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基于神经算子与类物理信息神经网络智能求解新进展 被引量:2
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作者 李道伦 沈路航 +7 位作者 查文舒 邢燕 吕帅君 汪欢 李祥 郝玉祥 陈东升 陈恩源 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期875-889,共15页
深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通... 深度学习通过多层神经网络对数据进行学习,不仅能揭示潜藏信息,还能很好地解决复杂非线性问题.偏微分方程(PDE)是描述自然界中许多物理现象的基本数学模型.两者的碰撞与融合,产生了基于深度学习的PDE智能求解方法,它具有高效、灵活和通用等优点.文章聚焦PDE智能求解方法,以是否求解单一问题为判定依据,把求解方法分为两类:神经算子方法和类物理信息神经网络(PINN)方法,其中神经算子方法用于求解一类具有相同数学特征的PDE问题,类PINN方法用于求解单一问题.对于神经算子方法,从数据驱动和物理约束两个方面展开介绍,分析研究现状并指出现有方法的不足.对于类PINN方法,首先介绍了基础PINN的3种改进方法 (基于数据优化、基于模型优化和基于领域知识优化),然后详细介绍了基于物理驱动的两类解决方案:基于传统PDE离散方程的智能求解方案和无网格的非离散求解方案.最后总结技术路线,探讨现有研究存在的不足,给出可行的研究方案.最后,简要介绍智能求解程序发展现状,并对未来研究方向给出建议. 展开更多
关键词 神经网络 PDE智能求解 神经算子 网格离散 物理驱动
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深度学习网络在非常规油气开发中的应用研究
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作者 李道伦 查文舒 +5 位作者 刘旭亮 李祥 沈路航 周霞 郝玉祥 汪欢 《非常规油气》 2024年第6期1-7,共7页
以深度学习为代表的人工智能已被公认为是石油勘探开发技术转型升级的关键核心技术。借助深度学习强大的学习能力,试井解释正在向模型自动识别及试井自动解释方向快速演化;早期的产量预测多基于已知的特征,从实测数据中自动提取特征的... 以深度学习为代表的人工智能已被公认为是石油勘探开发技术转型升级的关键核心技术。借助深度学习强大的学习能力,试井解释正在向模型自动识别及试井自动解释方向快速演化;早期的产量预测多基于已知的特征,从实测数据中自动提取特征的研究引发关注,仅基于井口压力的产量预测已取得积极进展;以多点地质统计为基础的数字岩心重建方法正被生成对抗网络所取代,但如何满足裂缝、孔隙度及渗透率等约束仍是难题;偏微分方程求解正经历着颠覆性变化,基于非线性方程的传统求解方法正迎来智能求解时代。基于物理本质,单一的神经网络结构正在向复杂网络结构演化。随着人工智能技术的不断发展,大型模型将成未来趋势。因此,相关研究多头并进,加强数据收集,构建大型模型,是我国未来智慧油气开发的核心任务。 展开更多
关键词 深度学习 油气开发 试井解释 产量预测 人工智能
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一种基于一维卷积神经网络的试井模型智能识别方法
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作者 齐占奎 张新鹏 +2 位作者 刘旭亮 查文舒 李道伦 《油气井测试》 2024年第2期72-78,共7页
为提高试井分析工作效率,实现试井模型的自动识别,提出了基于一维卷积神经网络(1D CNN)的试井模型智能识别方法。根据实测数据的特点,提出基于理论曲线构建样本库的原则与方法,并构建了4种常用油藏模型的训练样本库;建立了一维卷积神经... 为提高试井分析工作效率,实现试井模型的自动识别,提出了基于一维卷积神经网络(1D CNN)的试井模型智能识别方法。根据实测数据的特点,提出基于理论曲线构建样本库的原则与方法,并构建了4种常用油藏模型的训练样本库;建立了一维卷积神经网络模型,将样本库中双对数曲线的压力变化和压力导数数据作为输入,油藏类别作为网络输出训练及优化网络,总识别准确率可达99.16%,敏感度均在98%以上。经4口井实例应用,正确识别试井模型的概率大于0.99,与二维卷积神经网络相比,1D CNN显著降低了计算复杂度和时间成本,加快了训练速度。这表明基于试井理论所构建的样本库是有效的,能满足实测数据模型识别的需求;同时证明了方法的有效性、实用性和普适性。 展开更多
关键词 试井模型 一维卷积神经网络 智能识别 深度学习 自动解释 模型识别 样本库
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基于径向基神经网络的油藏反演方法
