Recent works have presented promising results from the application of machine learning (ML) to the modeling of flow rates in oil and gas wells. Encouraging results and advantageous properties of ML models, such as computationally cheap evaluation and ease of calibration to new data, have sparked optimism for the development of data-driven virtual flow meters (VFMs). Data-driven VFMs are developed in the small data regime, where it is important to question the uncertainty and robustness of models. The modeling of uncertainty may help to build trust in models, which is a prerequisite for industrial applications. The contribution of this paper is the introduction of a probabilistic VFM based on Bayesian neural networks. Uncertainty in the model and measurements is described, and the paper shows how to perform approximate Bayesian inference using variational inference. The method is studied by modeling on a large and heterogeneous dataset, consisting of 60 wells across five different oil and gas assets. The predictive performance is analyzed on historical and future test data, where an average error of 4-6% and 8-13% is achieved for the 50% best performing models, respectively. Variational inference appears to provide more robust predictions than the reference approach on future data. Prediction performance and uncertainty calibration is explored in detail and discussed in light of four data challenges. The findings motivate the development of alternative strategies to improve the robustness of data-driven VFMs.


翻译:近期的工程从机器学习(ML)应用到石油和天然气井流量率模型的模型应用中取得了令人乐观的成果。鼓励ML模型的成果和有利性,例如计算廉价的评价和便于校准新数据,激发了数据驱动虚拟流表(VFMs)开发的乐观主义;数据驱动VFMs是在小型数据系统中开发的,在这个系统中,对模型的不确定性和稳健性提出疑问十分重要。不确定性模型有助于建立对模型的信任,这是工业应用的先决条件。本文的贡献是在Bayesian神经网络的基础上引入一个概率性VFM模型和有利性模型,例如计算成本低的评价和对新数据进行校正性评估的不确定性,文件展示了如何利用变异性推论来进行近于巴伊斯虚拟的推论。该方法是通过一个大型和混杂的数据集建模来研究的,该数据集包括5个不同的石油和天然气资产中的60口井。预测性业绩根据历史和未来测试数据进行分析,其中,在Bayesian神经性模型中的平均误差为4-6%和8-13%。在进行最稳性预测的精确性模型的精确性模型中,分别对精确性数据进行了分析。

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