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Autodrill: framework autoML para previsão da taxa de perfuração em poços de petróleo

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dc.creator PEREIRA, Laura Pellizari
dc.date.issued 2026-09-04
dc.identifier.citation PEREIRA, Laura Pellizari. Autodrill: framework autoML para previsão da taxa de perfuração em poços de petróleo. 2026. 69 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Computação) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2026. pt_BR
dc.identifier.uri https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/4488
dc.description.abstract Predicting the Rate of Penetration (ROP) plays a central role in optimizing operations in the oil and gas industry, directly influencing operational efficiency and drilling-related costs. However, conventional machine learning models have limitations in this context due to the strong non-linearity of the variables involved and, above all, the high lithological heterogeneity and low reliability of downhole sensors, resulting in noisy and gapped time series. This work proposes AutoDrill, an Automated Machine Learning (AutoML) framework specifically designed for the drilling domain. In contrast to generalist approaches, AutoDrill incorporates a preprocessing pipeline specialized in drilling signals (including adaptive smoothing, transient correction, and data interpolation) coupled with an automated hyperparameter search and tuning mechanism. The experimental evaluation was conducted on various datasets and geological scenarios, using records from three offshore repositories (Equinor Volve, USROP, and NEATS NOPIMS). The performance of AutoDrill was compared to the AutoGluon and H2O AutoML frameworks, considered representative of the state of the art in AutoML. The results indicate that AutoDrill exhibits consistent and competitive performance, achieving an average coefficient of determination (R2) of 0.91 across all analyzed scenarios, particularly in environments characterized by high heterogeneity and noise, such as in the case of NEATS NOPIMS. In this specific scenario, AutoDrill significantly outperformed the reference frameworks, reducing the mean absolute error (MAE) by up to 80% and raising the R2 from levels below 0.20 to 0.94. In conclusion, the systematic incorporation of domain knowledge into the machine learning automation cycle is crucial for the robustness of real-time prediction. From this perspective, AutoDrill presents itself as a practical, scalable, and domain-oriented approach for ROP prediction, contributing to the advancement of machine learning techniques in petroleum engineering. pt_BR
dc.language por pt_BR
dc.publisher Universidade Federal de Itajubá pt_BR
dc.rights Acesso Aberto pt_BR
dc.subject AutoML pt_BR
dc.subject Previsão pt_BR
dc.subject ROP pt_BR
dc.subject Aprendizado de máquina pt_BR
dc.subject Perfuração de poços pt_BR
dc.subject Petróleo pt_BR
dc.subject Otimização pt_BR
dc.title Autodrill: framework autoML para previsão da taxa de perfuração em poços de petróleo pt_BR
dc.type Dissertação pt_BR
dc.date.available 2026-10-26
dc.date.available 2026-10-21T19:11:00Z
dc.date.accessioned 2026-10-21T19:11:00Z
dc.creator.Lattes http://lattes.cnpq.br/7958203740891021 pt_BR
dc.contributor.advisor1 LEITE, João Paulo Reus Rodrigues
dc.contributor.advisor1Lattes http://lattes.cnpq.br/1450824752280712 pt_BR
dc.contributor.advisor-co1 NASCIMENTO, Andreas
dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/2072155247986639 pt_BR
dc.contributor.referee1 LEITE, João Paulo Reus Rodrigues
dc.contributor.referee1Lattes http://lattes.cnpq.br/1450824752280712 pt_BR
dc.contributor.referee2 KUEHNE, Bruno Tardiole
dc.contributor.referee2Lattes http://lattes.cnpq.br/6380098950336268 pt_BR
dc.contributor.referee3 NASCIMENTO, Andreas
dc.contributor.referee3Lattes http://lattes.cnpq.br/2072155247986639 pt_BR
dc.contributor.referee4 MARTINS, Fernando Gomes
dc.contributor.referee4Lattes http://lattes.cnpq.br/4322076267490820 pt_BR
dc.description.resumo A predição da Taxa de Perfuração (ROP, do inglês Rate of Penetration) desempenha papel central na otimização de operações na indústria de óleo e gás, influenciando diretamente a eficiência operacional e os custos associados à perfuração. Entretanto, modelos de aprendizado de máquina apresentam limitações nesse contexto em razão da forte não-linearidade das variáveis envolvidas e, sobretudo, da elevada heterogeneidade litológica e da baixa confiabilidade de sensores de fundo de poço, que resultam em séries temporais ruidosas e com lacunas. Neste trabalho, propõe-se o AutoDrill, um framework de Automated Machine Learning (AutoML) especificamente projetado para o domínio de perfuração. Em contraste com abordagens generalistas, o AutoDrill incorpora um pipeline de pré-processamento especializado em sinais de perfuração (incluindo suavização adaptativa, correção de transientes e interpolação de dados) acoplado a um mecanismo automatizado de busca e ajuste de hiperparâmetros. A avaliação experimental foi conduzida em diversos conjuntos de dados e cenários geológicos, utilizando registros provenientes de três repositórios offshore (Equinor Volve, USROP e NEATS NOPIMS). O desempenho do AutoDrill foi comparado aos frameworks AutoGluon e H2O AutoML, considerados representativos do estado da arte em AutoML. Os resultados indicam que o AutoDrill apresenta desempenho consistente e competitivo, alcançando coeficiente de determinação (R2) médio de 0,91 ao longo de todos os cenários analisados, com destaque para ambientes caracterizados por elevada heterogeneidade e ruído, como no caso do NEATS NOPIMS. Nesse cenário específico, o AutoDrill superou de forma significativa os frameworks de referência, reduzindo o erro absoluto médio (MAE) em até 80% e elevando o R2 de níveis inferiores a 0,20 para 0,94.Conclui-se que o conhecimento de domínio é determinante para a melhoria da predição em tempo real. Nessa perspectiva, o AutoDrill configura-se como uma abordagem prática, escalável e orientada ao domínio para a predição de ROP, contribuindo para o avanço da aplicação de técnicas de aprendizado de máquina na engenharia de petróleo. pt_BR
dc.publisher.country Brasil pt_BR
dc.publisher.department IESTI - Instituto de Engenharia de Sistemas e Tecnologia da Informação pt_BR
dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação - Mestrado - Ciência e Tecnologia da Computação pt_BR
dc.publisher.initials UNIFEI pt_BR
dc.subject.cnpq CNPQ::CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA::CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO pt_BR


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