Document

Dimensionality reduction of history matching parameters using variational autoencoders.

Source
Master's thesis
Other titles
تقليل أبعاد خصائص مطابقة بينات حقول النفط والغاز باستخدام أجهزة التشفير التلقائي المتغيرة
Country
Oman
City
Muscat
Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2024
Language
English
Thesis Type
Master's thesis
English abstract
In reservoir engineering, history matching plays a crucial role in calibrating simulation models to observed field data. Nonetheless, history matching is an ill-posed problem that contains high dimensional parameters, which deters efficient and fast predictions of reservoir behavior. This study introduces a unique approach of integrating Variational Autoencoders (VAE) in history matching to reduce the dimensions of its parameters. VAE is a powerful tool that generates low-dimensional representative parameters from the original realizations. Ensemble smoother with multiple data assimilation (ESMDA) is used to incorporate VAE into history matching. The encoded parameters were assimilated, and production parameters were generated throughout. Then, after the final iteration, the realizations were decoded. For the sake of practicality, only permeability was used as a history matching parameter in this study, besides 20000 realizations of synthetic channelized reservoirs. Several sensitive criteria were tested, such as the number of training epochs and changing the values of the inflation factor, 𝛼. The total running time was 6.5 hours to train the VAE model and to run an ensemble of 50 realizations of permeability realizations in ES-MDA. The results indicate a promising approach to significantly reduce the dimensionality of the parameters from 45*45 grid cells to a 1-dimensinoal array of 200 values only, while keeping geologic realism. All is achieved by using computationally effective and accurate means, which highlights the potential of VAE in enhancing history matching processes to be used in various reservoir engineering applications.
Arabic abstract
في هندسة المكامن، تلعب مطابقة بيانات الحقول دورا حاسما في معايرة نماذج المحاكاة للبيانات الميدانية المرصودة. ومع ذلك، فإن مطابقة البيانات هي مشكلة صعبة تحتوي على خصائص ذات أبعاد عالية، مما يمنع التنبؤات الفعالة والسريعة لسلوك المكامن. تقدم هذه الدراسة منه ًجا فريدًا لدمج أجهزة التشفير التلقائي المتغيرة (VAE (في مطابقة البيانات لتقليل أبعاد خصائصها. VAE هي أداة قوية تولد خصائص تمثيلية منخفضة الابعاد من الخصائص الاصلية. يتم استخدام التقنية بالدمج مع تقنية (MDA-ES (لمطابقة بيانات المكمن. من أجل التطبيق العملي، تم استخدام النفاذية فقط كخاصية مطابقة بيانات المكمن في هذه الدراسة، إلى جانب 20000 نسخة لمكامن اصطناعية ذات قنوات. تم اختبار عدة معايير مثل عدد فترات التدريب وتغيير قيم عامل التضخم α .كان إجمالي وقت التشغيل 6 ساعات ونصف لتدريب نموذج VAE وتشغيل 50 نسخة من نفاذية المكامن في-ES MDA . تشير النتائج إلى نهج واعد لتقليل أبعاد خصائص مكامن حقول النفط والغاز بشكل كبير من خاليا شبكية ذات أبعاد 45*45 إلى مجموعة ذات بعد واحد مكونة من 200 قيمة فقط، مع الحفاظ على الواقعية الجيولوجية. يتم تحقيق كل ذلك باستخدام وسائل فعالة ودقيقة حسابيًا، مما يسلط الضوء على إمكانيات VAE في تعزيز عمليات مطابقة بيانات حقول النفط والغاز لاستخدامها في تطبيقات هندسة المكامن المختلفة.
Category
Theses and Dissertations