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DrillX Kick Prediction : le Machine Learning pour prévenir les venues d'hydrocarbures

1er prix - Best Innovators 2020

Un projet présenté par Vincent Milville, Nicolas Baudouin, Xavier Pujalte, Thibault Forget et Ridha Zegdane

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Vincent Milville

Forage & Puits

Utilisant l’intelligence artificielle (AI), la solution Kick Prediction de DrillX permet de prévoir le risque de kicks en temps réel jusqu’à six heures à l'avance, via une application web directement accessible par les équipes opérationnelles sur les appareils de forage. Cet outil performant est unique dans l’industrie Oil & Gas.

L'intelligence artificielle (AI) dans le forage, une première

En forage, les venues d’hydrocarbures incontrôlées peuvent finir en tragédie. Prédire le risque de kicks est un objectif central du métier forage et de l’Industrie, Celui-ci semblait encore difficilement réalisable jusqu’à aujourd’hui. C’était sans compter sur DrillX, le programme de transformation digitale du métier Forage-Puits de Total, et sur les possibilités des modèles d’AI.

L’équipe DrillX a réussi à développer depuis avril 2019 une solution numérique de prédiction performante, utilisant des algorithmes de machine learning : Kick Prediction. Cet outil d’aide à la décision permet à nos superviseurs présents sur les plateformes d’anticiper et contrôler en temps réel le risque de kick lors des opérations de forage. Multidisciplinaire, le projet associe en interne nos savoirs en data science, IT, forage et géosciences.

Son moteur AI est composé de cinq modèles de machine learning différents et indépendants. Chacun envoie son calcul à un méta-modèle qui produit un niveau de risque final. Ce niveau de risque est accompagné d’indicateurs, permettant aux utilisateurs de comprendre en temps réel quelles données contribuent le plus au risque calculé.

Kick Prediction Solution - DrillX - Best Innovators 2020 - Exploration-Production - Total

Une prédiction de 79% de kicks

Seuls quatre mois ont été nécessaires pour développer la solution en mode Agile, coder l'interface utilisateur et déployer le pilote en mer du Nord, en juillet 2019. Le modèle est entraîné sur une longue période par un jeu de données de 160 sections de forage, dont 25 % de kicks, enrichi par des transformations recréant les différents signaux habituellement surveillés par les superviseurs lors des opérations. Cette phase a permis à la solution d’apprendre à reconnaître les signaux faibles pouvant indiquer l’arrivée probable d’un kick, dans les divers environnements des forages du groupe (onshore, offshore, deepwater...). Une fois déployée et connectée à des flux de données en temps réels issus des plateformes de forage, la solution détecte les anomalies et les classe en niveaux de risque selon le modèle d'apprentissage acquis sur les données d'entraînement.

Ce dispositif est capable de prédire avec succès 79 % des kicks, six heures à l'avance, une première dans l’industrie pour ces événements complexes.

Avec la solution Kick Prediction, Total dispose d’un outil unique face à ses compétiteurs, qui va permettre, via la réduction du nombre de kicks, d’améliorer la sécurité de nos opérations et d’en réduire les coûts. Cet avantage compétitif clair jouera incontestablement en faveur du Groupe et renforcera son image de major innovante.

Kick Prediction du projet DrillX - Best Innovators 2020 - Exploration-Production - Total

Un déploiement prometteur et une prochaine généralisation sur les plateformes

Kick Prediction a été connecté en août 2019 via une architecture IT innovante aux flux de données provenant des plateformes de forage reliées au Real Time Support Center (RTSC), notre centre de surveillance des opérations à distance. Recueillies par les capteurs déjà en place sur les plateformes de forage, les données sont envoyées en temps réel au RTSC, puis récupérées au sein de l'environnement DrillX sur le cloud, où elles sont ingérées par le modèle AI. Les prédictions sortantes sont ensuite envoyées en quelques minutes à nos superviseurs sur sites, sur une application web accessible depuis partout et de manière sécurisée, via un simple navigateur.

Déjà utilisée par quatre filiales depuis son lancement, Kick Prediction a notamment su prédire avec précision une venue au large du Congo. Cette solution sera étendue d’ici fin 2020 à toutes nos plateformes de forage opérées et connectées au RTSC.

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