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作者 周子琪 查文舒 +1 位作者 李道伦 刘旭亮 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2023年第5期713-720,共8页
文章提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的油藏反演方法。该方法利用抽样生成的井底压力数据构造RBF神经网络模型,由RBF神经网络预测值与实际观测值的偏差定义目标函数,再利用粒子群算法(particle swarm optimizati... 文章提出一种基于径向基(radial basis function,RBF)神经网络的油藏反演方法。该方法利用抽样生成的井底压力数据构造RBF神经网络模型,由RBF神经网络预测值与实际观测值的偏差定义目标函数,再利用粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)对其进行优化,最终得到不确定参数的最优解和反演参数。与多项式拟合方法相比,RBF神经网络方法具有更好的拟合结果和更高的精度,甚至在多项式拟合方法失效时,该方法也能得到很好的模拟结果。油田实际算例表明,该方法具有良好的拟合效果,能大幅提高反演效率,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 油藏反演 径向基(RBF)神经网络 目标函数 优化算法 历史拟合
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基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法 被引量:21
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作者 李道伦 刘旭亮 +2 位作者 查文舒 杨景海 卢德唐 《石油勘探与开发》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期583-591,共9页
提出一种基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法,并利用现场实测数据验证其有效性和准确性。采用对数函数进行数据变换,采用均方误差作为损失函数,利用“dropout”方法避免过拟合,通过不断减小损失函数进行网络优化,得到最优... 提出一种基于卷积神经网络的径向复合油藏自动试井解释方法,并利用现场实测数据验证其有效性和准确性。采用对数函数进行数据变换,采用均方误差作为损失函数,利用“dropout”方法避免过拟合,通过不断减小损失函数进行网络优化,得到最优的卷积神经网络。训练好的最优网络可直接用于解释径向复合油藏中井的压力恢复或压力降落数据,将给定的实测压力变化及其导数数据的双对数图输入到网络中,即可输出对应的油藏参数(流度比、储容比、无因次复合半径以及表征井储和表皮效应的无因次组),从而实现了试井参数解释的自动初拟合。利用大庆油田现场实测数据对该方法进行了验证,研究表明,该方法具有很高的解释精度,且优于解析法和最小二乘法。 展开更多
关键词 径向复合油藏 试井解释 卷积神经网络 自动解释 人工智能
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基于大规模多段压裂水平井返排数据的压裂效果评价方法 被引量:11
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作者 蒋国斌 才庆 +3 位作者 杨景海 李道伦 查文舒 卢德唐 《油气井测试》 2019年第2期14-19,共6页
微地震评价压裂效果价格昂贵,压裂液返排数据未能很好利用。基于PEBI网格对水相方程进行数值求解,利用无限导流主裂缝与导致渗透率扩大的分支缝描述压裂改造区域,利用初始压力分布描述压裂液对储层的影响,建立了基于返排数据的致密油大... 微地震评价压裂效果价格昂贵,压裂液返排数据未能很好利用。基于PEBI网格对水相方程进行数值求解,利用无限导流主裂缝与导致渗透率扩大的分支缝描述压裂改造区域,利用初始压力分布描述压裂液对储层的影响,建立了基于返排数据的致密油大规模多段压裂水平井的压裂效果评价方法。采用该方法对大庆油田某致密油藏多段压裂井水平井的返排数据进行解释,压裂改造区域宽度为527 m,微地震解释压裂改造区域宽度为493 m,相对误差为6.9%,结果可靠。该方法可充分利用已有数据,大幅降低当前压裂效果评价成本。 展开更多
关键词 微地震 多段压裂 水平井 压裂液 效果评价 PEBI网格 压力曲线
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基于神经网络的偏微分方程求解方法研究综述 被引量:24
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作者 查文舒 李道伦 +2 位作者 沈路航 张雯 刘旭亮 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期543-556,共14页
