Характеристика интенсивности поглощения бурового раствора при бурении скважин: применение машинного обучения и данных геофизических исследований скважин

Поглощение бурового раствора является одной из важных проблем при бурении скважин и приводит к финансовым потерям и производственным рискам. Основные причины поглощения связаны с рядом геологических параметров, особенно в осложнённых интервалах разреза. В данной работе представлен подход к прогнозированию интенсивности поглощения с использованием моделей машинного обучения и данных геофизических исследований скважин. Исследование посвящено газовому месторождению на севере Ирана и включает данные по девяти скважинам со случаями поглощения, классифицированными по шести классам интенсивности. После тщательного разведочного анализа и предварительной обработки данных были применены семь методов машинного обучения: случайный лес, Extra Trees, дерево решений, XGBoost, метод k ближайших соседей, метод опорных векторов и метод жёсткого голосования. Наилучшие результаты показали случайный лес, Extra Trees и жёсткое голосование. Эти модели продемонстрировали наиболее устойчивые результаты по обоим ключевым показателям качества и, следовательно, достаточно эффективно прогнозировали интенсивность поглощения. Модели Extra Trees и жёсткого голосования показали очень высокую прогностическую эффективность. Однако их ограничения для некоторых классов интенсивности указывают на необходимость дальнейшего совершенствования. В этом отношении ансамблевые методы особенно эффективны для решения задачи, имеющей многомерный характер. Метод жёсткого голосования объединяет несколько классификаторов и превосходит отдельные модели, такие как методы опорных векторов. Статья содержит новые сведения о применении машинного обучения совместно с данными геофизических исследований скважин для повышения точности прогнозирования поглощения, обеспечивая надёжную основу для принятия решений в режиме реального времени при бурении. Результаты показывают, что эти модели способны снизить производственные риски, повысить безопасность бурения и сократить непроизводительное время; таким образом, они представляют собой существенный шаг вперёд в управлении поглощением бурового раствора.