Development of a new empirical correlation for predicting formation volume factor of reservoir oil using artificial intelligence

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It is known that oil in reservoir conditions is characterized by the content of a certain amount of dissolved gas. As reservoir pressure decreases this gas is released from oil significantly changing its physical properties, primarily its density and viscosity. In addition, the oil volume also reduces, sometimes by 50–60 %. In this regard, when calculating reserves, it is necessary to justify the reduction amount of the reservoir oil volume when oil is extracted to the surface. For this purpose, the concept of formation volume factor of reservoir oil has been introduced. The formation volume factor of oil is considered one of the main characterizing parameters of crude oil. It is also required for modeling and predicting the characteristics of an oil reservoir. The purpose of the present work is to develop a new empirical correlation for predicting the formation volume factor of reservoir oil using artificial intelligence methods based on MATLAB software, such as: an artificial neural network, an adaptive neuro-fuzzy inference system, and a support vector machine. The article presents a new empirical correlation extracted from the artificial neural network based on 503 experimental data points for oils from the Eastern Siberia field, which was able to predict the formation volume factor of oil with the correlation coefficient of 0.969 and average absolute error of less than 1 %. The conducted study shows that the prediction accuracy of the desired parameter in the developed artificial intelligence model exceeds the accuracy of study results obtained by conventional statistical methods. Moreover, the model can be useful in the prospect of process optimization in field planning and development.

About the authors

E. V. Shakirova

Irkutsk National Research Technical University

Email: viva160@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0605-2920

A. A. Aleksandrov

University of Tyumen

Email: kavabanga1999@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6925-762X

M. V. Semykin

Irkutsk National Research Technical University

Email: siemykin99@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6134-1656

References

  1. Lippmann R. P. An introduction to computing with neural nets // IEEE ASSP Magazine. 1987. Vol. 4. Iss. 2. P. 4–22.
  2. Hinton G. E., Osindero S., Teh Y.-W. A fast learning algorithm for deep belief nets // Neural Computation. 2006. Vol. 18. Iss. 7. P. 1527–1554. https://doi.org/10.1162/neco.2006.18.7.1527.
  3. Rammay M. H., Abdulraheem A. Automated history matching using combination of adaptive neuro fuzzy system (ANFIS) and differential evolution algorithm // SPE Large Scale Computing and Big Data Challenges in Reservoir Simulation Conference and Exhibition. Istanbul, 2014. SPE-172992-MS.
  4. Ben-Hur A., Horn D., Siegelmann H. T., Vapnik V. Support vector clustering // Journal of Machine Learning Research. 2001. Vol. 2. P. 125–137.
  5. Jeng J.-T., Chuang C.-C., Su S.-F. Support vector interval regression networks for interval regression analysis // Fuzzy Sets and Systems. 2003. Vol. 138. Iss. 2. P. 283–300. https://doi.org/10.1016/S0165-0114(02)00570-5.
  6. Tahmasebi P., Hezarkhani A. A hybrid neural networks-fuzzy logic-genetic algorithm for grade estimation // Computers & Geosciences. 2012. Vol. 42. P. 18–27. https://doi.org/10.1016/j.cageo.2012.02.004.
  7. Klir G., Yuan B. Fuzzy sets and fuzzy logic: theory and applications. New Jersey: Prentice Hall, 1995. 574 p.
  8. Kaydani H., Mohebbi A., Baghaie A. Neural fuzzy system development for the prediction of permeability from wireline data based on fuzzy clustering // Petroleum Science and Technology. 2012. Vol. 30. Iss. 19. P. 2036–2045. https://doi.org/10.1080/10916466.2010.531345.
  9. Press W. H., Teukolsky S. A., Vetterling W. T., Flannery B. P. Numerical recipes. The art of scientific computing. New York: Cambridge University Press, 2007. 1235 p.
  10. Trontl K., Šmuc T., Pevec D. Support vector regression model for the estimation of γ-ray buildup factors for multi-layer shields // Annals of Nuclear Energy. 2007. Vol. 34. Iss.12. P. 939–952. https://doi.org/10.1016/j.anucene.2007.05.001.
  11. Gholami R., Shahraki A. R., Jamali Paghaleh M. Prediction of hydrocarbon reservoirs permeability using support vector machine // Mathematical Problems in Engineering. 2012. https://doi.org/10.1155/2012/670723.
  12. Семыкин М. В., Шакирова Э. В. Исследование по подбору эффективных деэмульгаторов при обезвоживании нефтей Восточной Сибири // 60 лет снимкам обратной стороны Луны: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Иркутск: Изд-во ИРНИТУ, 2019. С. 76–81.
  13. Gaisina L. M., Mikhailovskaya I. M., Khairullina N. G., Pilipenko L. M., Shakirova E. V. Features of the formation of the corporate identity of the staff // Biosciences Biotechnology Research Asia. 2015. Vol. 12. Iss. 3. P. 2543–2555. https://doi.org/10.13005/bbra/1934.
  14. Averkina E. V., Shakirova E. V. Specifics of drilling wells in the abnormally-high-pressure rock beds in the oiland-gas fields of Eastern Siberia // IOP Conference. Series: Earth and Environmental Science. 2019. Vol. 229. P. 012032. https://doi.org/10.1088/1755-1315/229/1/012032.
  15. Белозерова О. В., Коваленко В. В., Шакирова Э. В. Исследование состава и свойств нефти Ичёдинского месторождения // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. № 3. С. 522–528. https://doi.org/10.21285/2227-2925-2020-10-3-522-528.
  16. Аверкина Е. В., Шакирова Э. В., Николаева М. Б., Климова А. А. Сравнительный анализ реагентовингибиторов набухания глинистых отложений, применяемых на месторождениях Восточной Сибири // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2020. Т. 331. № 12. С. 138–145. https://doi.org/10.18799/24131830/2020/12/2947.
  17. Gorokhova A. E., Gaisina L. M., Gareev E. S., Shutov N. V., Shakirova E. V. Application of coaching methods at agricultural and industrial enterprises to improve the quality of young specialists’ adaptation // Quality – Access to Success. 2018. Vol. 19. Iss. 164. P. 103–108.
  18. Gaisina L. M., Mikhaylovskaya I. M., Khairullina N. G., Ustinova O. V., Shakirova E. V. The role of the media in the spiritual and moral evolution of society // Mediterranean Journal of Social Sciences. 2015. Vol. 6. Iss. 5. P. 93–101. https://doi.org/10.5901/mjss.2015.v6n5s2p93.
  19. Gaisina L. M., Dorozhkin Yu. N., Iakupova G. A., Rasuleva I. V., Dallakian G. R., Shakirova E. V. Reflection of contemporary socio-cultural factors on young rural family as a problem of rural development. A study case - the Republic of Bashkortostan // Scientific Papers. Series: Management, Economic Engineering in Agriculture and Rural Development. 2018. Vol. 18. Iss. 3. P. 131–138.
  20. Шакирова Э. В., Семыкин М. В., Александров А. А., Брыжеватых Н. В. Современные методы по подбору деэмульгаторов при обезвоживании нефтей Восточной Сибири // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. 2021. № 3. С. 36– 44. https://doi.org/10.17122/ntj-oil-2021-3-36-44.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 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».