神经网络作为一种强大的信息处理工具在计算机视觉,生物医学,油气工程领域得到广泛应用,引发多领域技术变革.深度学习网络具有非常强的学习能力,不仅能发现物理规律,还能求解偏微分方程.近年来基于深度学习的偏微分方程求解已是研究新热... 神经网络作为一种强大的信息处理工具在计算机视觉,生物医学,油气工程领域得到广泛应用,引发多领域技术变革.深度学习网络具有非常强的学习能力,不仅能发现物理规律,还能求解偏微分方程.近年来基于深度学习的偏微分方程求解已是研究新热点.遵循于传统偏微分方程解析解、偏微分方程数值解术语,本文称用神经网络进行偏微分方程求解的方法为偏微分方程智能求解方法或偏微分方程神经网络求解方法.本文首先简要介绍偏微分方程智能求解发展历程,然后从反演未知偏微分方程与求解已知偏微分方程两个角度展开讨论,重点讨论已知偏微分方程的求解方法.根据神经网络中损失函数的构建方式,将偏微分方程求解方法分为3大类:第1类是数据驱动,主要从数据中学习偏微分方程,可以应用于恢复方程、参数反演等;第2类是物理约束,即在数据驱动的基础上,辅以物理约束,在损失函数中加入控制方程等物理规律,减少网络对标签数据的依赖,大幅提高泛化能力与应用价值;第3类物理驱动(纯物理约束),完全不使用标签数据,仅通过物理规律求解偏微分方程,目前仅适用于简单偏微分方程.本文从这3个方面介绍偏微分方程智能求解的研究进展,涉及全连接神经网络、卷积神经网络、循环神经网络等多种网络结构.最后总结偏微分方程智能求解的研究进展,给出相应的应用场景以及未来研究展望. 展开更多
关键词 神经网络 偏微分方程智能求解 数据驱动 物理约束
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基于相关性分析的Bi-LSTM测井曲线预测方法 被引量:4
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作者 查文舒 乔奇 +1 位作者 刘子雄 李道伦 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第5期700-706,共7页
文章提出基于双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,Bi-LSTM)神经网络,考虑测井曲线相关性的测井曲线预测新方法。同一口井往往可以得到反映地层与井筒属性多种测井曲线,通过分析测井曲线之间存在的相关性,根据曲线之... 文章提出基于双向长短期记忆(bidirectional long short-term memory,Bi-LSTM)神经网络,考虑测井曲线相关性的测井曲线预测新方法。同一口井往往可以得到反映地层与井筒属性多种测井曲线,通过分析测井曲线之间存在的相关性,根据曲线之间的相关性大小选择合适的训练样本,利用Bi-LSTM进行测井曲线预测。同时,测井曲线前后关联性强,Bi-LSTM可以考虑数据间的前后关联,从而提高测井曲线预测精度。实验结果表明,考虑曲线相关性的Bi-LSTM模型能减少样本数据,明显提高预测精度,均方误差相比单向长短期记忆神经网络方法能减小50%以上,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 测井曲线 相关性 循环神经网络 长短期记忆神经网络 双向长短期记忆(Bi-LSTM)神经网络
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低速非线性是低渗油藏的流动机制 被引量:7
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作者 李道伦 齐银 +4 位作者 达引朋 夏德斌 查文舒 檀结庆 卢德唐 《非常规油气》 2020年第4期1-8,共8页
由于早期设备精度低,因此基于低渗样品的实验室测量数据表现出启动压力梯度特征;由于含启动压力梯度的渗流方程是非线性的,因此基于叠加原理得到的关井压力双对数曲线上翘,与实测数据一致,二者误导了启动压力梯度是低渗透储层渗流的特... 由于早期设备精度低,因此基于低渗样品的实验室测量数据表现出启动压力梯度特征;由于含启动压力梯度的渗流方程是非线性的,因此基于叠加原理得到的关井压力双对数曲线上翘,与实测数据一致,二者误导了启动压力梯度是低渗透储层渗流的特征。然而,随着设备精度的提高,更多实验揭示出低渗样品的非线性渗流特征。更为重要的是,数值解表明,启动压力梯度使得关井段的压力导数曲线下掉,揭示了叠加原理不适应性所导致的误差,改变了试井曲线的后期形态;低速非线性流动模型使关井压力导数曲线上翘,低速非线性渗流模型才是低渗油藏的流动机理。生产动态数据进一步验证了低速非线性是低渗油藏的流动机制。 展开更多
关键词 启动压力梯度 低速非线性 低渗油藏 PEBI网格 数值求解 试井
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含大尺度溶洞的缝洞型油藏压力瞬变分析及溶洞体积反演
10
作者 张文昌 陈永浩 +2 位作者 耿安然 查文舒 杜鑫 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第6期778-784,共7页
