We present an approach for interpreting a black-box alarming system for forecasting accidents and anomalies during the drilling of oil and gas wells. The interpretation methodology aims to explain the local behavior of the accident predictive model to drilling engineers. The explanatory model uses Shapley additive explanations analysis of features, obtained through Bag-of-features representation of telemetry logs used during the drilling accident forecasting phase. Validation shows that the explanatory model has 15% precision at 70% recall, and overcomes the metric values of a random baseline and multi-head attention neural network. These results justify that the developed explanatory model is better aligned with explanations of drilling engineers, than the state-of-the-art method. The joint performance of explanatory and Bag-of-features models allows drilling engineers to understand the logic behind the system decisions at the particular moment, pay attention to highlighted telemetry regions, and correspondingly, increase the trust level in the accident forecasting alarms.


翻译:我们提出了一个方法,用于解释在油气井钻探期间预测事故和异常现象的黑盒警报系统。解释方法旨在向钻探工程师解释事故预测模型的当地行为。解释模型使用钻探事故预测阶段通过遥测日志的“功能包”获得的对特征的沙普利添加解释分析。验证表明解释模型精确度为70%,超过了随机基线和多头注意神经网络的衡量值。这些结果证明,开发的解释模型与钻探工程师的解释更加一致,而不是最先进的方法。解释模型和“功能包”模型的共同性能使得钻探工程师在特定时刻能够理解系统决定背后的逻辑,注意突出的遥测区域,并相应地提高事故预报警报中的信任度。

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在科学,计算和工程学中,黑盒是一种设备,系统或对象,可以根据其输入和输出(或传输特性)对其进行查看,而无需对其内部工作有任何了解。 它的实现是“不透明的”(黑色)。 几乎任何事物都可以被称为黑盒:晶体管,引擎,算法,人脑,机构或政府。为了使用典型的“黑匣子方法”来分析建模为开放系统的事物,仅考虑刺激/响应的行为,以推断(未知)盒子。 该黑匣子系统的通常表示形式是在该方框中居中的数据流程图。黑盒的对立面是一个内部组件或逻辑可用于检查的系统,通常将其称为白盒(有时也称为“透明盒”或“玻璃盒”)。
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