STTR Phase I: A Reinforcement Learning-Based Automated Self-Guiding Drilling Tool

STTR第一阶段:基于强化学习的自动化自引导钻井工具

基本信息

  • 批准号:
    2108048
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 25.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-07-01 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The broader impact/commercial potential of this Small Business Technology Transfer Program Phase I (STTR) project is to provide an environmentally friendly, sustainable, and cost-effective access to energy by improving information flow during drilling processes. The US geothermal energy industry is expected to grow by 48% to $6.8 billion by 2026 and will benefit from the significant savings of drilling activities, which currently constitute 40-60% of the costs of the entire geothermal plant and field development. In addition, oil and gas (O&G) drilling operations will benefit from faster and cleaner operations. This STTR Phase I project addresses the inability to transmit large amounts of data from downhole to the surface by performing most of the processing at the drill-bit. The proposed state-of-the-art drilling tool incorporates advanced processing power and intelligence downhole. It is built on physics-based machine learning algorithms centered on Reinforcement Learning (RL) techniques, used previously in complex problems such as autonomous vehicles and lunar landing. The system will model the highly complex drilling environment as a Markov Decision Process, then trained on supercomputing facilities and validated in a laboratory-scale drilling setup using off-the-shelf electronics. This project will lead to an automated sequential decision-making process in drilling.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
该小型企业技术转让计划第一阶段 (STTR) 项目的更广泛影响/商业潜力是通过改善钻井过程中的信息流,提供环保、可持续且经济高效的能源获取方式。 到 2026 年,美国地热能行业预计将增长 48%,达到 68 亿美元,并将受益于钻探活动的大幅节省,目前钻探活动占整个地热发电厂和油田开发成本的 40-60%。 此外,石油和天然气 (O&G) 钻井作业将受益于更快、更清洁的作业。 STTR 第一阶段项目通过在钻头上执行大部分处理来解决无法将大量数据从井下传输到地面的问题。拟议的最先进的钻井工具融合了先进的处理能力和井下智能。 它建立在以强化学习 (RL) 技术为中心的基于物理的机器学习算法之上,该技术之前用于解决自动驾驶汽车和登月等复杂问题。该系统将高度复杂的钻井环境建模为马尔可夫决策过程,然后在超级计算设施上进行训练,并使用现成的电子设备在实验室规模的钻井装置中进行验证。该项目将在钻井过程中实现自动化的连续决策过程。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

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