論文の概要: Towards Fast GNN Surrogates for CO2 Migration in Complex Geological Formations

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.17180v1
• Date: Mon, 15 Jun 2026 18:19:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-17 17:15:32.094073
• Title: Towards Fast GNN Surrogates for CO2 Migration in Complex Geological Formations
• Title（参考訳）: 複雑な地質層におけるCO2マイグレーションのための高速GNNサロゲートを目指して
• Authors: Rodrigo S. Luna, Thiago H. N. Coelho, Luiz S. L. Neto, Roberto M. Velho, Adriano M. A. Cortes, Renato N. Elias, Alexandre G. Evsukoff, Fernando A. Rochinha, Mauricio Araya-Polo, Herve Gross, Alvaro L. G. A. Coutinho,
• Abstract要約: 本研究では, 地質ストレージにおけるCO$$$ibility plume マイグレーション予測に適したエンドツーエンドグラフニューラルネットワークサロゲートを提案する。 この方法は、CO$$ストレージシナリオを評価するために設計されたよく知られた業界テストケースであるSPE11Aベンチマークで評価される。 提案モデルでは, ガス飽和度と液相密度の競合予測を行い, 累積誤差は拡大予測地平線上では緩やかに保たれている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 58.079925240809644
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: This chapter discusses how a data-driven machine learning approach can reproduce key aspects of the physical behavior of multiphase flows in complex geological formations. We propose an end-to-end graph neural surrogate tailored to CO$_2$ plume migration forecasting in geological storage. The method is evaluated on the SPE11A benchmark, a well-known industry test case designed to assess CO$_2$ storage scenarios and characterized by sharp gas-water interfaces, strong advective transport, and rapid convective mixing with fingering development. The benchmark is reformulated as a graph in which nodes represent computational cells and edges encode transmissibility-based interactions enriched with geometric attributes. Directional transport arising from grid geometry, permeability contrasts, and geological heterogeneity is captured through an anisotropic message-passing mechanism, where interaction weights are computed via geometry-conditioned edge embeddings, biasing message aggregation toward physically relevant transport directions. Temporal evolution is modeled in latent space using an autoregressive residual formulation trained with multi-step supervision. The proposed model produces competitive forecasts of gas saturation and liquid-phase density, which are key indicators for CO$_2$ storage monitoring, with cumulative errors that remain moderate over extended forecasting horizons.
• Abstract（参考訳）: この章では、複雑な地質構造における多相流の物理的挙動を、データ駆動機械学習アプローチがいかにして再現できるかを論じる。 本研究では, 地質保存におけるCO$2$プルームマイグレーション予測に適したエンドツーエンドグラフニューラルネットワークサロゲートを提案する。 この方法は、CO$2$の貯蔵シナリオを評価するために設計されたよく知られた業界試験ケースであるSPE11Aベンチマークで評価され、鋭いガス-水界面、強い対流輸送、フィンガーグ開発を伴う急速対流混合によって特徴付けられる。 このベンチマークは、ノードが計算セルを表現し、エッジが幾何学的属性に富んだ透過性に基づく相互作用を符号化するグラフとして再構成される。 グリッド幾何学、透過性コントラスト、および地質異質性から生じる方向輸送は異方性メッセージパッシング機構によって捉えられる。 時間的進化は、多段階の監督によって訓練された自己回帰残差の定式化を用いて、潜時空間でモデル化される。 提案モデルでは, ガス飽和度と液相密度の競合予測を行い, CO$2$ストレージモニタリングの指標となる。

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