文章建立一个适用于解释含大尺度溶洞的缝洞型油藏试井模型。首先推导出包含大尺度溶洞情况下井筒与溶洞压力之间的关系,将其作为内部控制方程,然后将外地层简化为双重介质,引入渗流方程作为外部控制方程,再将内、外部控制方程相结合,... 文章建立一个适用于解释含大尺度溶洞的缝洞型油藏试井模型。首先推导出包含大尺度溶洞情况下井筒与溶洞压力之间的关系,将其作为内部控制方程,然后将外地层简化为双重介质,引入渗流方程作为外部控制方程,再将内、外部控制方程相结合,给定边界条件,采用Laplace变换求解出井底压力解;根据井底压力解画出典型曲线,将流体在该类油藏中的流动分为5个流动段;对各个影响参数进行敏感性分析;通过参数反演得到大溶洞高度、半径、体积参数。以1口实例井为例,展示该文模型的具体应用,得到的参数与实际地质数据较为符合,验证了该模型的正确性。 展开更多
关键词 缝洞型油藏 试井模型 控制方程 LAPLACE变换 井底压力
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响应面法和BFGS算法在试井分析中的应用
11
作者 李道伦 陈刚 +1 位作者 查文舒 许恩华 《中国科学技术大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第5期400-408,共9页
试井分析是利用关井所测的井底压力随时间变化的资料来分析地层和井筒参数,是一个典型的反问题.基于响应面法提出了一种新的参数自动反求的数值试井解释方法.选定不确定参数及其范围,确定试算算例,然后利用拟合方法得到多项式逼近函数,... 试井分析是利用关井所测的井底压力随时间变化的资料来分析地层和井筒参数,是一个典型的反问题.基于响应面法提出了一种新的参数自动反求的数值试井解释方法.选定不确定参数及其范围,确定试算算例,然后利用拟合方法得到多项式逼近函数,即构造响应面模型.利用响应面模型构建计算值与实际观测值偏差的目标函数,再利用BFGS算法以及拉丁超立方抽样搜索目标函数的最小值,得到不确定参数值.算例表明该方法能有效地对井底压力以及压力导数进行拟合,因而具有很好的应用前景. 展开更多
关键词 试井分析 响应面法 目标函数 BFGS算法 拉丁超立方抽样
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基于图像纹理合成的特征可调控的数字岩心重构方法 被引量:2
12
作者 胡进 查文舒 +1 位作者 刘镇领 李道伦 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2021年第3期344-349,共6页
为弥补现有的数字岩心重构方法难以进行特征调控的不足,文章提出一种新的基于特征子图且能够自由调控特征比例的数字岩心重构方法。该方法从训练图像中挑选出有代表性的特征子图,根据事先设置的比例进行匹配块挑选,再利用Graph Cut算法... 为弥补现有的数字岩心重构方法难以进行特征调控的不足,文章提出一种新的基于特征子图且能够自由调控特征比例的数字岩心重构方法。该方法从训练图像中挑选出有代表性的特征子图,根据事先设置的比例进行匹配块挑选,再利用Graph Cut算法合成重叠区域,一直到全图完成。结果表明该方法能够提高合成速度,控制重构岩心图像中矿石、有机质等组分比例,并且能够生成新的模式,具有良好的应用前景。 展开更多
关键词 数字岩心 图像重构 特征比例调控 Graph Cut算法 页岩
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基于支持向量回归的油藏瞬态压力拟合 被引量:2
13
作者 许恩华 查文舒 +1 位作者 李道伦 陈刚 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第11期1570-1574,1584,共6页
试井技术是利用井底压力数据反演地层和井筒参数的方法,是典型的反问题。文章提出了一种基于支持向量回归的反演方法。首先使用随机算法生成试算算例;然后使用不同核函数下的支持向量回归模型对井底压力和压力导数进行拟合,选取误差最... 试井技术是利用井底压力数据反演地层和井筒参数的方法,是典型的反问题。文章提出了一种基于支持向量回归的反演方法。首先使用随机算法生成试算算例;然后使用不同核函数下的支持向量回归模型对井底压力和压力导数进行拟合,选取误差最小的模型进行试井分析,利用BFGS算法对模型进行优化得到最优不确定参数组;最后比较计算值与观测值之间的压力、压力降落、压力降落导数,从而得到结果。结果表明,该方法能构建带有核函数的回归模型对井底压力以及压力导数进行拟合,拟合效果好、计算效率高,具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 数值试井分析 支持向量机(SVM) PEBI网格 反问题 历史拟合
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基于集合卡尔曼滤波的大规模压裂参数反演方法
14
作者 高善露 查文舒 +1 位作者 杨景海 李道伦 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第9期1288-1292,共5页
