等效连续介质模型、离散裂缝网络模型
1.2.油气藏流体连续介质模拟及数值模拟方法
1.2.1. 连续介质模型
1.2.2. 有限差分法(FDM)
1.2.3. 有限体积法(FVM)
1.2.4. 有限元法(FEM)
1.3.油气藏开发中的提高采收率技术:化学驱等多种提高原油采收率的方法,以及如何通过物理法、化学法提高油气采收率机制和工程设计
1.4.非常规油气藏的压裂设计和开发模拟
1.4.1. 油藏地质建模 1.4.2. 压裂裂缝扩展数值模拟
1.5.偏微分方程(PDE)在油气开发中的作用和体现
偏微分方程求解方法概述
Python深度学习神经网络基础
- Python基本指令及库
1.1.Python基础:通过交互式编程环境,教授Python基础,包括数据类型和逻辑运算等。
1.2.科学计算库:介绍NumPy和Matplotlib,并讲授如何使用它们进行科学计算和数据可视化。
实战演练:基于简单NumPy指令解决油气开发工程分类问题
1.3.神经网络构建:通过简单的实例,如使用NumPy构建感知机,教授神经网络的基本概念。
1.4.深度学习框架:通过TensorFlow和PyTorch的实例,教授如何构建和训练用于油气开发工程问题的深度学习模型。
实战演练:基于PyTorch模块求解
深度学习PDE求解
- 基于深度学习的PDE求解方法
1.1.深度学习求解PDE的方法
1.1.1. 简单PDE的物理信息神经网络(PINN):将物理方程作为神经网络的约束条件,确保网络输出符合物理规律。
算例实现:Burgers方程;扩散方程等
1.1.2. 渗流方程的物理信息神经网络(PINN):基于深度学习框架的渗流方程求解方法。
算例实现:单相渗流方程求解
优势和挑战:分析深度学习求解PDE的优势,以及面临的挑战。
深度学习参数反演
- 基于深度学习的参数反演
1.1.参数反演在油气开发中的重要性作用
1.2.基于深度学习的自动反演方法:
1.2.1. 数据驱动下的自动试井解释方法:基于卷积网络的自动试井解释方法,提高解释速度和准确性
算例实现:Automatic well test interpretation method for circular reservoirs with changing wellbore storage by using one-dimensional convolutional neural network, Journal of Energy Resources Technology. 2023
1.2.2. 物理驱动下的自动试井解释方法:基于全连接神经网络的自动试井解释方法,提高解释速度和准确性
算例实现:利用残差神经网络反演储层中的渗透率K (Surrogate modeling for porous flow using deep neural networks, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2022, https://doi.org/10.1016/j.petrol.2022.110460.)
论文复现与应用
- 深度学习在油气开发中的应用:论文复现
1.1.BP神经网络隐式法在测井数据中的应用研究:利用BP神经网络进行测井数据分析
参考文献: Implicit Approximation of Neural Network and Applications. SPE Res Eval & Eng 2009,12 (6): 921-928.
1.2.神经网络在测井数据预测中的应用研究:侧重如何利用物理信息提高预测精度
参考文献:硕士论文
1.3.油气水流动的三维多相多组分非定常偏微分方程组的建立、求解及应用研究:探讨如何建立和求解复杂的PDE方程组,并在油气开发中应用
参考文献:Surrogate modeling for porous flow using deep neural networks, Journal of Petroleum Science and Engineering, 2022, 213, 110460
1.4.人工智能技术在油气开发中的应用研究:特别是在处理大数据方面的应用,如气田开发。
参考文献:Deep learning-based analysis of the main controlling factors of different gas-fields recovery rate, Energy,2023, 285, 15, 128767, (代码不公开)
基于非结构PEBI网格的水驱、化学驱、致密油、页岩气开发中的流动规律数值模拟软件的研发与应用介绍:介绍系列工业软件,这些软件在解决生产制度优化、井网优化等关键技术难题中的应用
进展与展望
- 人工智能方法在油气田开发中的应用:进展与展望
1.1.总结人工智能方法在油气田开发研究领域的进展:包括数据驱动方法、物理驱动人工神经网络PDE求解器和数据与物理共同驱动方法。
未来发展趋势:探讨大语言模型在油气田开发中的应用潜力。
主讲老师:
"双一流"及"211工程"建设高校教授带领团队讲授。研究方向:偏微分方程智能求解方法,油气藏流动大模型,油气大数据,工业软件研发等。代表性成果:揭示致密油藏流动规律的物理机制,提出了具有颠覆性的偏微分方程智能求解方法,建立系列智能反演新方法,建立了系列油气水流动新模型与新方法。发表论文100多篇,其中SCI收录70余篇;授权发明专利15项。