شماره ركورد
34135
پديد آورنده
فيصل محمد غضبان
عنوان
بهينهسازي كاربرد نانوذرات در تغيير ترشوندگي مخازن كربناته به منظور ازدياد برداشت نفت
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
15 / 5,000 مهندسي نفت
سال تحصيل
1402
تاريخ دفاع
1404/09/09
استاد راهنما
محمد تقي صادقي
استاد مشاور
ندارم
دانشكده
مهندسي نفت و كاز
چكيده
اين مطالعه بهينهسازي كاربردهاي نانوذرات را براي تغيير ترشوندگي مخازن كربناته به منظور بهبود بازيابي نفت (EOR) بررسي ميكند. هدف اين تحقيق تعيين مؤثرترين نوع، اندازه، غلظت و دماي عملياتي نانوذرات است كه ميتواند سطوح سنگ را از حالت نفتدوست به حالت آبدوست تغيير دهد. دادههاي تجربي جمعآوريشده از مطالعات آزمايشگاهي منتشر شده قبلي براي ساخت و اعتبارسنجي مدلهاي پيشبيني استفاده شد. سه ماده نانوذرات دياكسيد سيليكون (SiO₂)، دياكسيد تيتانيوم (TiO₂) و اكسيد آلومينيوم (Al₂O₃) مورد بررسي قرار گرفتند. براي مدلسازي رابطه بين نانوذرات و تغيير ترشوندگي، پنج الگوريتم يادگيري ماشين پيادهسازي شدند: درخت تصميمگيري (DT)، جنگل تصادفي (RF)، تقويت گراديان شديد (XGBoost)، تقويت گراديان تصادفي (SGB) و ماشين بردار پشتيبان (SVM). نتايج مقايسه نشان داد كه مدل جنگل تصادفي (RF) با دقت بالا در آموزش (R² = 0.981)، اعتبارسنجي (R² = 0.980) و مجموعه دادههاي تست (R² = 0.932) داراي پايدارترين عملكرد بود. XGBoost نيز عملكرد بسيار خوبي داشت (R²_test = 0.929) و پس از آن SGB (R²_test = 0.912) قرار داشت. درخت تصميم (DT) داراي دقت تست بالا (R² = 0.941) اما با بيشبرازش قابل توجه بود، همانطور كه از دقت اعتبارسنجي بسيار كمتر آن (R² = 0.903) نشان داده شده است. در اين ميان، مدل ماشين بردار پشتيبان (SVM) با (R²_test = 0.748) بدترين مدل بود كه نشان ميدهد برخلاف مدلهاي مبتني بر گروه، توانايي تعميم پاييني دارند. در تمام مدلها، استفاده از نانوذرات SiO₂ مؤثرترين نوع شناخته شد، كه در آن اندازههاي كوچكتر و غلظتهاي متوسط ذرات در دماهاي متوسط، بهترين راه براي افزايش ترشوندگي در سازندهاي كربناته است. به طور كلي، نتايج اين ديدگاه را تأييد ميكند كه اجراي شيوههاي هوش مصنوعي و به ويژه مدلهاي يادگيري جمعي ميتواند يك چارچوب قابل اعتماد و مؤثر براي پيشبيني و بهينهسازي استفاده از نانوذرات در ارتقاي ترشوندگي هدف نفتي باشد و بنابراين نقش مهمي در بهبود عملكرد بازيابي نفت در ميادين نفتي كربناته ايفا كند.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/09/10
عنوان به انگليسي
Optimization of Nanoparticle Application in Wettability Alteration of Carbonate Reservoirs for Enhanced Oil Recovery
تاريخ بهره برداري
11/30/2026 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
فيصل غضبان
چكيده به لاتين
This study investigates the optimization of nanoparticle applications for altering the wettability of carbonate reservoirs to improve oil recovery (EOR). The research aims to determine the most effective nanoparticle type, size, concentration, and operating temperature that can shift rock surfaces from an oil-wet to a water-wet state. Experimental data collected from previously published laboratory studies were utilized to build and validate the predictive models. Three nanoparticle materials silicon dioxide (SiO₂), titanium dioxide (TiO₂), and aluminum oxide (Al₂O₃) were examined. To model the relationship between nanoparticles and wettability alteration, five machine learning algorithms were implemented: Decision Tree (DT), Random Forest (RF), Extreme Gradient Boosting (XGBoost), Stochastic Gradient Boosting (SGB), and Support Vector Machine (SVM). The results of the comparison revealed that the Random Forest (RF) model had the most consistent performance as indicated with high accuracy in training (R² = 0.981), validation (R² = 0.980), and test datasets (R² = 0.932). XGBoost was also doing very well (R²_test = 0.929), followed by SGB (R²_test = 0.912). The Decision Tree (DT) was found to have a high-test accuracy (R² = 0.941) but with considerable overfitting, as suggested by its considerably smaller validation accuracy (R² = 0.903). In the meantime, Support Vector Machine (SVM) model was the worst model, with (R²_test = 0.748), indicating that they have low generalization ability, as opposed to ensemble-based models. In all the models, the use of, SiO₂ nanoparticles was found to be the most effective type, where smaller sizes and moderate concentrations of the particles at moderate temperatures are the best way of increasing wettability in carbonate formations. Overall, the results validate the view that the implementation of artificial intelligence practices and, in particular, ensemble learning models can be a reliable and effective framework to predict and optimize the use of nanoparticles in promoting the wettability of the oil target and thus play a significant role in improving the performance of oil recovery in the carbonate oilfields.
كليدواژه هاي فارسي
نانوذرات , تغيير ترشوندگي , مخازن كربناته , ازدياد برداشت نفت , يادگيري ماشين
كليدواژه هاي لاتين
Nanoparticles , Wettability Alteration , Carbonate Reservoirs , Enhanced Oil Recovery , Machine Learning
Author
Faisal Mohammed Ghadhban
SuperVisor
Mohammed Taghi Sadeghi