• شماره مدرك
    21158
  • شماره راهنما
    18137
  • پديد آورنده

    سهرابي شعبجره، محمدحسين

  • عنوان

    مقايسه عملكرد الگوريتم‌هاي يادگيري ماشين SVM و Gradient Boosting در شناسايي رخساره‌هاي سنگي با استفاده از داده‌هاي چاه‌پيمايي

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • گرايش تحصيلي
    اكتشاف نفت
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1404
  • صفحه شمار
    هشت، 63ص. مصور، جدول، نمودار
  • توصيفگر ها

    شناسايي خودكار رخساره‌هاي سنگي , كلاس‌بندي , چاه‌نگاري , يادگيري ماشين , Gradient Boosting , Support Vector Machine

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/04/10
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي نفت
  • دانشكده
    مهندسي معدن
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/04/17
  • كد ايرانداك
    23232408
  • چكيده فارسي
    شناسايي رخساره‌هاي سنگي بر اساس داده‌هاي چاه‌نگاري، نقشي كليدي در مدل‌سازي مخازن هيدروكربوري و كاهش عدم‌قطعيت در تصميم‌گيري‌هاي اكتشافي و بهره‌برداري ايفا مي‌كند. در اين پژوهش، به ارزيابي و مقايسه دو مدل يادگيري ماشين بردار پشتيبان (SVM) و گراديان تقويت شده (GB) در طبقه‌بندي رخساره‌هاي سنگي پرداخته شد. داده‌هاي مورد استفاده شامل اندازه‌گيري‌هاي نگارهاي چاه‌پيمايي از ميدان هيوگتن (Hugoton) در كانزاس است كه داراي 9 كلاس رخساره‌اي با برچسب‌هاي مبتني بر تفسير مغزه‌ها مي‌باشد. در اين مطالعه، از تركيبي از ويژگي‌هاي پتروفيزيكي (گاماي طبيعي، تخلخل نوتروني و چگالي، مقاومت‌ويژه و فاكتور فوتوالكتريك) و متغيرهاي زمين‌شناسي (نوع محيط رسوبي و موقعيت نسبي در چرخه رسوبي) به‌عنوان ورودي مدل‌ها استفاده شد. نتايج نشان داد كه مدل GB با ميانگين ماكرو F1-score برابر 0.58، عملكردي به‌مراتب بهتر از SVM با ميانگين ماكرو F1-score برابر با 0.4 دارد، به‌ويژه در تفكيك رخساره‌هاي كه داراي ويژگي‌هاي پتروفيزيكي مشابه‌اند. تحليل اهميت ويژگي‌ها بيانگر آن بود كه متغير زمين‌شناسي نوع محيط رسوبي تأثيرگذارترين عامل در هر دو مدل است، در حالي كه GB توانايي بهتري در بهره‌گيري از اطلاعات تركيب سنگي به‌ويژه گاماي طبيعي نشان داد. ارزيابي بصري پيش‌بيني‌ها در چاه‌هاي آزمون نيز تأييد كرد كه اين مدل، خروجي‌هايي با پيوستگي بيشتر و هم‌خواني زمين‌شناسي قوي‌تر ارائه مي‌دهد. با اين وجود، عملكرد هر دو مدل تحت تأثير دو دسته محدوديت قرار دارد: (1) چالش‌هاي ذاتي داده‌ها از جمله ماهيت فازي و پيوسته رخساره‌ها، هم‌پوشاني ويژگي‌ها و محدوديت‌هاي فيزيكي اندازه‌گيري‌هاي نگار؛ و (2) محدوديت‌هاي روش‌شناسي به‌ويژه فرض استقلال نمونه‌ها و ناديده گرفتن ساختار دنباله‌اي داده‌هاي چاه‌نگاري. بر اين اساس، پيشنهاد مي‌شود در پژوهش‌هاي آينده از روش‌هايي مانند مدل‌هاي دنباله‌محورLSTM، Transformer، شبكه‌هاي كانولوشني عميق با ورودي‌هاي تصويري سيگنالي، و روش‌هاي فرانمونه برداري هوشمند با حفظ توالي داده‌ها استفاده شود تا ضمن افزايش دقت، پيوستگي زمين‌شناسي خروجي‌ها نيز تقويت گردد. اين پژوهش نشان مي‌دهد كه حتي با استفاده از الگوريتم‌هاي غيرسيكونشيال، مي‌توان با استفاده از ويژگي‌هاي پتروفيزيكي و زمين‌شناسي به نتايج قابل‌قبولي دست يافت؛ با اين حال، بهره‌گيري از معماري‌هايي كه ساختار طبيعي داده‌ها را در نظر مي‌گيرند، آينده‌اي اميدبخش براي طبقه‌بندي دقيق‌تر و معنادارتر رخساره‌ها فراهم مي‌كند.
  • چكيده انگليسي
    Lithofacies identification based on well-log data plays a key role in hydrocarbon reservoir modeling an‎d in reducing uncertainty in exploration an‎d production decision-making. This study eva‎luates an‎d compares two machine-learning models Support Vector Machine (SVM) an‎d Gradient Boosting (GB) for lithofacies classification. The dataset consists of well-log measurements from the Hugoton Field in Kansas an‎d includes nine facies classes labeled based on core interpretation. A combination of petrophysical features (natural gamma ray, neutron porosity, density, resistivity, an‎d photoelectric factor) an‎d geological variables (depositional environment type an‎d relative position within the depositional cycle) was used as model input. The results indicate that the GB model, with a macro-average F1-score of 0.58, significantly outperforms the SVM model, which achieved a macro-average F1-score of 0.40, particularly in distinguishing facies with similar petrophysical characteristics. Feature-importance analysis shows that the geological variable representing depositional environment type is the most influential factor in both models, while GB demonstrates a stronger ability to leverage lithological information, especially natural gamma ray. Visual eva‎luation of predictions in test wells also confirms that this model produces outputs with greater continuity an‎d stronger geological consistency. However, the performance of both models is affected by two categories of limitations: (1) inherent data challenges, including the fuzzy an‎d continuous nature of facies, feature overlap, an‎d physical limitations of log measurements; an‎d (2) methodological constraints, particularly the assumption of sample independence an‎d the neglect of the sequential structure of well-log data. Accordingly, future work is recommended to employ sequence-based methods such as LSTM an‎d Transformer models, deep convolutional networks with signal-image inputs, an‎d intelligent resampling approaches that preserve data order, in order to improve accuracy while enhancing geological continuity. Overall, this research shows that acceptable results can be achieved even with non-sequential algorithms using petrophysical an‎d geological features; nevertheless, architectures that account for the natural structure of the data offer a promising direction for more accurate an‎d geologically meaningful facies classification.
  • استاد راهنما
    حمزه صادقي سرخني
  • استاد داور
    نادر فتحيان پور , اميرعباس جهانگرد