Screening Method Using the Derivative-based Global Sensitivity Indices with Application to Reservoir Simulator

Méthode de criblage basée sur les indices de sensibilité DGSM : application au simulateur de réservoir

IFP Energies nouvelles, 1-4 avenue de Bois-Préau, 92852 Rueil-Malmaison – France
e-mail: samirtouzani.phd@gmail.com

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Abstract

Reservoir simulator can involve a large number of uncertain input parameters. Sensitivity analysis can help reservoir engineers focusing on the inputs whose uncertainties have an impact on the model output, which allows reducing the complexity of the model. There are several ways to define the sensitivity indices. A possible quantitative definition is the variance-based sensitivity indices which can quantify the amount of output uncertainty due to the uncertainty of inputs. However, the classical methods to estimate such sensitivity indices in a high-dimensional problem can require a huge number of reservoir model evaluations. Recently, new sensitivity indices based on averaging local derivatives of the model output over the input domain have been introduced. These so-called Derivative-based Global Sensitivity Measures (DGSM) have been proposed to overcome the problem of dimensionality and are linked to total effect indices, which are variance-based sensitivity indices. In this work, we propose a screening method based on revised DGSM indices, which increases the interpretability in some complex cases and has a lower computational cost, as demonstrated by numerical test cases and by an application to a synthetic reservoir test model.

Résumé

Les simulateurs d’écoulements en milieux poreux sont utilisés pour effectuer des prévisions de la production de gisements pétroliers. Les modèles de réservoir étudiés sont caractérisés par un grand nombre de propriétés qui sont souvent très incertaines. Afin de construire des modèles prédictifs il est donc nécessaire de réduire cette incertitude en se focalisant sur les variables plus influentes. Les méthodes d’analyse de sensibilité permettent de résoudre ce problème, mais sont souvent très coûteues en nombre de simulations. Afin de réduire le nombre d’appels au simulateur des nouveaux indices, nommés DGSM (Derivative-based Global Sensitivity Measures) basés sur la moyenne des dérivés partielles, ont été introduits. Dans cet article, une version révisée des indices DGSM est proposée afin d’améliorer leur efficacité et leur convergence dans le cas où très peu de simulations peuvent être effectuées. L’efficacité de ces indices est montrée sur des cas test analytiques ainsi que sur un modéle synthétique de réservoir.