Оптимизация процессов SAGD на основе суррогатного моделирования

В статье представлена методология решения для оптимизации геометрических и эксплуатационных параметров процессов с подогревом и гравитационным вытеснением паром (SAGD) в неоднородном и многофазном нефтяном пласте. Оптимизация касается максимизации или минимизации показателей эффективности, таких как чистая приведённая стоимость, накопленный добытый объём нефти или накопленное закаченное количество пара. Методология включает построение «быстрого суррогата» целевой функции, оценка которой требует выполнения трудоёмкой математической модели (т.е. численного симулятора пласта), на основе нейронных сетей, моделирования DACE (design and analysis of computer experiments) и адаптивной выборки. С помощью адаптивной выборки исследуются перспективные области с учётом информации, предоставляемой суррогатной моделью, и ожидаемого значения ошибок. Предложенная методология обеспечивает глобальную оптимизацию, тем самым избегая потенциальной проблемы сходимости к локальному минимуму целевой функции, свойственной обычно применяемым методам Гаусса–Ньютона. Кроме того, она характеризуется приемлемой вычислительной стоимостью, пригодна для параллельной обработки и, как ожидается, превосходит другие универсальные методы глобальной оптимизации, такие как имитация отжига, генетические алгоритмы и методы перебора по образцу. Методология оценена на примере с вертикальным межскважинным расстоянием, энтальпией закачиваемого пара, давлением закачки и подпрохладкой в качестве искомых параметров процесса SAGD, оптимизирующих взвешенную сумму накопленного объёма нефти и накопленного закачанного пара для выбранного резервуара. По результатам делается вывод, что методология может быть использована эффективно и экономично для оптимизации процессов SAGD. Кроме того, предложенный подход к оптимизации перспективен для оптимизации целевых функций, требующих выполнения вычислительно затратных численных симуляторов пласта, как в процессах нефтедобычи, так и в других областях нефтяной инженерии (например, гидроразрыве пласта).