试井分析是利用井底压力数据反演井筒与地层参数的方法。针对该类反问题,文章提出一种基于集合卡尔曼滤波的参数反演方法。首先利用随机算法生成一定的初始集合,使其满足油藏的参数分布特征;然后以井底压力作为历史生产数据,利用集合卡... 试井分析是利用井底压力数据反演井筒与地层参数的方法。针对该类反问题,文章提出一种基于集合卡尔曼滤波的参数反演方法。首先利用随机算法生成一定的初始集合,使其满足油藏的参数分布特征;然后以井底压力作为历史生产数据,利用集合卡尔曼滤波方法对油藏模型进行更新;最后对计算压力与实测压力以及它们的压力导数进行解释分析。结果表明,该方法可以对水平井大规模压裂效果进行反演,且具有很好的应用前景。 展开更多
关键词 试井分析 历史拟合 集合卡尔曼滤波 大规模压裂
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Automatic well test interpretation based on convolutional neural network for a radial composite reservoir 被引量:5
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作者 LI Daolun LIU Xuliang +2 位作者 zha wenshu YANG Jinghai LU Detang 《Petroleum Exploration and Development》 2020年第3期623-631,共9页
An automatic well test interpretation method for radial composite reservoirs based on convolutional neural network(CNN) is proposed, and its effectiveness and accuracy are verified by actual field data. In this paper,... An automatic well test interpretation method for radial composite reservoirs based on convolutional neural network(CNN) is proposed, and its effectiveness and accuracy are verified by actual field data. In this paper, based on the data transformed by logarithm function and the loss function of mean square error(MSE), the optimal CNN is obtained by reducing the loss function to optimize the network with "dropout" method to avoid over fitting. The trained optimal network can be directly used to interpret the buildup or drawdown pressure data of the well in the radial composite reservoir, that is, the log-log plot of the given measured pressure variation and its derivative data are input into the network, the outputs are corresponding reservoir parameters(mobility ratio, storativity ratio, dimensionless composite radius, and dimensionless group characterizing well storage and skin effects), which realizes the automatic initial fitting of well test interpretation parameters. The method is verified with field measured data of Daqing Oilfield. The research shows that the method has high interpretation accuracy, and it is superior to the analytical method and the least square method. 展开更多
关键词 radial composite reservoir well testing interpretation convolutional neural network automatic interpretation artificial intelligence
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