New well water cut prediction using machine learning

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background: The drilling of new wells is one of the most effective geological and technical activities. In mature fields characterized by high production of reserves and high water availability, the selection of design points for drilling is a difficult task. Forecasting the parameters of new wells is possible by using geological and hydrodynamic models or analytical methods. In this paper, the authors propose the use of machine learning algorithms to predict the initial parameters of new wells based on an extensive set of geological and field data.

Aim: The article describes the process of developing machine learning algorithms and demonstrates the performance indicators of a complex model. As part of this work, testing of machine learning algorithms was performed to predict the start-up water cut of potential candidates.

Materials and methods: Within the framework of this work, various machine learning methods were applied on geological and technical field data.

Results: The developed complex model showed acceptable convergence results based on classification and regression metrics, which indicates its applicability for predicting the start-up water cut of project wells.

Conclusion: This method of predicting indicators is an alternative tool for predicting the start-up water cut of new wells, which makes it possible to clarify and supplement the forecast parameters calculated using a geological and hydrodynamic model or empirical dependencies of the initial water cut of new wells on geological parameters.

About the authors

Aktan Ye. Ibrayev

KMG Engineering

Author for correspondence.
Email: a.ibrayev@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

Gaukhar Serikovna Kamaridenova

KMG Engineering

Email: g.kamaridenova@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

Bakytzhan A. Baluanov

KMG Engineering

Email: b.baluanov@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

Azamat S. Yelemessov

KMG Engineering

Email: ayelemessov@niikmg.kz
Kazakhstan, Astana

References

  1. Tadjer A, Hong A, Bratvold R. Bayesian Deep Decline Curve Analysis: A New Approach for Well Oil Production Modeling and Forecasting. SPE Res Eval & Eng. 2022;25:568–582. doi: 10.2118/209616-PA.
  2. Gaskari R, Mohaghegh SD, Jalali J. An Integrated Technique for Production Data Analysis (PDA) With Application to Mature Fields. SPE Prod & Oper. 2007;22:403–416. doi: 10.2118/100562-PA.
  3. Shevchuk TN, Kashnikov OY, Mezentseva MA, et al. Production Forecast for Bazhen Formation Reservoirs on the Basis of Statistical Analyses and Machine Learning Techniques. PRONEFT. Professional'no o nefti. 2020;4(18):63–68. doi: 10.7868/S2587739920040096. (In Russ).
  4. Kolesov VV, Kurganov DV. Well Ranking for In-Fill Drilling Using Machine Learning with Production and Geological Data. Vestnik of Samara State Technical University (Technical Sciences Series). 2019;1(61). (In Russ).
  5. Martyushev DA, Ponomareva IN, Zakharov LA, Shadrov TA. Application of Machine Learning for Forecasting Formation Pressure in Oil Field Development. Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Geo Аssets Engineering. 2021;332(10):140–149. doi: 10.18799/24131830/2021/10/3401. (In Russ).
  6. Gabitova SI, Davletbakova SA, Klimov VY, et al. A new method of decline curve forecasting for project wells on the base of machine learning algorithms. PROneft. Professionally about Oil. 2020;4:69–74. doi: 10.7868/S2587739920040102. (In Russ.).
  7. Enikeev MR, Fazlytdinov MF, Enikeeva LV, Gubaidullin IM. The apply of machine learning methods for water cut prediction on the projected wells. V International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT-2019). 2019;4:434–444. (In Russ.).
  8. Ilyushin PY, Galkin SV. Forecast water cut production wells perm with the A-statistical methods. Vestnik of Perm National Research Polytechnic University. Geology, Oil and Gas Industry. 2011;10:1. P. 76–84. (In Russ).
  9. Chicco D, Jurman G. The advantages of the Matthews correlation coefficient (MCC) over F1 score and accuracy in binary classification evaluation. BMC Genomics. 2020. Vol. 6. doi: 10.1186/s12864-019-6413-7.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Dependence of start-up water cut on oil saturation

Download (194KB)
3. Figure 2. Dependence of initial water cut on oil recovery

Download (379KB)
4. Figure 3. Dependence of initial water cut on cumulative oil production

Download (414KB)
5. Figure 4. Random forest algorithm scheme

Download (71KB)
6. Figure 5. Water cut values distribution

Download (26KB)
7. Figure 6. Distribution of average liquid flow rate by environment

Download (123KB)
8. Figure 7. Cumulative oil production data transformation

Download (311KB)
9. Figure 8. ML model architecture

Download (38KB)
10. Figure 9. Model training scheme using train_test_split and GridSearchCV functions

Download (28KB)
11. Figure 10. Water cut values distribution histogram

Download (37KB)
12. Figure 11. Confusion matrix

Download (66KB)
13. Figure 12. Confusion matrix for the developed classifier

Download (59KB)
14. Figure 13. ROC-curve for the developed classifier

Download (75KB)
15. Figure 14. Predicted and actual values of water cut in test data

Download (70KB)

Copyright (c) 2024 Ibrayev A.Y., Kamaridenova G.S., Baluanov B.A., Yelemessov A.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».