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Machine Learning Models for Subsurface Pressure Prediction: A Data Mining Approach

delete2025-11-18
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OA
AI
M
Muhammad Raiees Amjad
R
Rohan Benjamin Varghese
T
Tehmina Amjad *
DOI:10.3390/computers14110499delete
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摘要

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精确的孔隙压力预测对于安全和高效的钻井至关重要;然而,地下地层的非线性和异质性使其极具挑战性。传统的基于物理的方法无法处理这种非线性和变化。近年来,研究人员已部署机器学习(ML)方法以提高预测性能。这些方法通常高度领域特定,对它们训练的数据能产生良好结果,但在推广到未见数据时却面临困难。本研究引入了一种混合元集成(HME),作为一种元模型框架,作为新颖的数据挖掘方法,应用机器学习方法及集成学习于测井数据进行孔隙压力预测。本研究首先训练了五种基线模型,包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)、深度前馈神经网络(DFNN)、随机森林(RF)和极端梯度提升(XGBoost),以捕捉孔隙压力预测的序列和非线性关系。通过一个元学习器进一步改进堆叠预测,该学习器根据地下异质性自适应地重新加权它们,有效增强了集成在不同地质环境中的泛化能力。实验在来自Potwar Basin(巴基斯坦主要的油气产区之一)的四口井的测井数据上进行。提出的混合元集成(HME)实现了0.93的R²值,优于各个基线模型。通过HME方法,该模型通过学习基线模型间的最优非线性相互作用,有效捕捉岩石异质性,从而实现更准确的压力预测。结果表明,将深度学习与稳健的元学习相结合,显著提高了孔隙压力预测的准确性。
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