Uncertainty Quantification Of A Semi-Supervised Support Vector Regression Reservoir Model

Uncertainty quantification of petroleum reservoir models is one of the present challenges, which is usually approached with a wide range of geostatistical tools linked with statistical optimisation or/and inference algorithms. Recent advances in machine learning offer a novel approach to model spatial distribution of petrophysical properties in complex reservoirs alternative to geostatistics. The approach is based of semisupervised learning, which handles both ?labelled? observed data and ?unlabelled? data, which have no measured value but describe prior knowledge and other relevant data in forms of manifolds in the input space where the modelled property is continuous. Proposed semi-supervised Support Vector Regression (SVR) model has demonstrated its capability to represent realistic geological features and describe stochastic variability and non-uniqueness of spatial properties. On the other hand, it is able to capture and preserve key spatial dependencies such as connectivity of high permeability geo-bodies, which is often difficult in contemporary petroleum reservoir studies. Semi-supervised SVR as a data driven algorithm is designed to integrate various kind of conditioning information and learn dependences from it. The semi-supervised SVR model is able to balance signal/noise levels and control the prior belief in available data. In this work, stochastic semi-supervised SVR geomodel is integrated into Bayesian framework to quantify uncertainty of reservoir production with multiple models fitted to past dynamic observations (production history). Multiple history matched models are obtained using stochastic sampling and/or MCMC-based inference algorithms, which evaluate posterior probability distribution. Uncertainty of the model is described by posterior probability of the model parameters that represent key geological properties: spatial correlation size, continuity strength, smoothness/variability of spatial property distribution. The developed approach is illustrated with a fluvial reservoir case. The resulting probabilistic production forecasts are described by uncertainty envelopes. The paper compares the performance of the models with different combinations of unknown parameters and discusses sensitivity issues.

Essays on the principles and adoption of entreprise-wide architecture

Enterprise-wide architecture has become a necessity for organizations to (re)align information technology (IT) to changing business requirements. Since a city planning metaphor inspired enterprise-wide architecture, this dissertation's research axes can be outlined by similarities between cities and enterprises. Both are characterized as dynamic super-systems that need to address the evolving interest of various architecture stakeholders. Further, both should simultaneously adhere to a set of principles to guide the evolution of architecture towards the expected benefits. The extant literature on enterprise-wide architecture not only disregards architecture adoption's complexities but also remains vague about how principles guide architecture evolution. To bridge this gap, this dissertation contains three interrelated research streams examining the principles and adoption of enterprise-wide architecture. The first research stream investigates organizational intricacies inherent in architecture adoption. It characterizes architecture adoption as an ongoing organizational adaptation process. By analyzing organizational response behaviors in this adaptation process, it also identifies four archetypes that represent very diverse architecture approaches. The second research stream ontologically clarifies the nature of architecture principles along with outlining new avenues for theoretical contributions. This research stream also provides an empirically validated set of principles and proposes a research model illustrating how principles can be applied to generate expected architecture benefits. The third research stream examines architecture adoption in multinational corporations (MNCs). MNCs are Specified by unique organizational characteristics that constantly strive for balancing global integration and local responsiveness. This research stream characterizes MNCs' architecture adoption as a continuous endeavor. This endeavor tries to constantly synchron ize architecture with stakeholders' beliefs about how to balance global integration and local responsiveness. To conclude, this dissertation provides a thorough explanation of a long-term journey in Which organizations learn over time to adopt an effective architecture approach. It also clarifies the role of principles to purposefully guide the aforementioned learning process. - L'Architecture d'Entreprise (AE) est devenue une nécessité pour permettre aux organisations de (ré)aligner les technologies de l'information (TI) avec les changements en termes de besoins métiers. En se basant sur la métaphore de la planification urbaine dont l'AE s'est inspirée, cette dissertation peut être présentée comme une comparaison entre les villes et les entreprises; les deux sont des super-systèmes dynamiques ayant besoin de répondre aux intérêts d'acteurs divers et variés en constants évolution. De plus, les deux devraient souscrire simultanément à un ensemble de principes afin de faire converger l'évolution de l'architecture vers les bénéfices attendus. La littérature sur l'AE, non seulement ne prend pas en considération les complexités de l'adoption d'architecture, mais aussi reste vague sur la manière dont les principes guident l'évolution de l'architecture. Pour pallier ce manque, cette dissertation est composée de trois volets de recherche étroitement liés examinant les principes et l'adoption de l'AE. Le premier volet examine la complexité organisationnelle inhérente à l'adoption de l'architecture. Il caractérise l'adoption de l'architecture en tant que processus d'adaptation continu. En analysant le comportement organisationnel en réponse à ce processus d'adaptation, ce volet distingue quatre archétypes représentant la diversité des approches de l'architecture. Le deuxième volet de recherche clarifie de manière ontologique la nature des principes d'architecture et envisage les contributions théoriques futures possibles. Cet axe de recherche fournit aussi un ensemble de principes, validés de manière empirique, et propose un modèle de recherche illustrant la manière dont ces principes peuvent être appliqués afin de générer les bénéfices attendus de l'architecture. Le troisième volet examine l'adoption de l'architecture dans les entreprises multinationales. Ces dernières possèdent des caractéristiques organisationnelles uniques et sont constamment à la recherche d'un équilibre entre une intégration globale et une flexibilité locale tout en prenant en compte les convictions des divers acteurs sur la manière d'atteindre cet équilibre. Pour conclure, cette dissertation fournit une explication sur le long voyage au cours duquel les entreprises apprennent à adopter une approche d'architecture efficace. Elle clarifie aussi le rôle des principes dans l'accompagnement de ce processus d'apprentissage.

Textural controls on induced polarization and permeability in granular media

The spatial resolution visualized with hydrological models and the conceptualized images of subsurface hydrological processes often exceed resolution of the data collected with classical instrumentation at the field scale. In recent years it was possible to increasingly diminish the inherent gap to information from point like field data through the application of hydrogeophysical methods at field-scale. With regards to all common geophysical exploration techniques, electric and electromagnetic methods have arguably to greatest sensitivity to hydrologically relevant parameters. Of particular interest in this context are induced polarisation (IP) measurements, which essentially constrain the capacity of a probed subsurface region to store an electrical charge. In the absence of metallic conductors the IP- response is largely driven by current conduction along the grain surfaces. This offers the perspective to link such measurements to the characteristics of the solid-fluid-interface and thus, at least in unconsolidated sediments, should allow for first-order estimates of the permeability structure.¦While the IP-effect is well explored through laboratory experiments and in part verified through field data for clay-rich environments, the applicability of IP-based characterizations to clay-poor aquifers is not clear. For example, polarization mechanisms like membrane polarization are not applicable in the rather wide pore-systems of clay free sands, and the direct transposition of Schwarz' theory relating polarization of spheres to the relaxation mechanism of polarized cells to complex natural sediments yields ambiguous results.¦In order to improve our understanding of the structural origins of IP-signals in such environments as well as their correlation with pertinent hydrological parameters, various laboratory measurements have been conducted. We consider saturated quartz samples with a grain size spectrum varying from fine sand to fine gravel, that is grain diameters between 0,09 and 5,6 mm, as well as corresponding pertinent mixtures which can be regarded as proxies for widespread alluvial deposits. The pore space characteristics are altered by changing (i) the grain size spectra, (ii) the degree of compaction, and (iii) the level of sorting. We then examined how these changes affect the SIP response, the hydraulic conductivity, and the specific surface area of the considered samples, while keeping any electrochemical variability during the measurements as small as possible. The results do not follow simple assumptions on relationships to single parameters such as grain size. It was found that the complexity of natural occurring media is not yet sufficiently represented when modelling IP. At the same time simple correlation to permeability was found to be strong and consistent. Hence, adaptations with the aim of better representing the geo-structure of natural porous media were applied to the simplified model space used in Schwarz' IP-effect-theory. The resulting semi- empiric relationship was found to more accurately predict the IP-effect and its relation to the parameters grain size and permeability. If combined with recent findings about the effect of pore fluid electrochemistry together with advanced complex resistivity tomography, these results will allow us to picture diverse aspects of the subsurface with relative certainty. Within the framework of single measurement campaigns, hydrologiste can than collect data with information about the geo-structure and geo-chemistry of the subsurface. However, additional research efforts will be necessary to further improve the understanding of the physical origins of IP-effect and minimize the potential for false interpretations.¦-¦Dans l'étude des processus et caractéristiques hydrologiques des subsurfaces, la résolution spatiale donnée par les modèles hydrologiques dépasse souvent la résolution des données du terrain récoltées avec des méthodes classiques d'hydrologie. Récemment il est possible de réduire de plus en plus cet divergence spatiale entre modèles numériques et données du terrain par l'utilisation de méthodes géophysiques, notamment celles géoélectriques. Parmi les méthodes électriques, la polarisation provoquée (PP) permet de représenter la capacité des roches poreuses et des sols à stocker une charge électrique. En l'absence des métaux dans le sous-sol, cet effet est largement influencé par des caractéristiques de surface des matériaux. En conséquence les mesures PP offrent une information des interfaces entre solides et fluides dans les matériaux poreux que nous pouvons lier à la perméabilité également dirigée par ces mêmes paramètres. L'effet de la polarisation provoquée à été étudié dans différentes études de laboratoire, ainsi que sur le terrain. A cause d'une faible capacité de polarisation des matériaux sableux, comparé aux argiles, leur caractérisation par l'effet-PP reste difficile a interpréter d'une manière cohérente pour les environnements hétérogènes.¦Pour améliorer les connaissances sur l'importance de la structure du sous-sol sableux envers l'effet PP et des paramètres hydrologiques, nous avons fait des mesures de laboratoire variées. En détail, nous avons considéré des échantillons sableux de quartz avec des distributions de taille de grain entre sables fins et graviers fins, en diamètre cela fait entre 0,09 et 5,6 mm. Les caractéristiques de l'espace poreux sont changées en modifiant (i) la distribution de taille des grains, (ii) le degré de compaction, et (iii) le niveau d'hétérogénéité dans la distribution de taille de grains. En suite nous étudions comment ces changements influencent l'effet-PP, la perméabilité et la surface spécifique des échantillons. Les paramètres électrochimiques sont gardés à un minimum pendant les mesures. Les résultats ne montrent pas de relation simple entre les paramètres pétro-physiques comme par exemples la taille des grains. La complexité des media naturels n'est pas encore suffisamment représenté par les modèles des processus PP. Néanmoins, la simple corrélation entre effet PP et perméabilité est fort et consistant. En conséquence la théorie de Schwarz sur l'effet-PP a été adapté de manière semi-empirique pour mieux pouvoir estimer la relation entre les résultats de l'effet-PP et les paramètres taille de graines et perméabilité. Nos résultats concernant l'influence de la texture des matériaux et celles de l'effet de l'électrochimie des fluides dans les pores, permettront de visualiser des divers aspects du sous-sol. Avec des telles mesures géo-électriques, les hydrologues peuvent collectionner des données contenant des informations sur la structure et la chimie des fluides des sous-sols. Néanmoins, plus de recherches sur les origines physiques de l'effet-PP sont nécessaires afin de minimiser le risque potentiel d'une mauvaise interprétation des données.