AP09058419 – Прогнозирование характеристик пористой среды с учетом режимов растворения породы в масштабе пор на основе машинного обучения

Цель проекта: Целью проекта является определение характеристик пористой среды (абсолютная и относительные фазовые проницаемости, капиллярное давление) при различных режимах растворения (скорость закачки и концентрация кислоты) в масштабе пор с использованием машинного обучения.

Актуальность: Актуальностью проекта является то, что в рамках НИР впервые будет использовано машинное обучение для определения характеристик пористой среды образцов карбонатного керна (абсолютная и относительные фазовые проницаемости, капиллярное давление) при различных режимах растворения (скорость закачки и концентрация кислоты).

Научный руководитель: Доктор Ph.D., Асилбеков Бакытжан Калжанович

Полученные результаты: В рамках проекта проведены эксперименты по растворению карбонатных пород с использованием рентгеновской микрокомпьютерной томографии, что позволило определить изменения пористости и проницаемости. Установлено влияние концентрации кислоты и скорости закачки, а также выявлены различные механизмы растворения. Методы машинного обучения успешно применены для прогнозирования абсолютной проницаемости, при этом наилучшую точность показал метод Extra Trees. Проанализированы взаимосвязи между структурными характеристиками пор и фильтрационными свойствами, а также влияние природной трещиноватости. Исследовано влияние растворения на двухфазное течение, включая изменения относительных проницаемостей и снижение остаточной нефтенасыщенности. Полученные результаты имеют практическое значение для оптимизации кислотной обработки пластов. Все задачи проекта выполнены в полном объёме.

Список публикаций с ссылками на них

1. Akasheva Zh.K., Assilbekov B.K., Soltanbekova K.A., Kudaikulov A.A. Numerical simulation of carbonate rocks dissolution near the wellbore // Journal of Mathematics, Mechanics and Computer Science. – 2021. – Vol. 112, No. 4. – P. 78–93. – DOI: https://doi.org/10.26577/JMMCS.2021.v112.i4.07
2. Bolysbek D.A., Assilbekov B.K., Akasheva Zh.K., Soltanbekova K.A. Analysis of the heterogeneity influence on main parameters of porous media at the pore scale // Journal of Mathematics, Mechanics and Computer Science. – 2021. – Vol. 112, No. 4. – P. 69–77. – DOI: https://doi.org/10.26577/JMMCS.2021.v112.i4.06
3. Болысбек Д.А., Асилбеков Б.К., Кульджабеков А.Б. Численное изучение влияния растворения породы на поровую структуру карбонатных образцов на основе экспериментальных данных // Вестник КазНПУ. Серия «Физико-математические науки». – 2023. – Т. 82, № 2. – URL: https://bulletin-phmath.kaznpu.kz/index.php/ped/article/view/1249
4. Асилбеков Б.К., Акашева Ж.К., Болысбек Д.А., Кульджабеков А.Б. Численное исследование растворения карбонатной породы: влияние масштаба области // Вестник КазНПУ. Серия «Физико-математические науки». – 2022. – Т. 79, № 3. – С. 63–72. – DOI: https://doi.org/10.51889/3035.2022.74.92.008
5. Soltanbekova K.A., Assilbekov B.K., Zolotukhin A.B. Study of the horizontal sidetracking efficiency using hydrodynamic modeling (on the example of a Kazakhstani field) // Complex Use of Mineral Resources. – 2022. – Vol. 320, No. 1. – P. 42–50. – DOI: https://doi.org/10.31643/2022/6445.05
6. Akasheva Zh.K., Bolysbek D.A., Assilbekov B.K. Study of carbonate rock dissolution using X-ray microcomputed tomography: impact of acid flow rate // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2023. – Vol. 1, No. 457. – P. 20–32. – DOI: https://doi.org/10.32014/2023.2518-170X.256
7. Асилбеков Б.К., Калжанов Н.Е., Болысбек Д.А., Узбекалиев К.Ш., Бекбау Б.Е., Кульджабеков А.Б. Исследование эффективности алгоритмов машинного обучения на основе данных различных горных пород // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2023. – Т. 5, № 3. – С. 5–19. – DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108649
8. Болысбек Д.А., Кульджабеков А.Б., Бекбау Б.Е., Узбекалиев К.Ш. Изучение поровой структуры и расчет макроскопических характеристик горных пород на основе изображений рентгеновской микрокомпьютерной томографии // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2023. – Т. 5, № 2. – С. 17–30. – DOI: https://doi.org/10.54859/kjogi108647
9. Assilbekov B.K., Bolysbek D.A., Kalzhanov N.E., Uzbekaliyev K.Sh. Study of the efficiency of machine learning algorithms based on data of various rocks // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2023. – Vol. 5, No. 461. – P. 58–75. – DOI: https://doi.org/10.32014/2023.2518-170X.331
10. Bolysbek D.A., Kuljabekov A.B., Issayev G.I., Uzbekaliyev K.Sh. Experimental study of dissolution of carbonate samples using X-ray microcomputed tomography // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2023. – Vol. 5, No. 461. – P. 89–99. – DOI: https://doi.org/10.32014/2023.2518-170X.333
11. Bolysbek D.A., Kuljabekov A.B., Uzbekaliyev K.S., Assilbekov B.K. Effect of rock dissolution on two-phase relative permeabilities: pore-scale simulations based on experimental data // Applied Sciences. – 2023. – Vol. 13. – Article 11385. – DOI: https://doi.org/10.3390/app132011385
12. Soltanbekova K.A., Assilbekov B.K., Zolotukhin A.B., Akasheva Zh.K., Bolysbek D.A. Results of laboratory studies of acid treatment of low-permeability rock cores // News of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences. – 2021. – Vol. 5, No. 449. – P. 113–123. – DOI: https://doi.org/10.32014/2021.2518-170X.105
13. Bolysbek D.A., Akasheva Zh.K., Assilbekov B.K., Uzbekaliyev K.Sh., Bekbau B.E., Issayev G.I. Permeability evaluation for heterogeneous and naturally fractured carbonate samples before and after HCl injection: experiments and pore-scale simulations // Geofluids. – (Web of Science, Q2).
14. Болысбек Д.А., Кульджабеков А.Б., Бекбау Б.Е. Экспериментальное изучение растворения карбонатных образцов с применением рентгеновской микрокомпьютерной томографии // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2023. – Т. 5, № 4.
15. Асилбеков Б.К., Калжанов Н.Е., Бекбау Б.Е., Болысбек Д.А. Обзор по расчету характеристик образцов горных пород на основе их изображений с применением алгоритмов глубокого машинного обучения // Вестник нефтегазовой отрасли Казахстана. – 2023. – Т. 5, № 4.
16. Асилбеков Б.К. Экспериментальное изучение процесса растворения карбонатных образцов и расчет их основных характеристик на основе томографических снимков: монография. – Алматы: Satbayev University, 2023. – 69 с. – ISBN 978-601-323-404-5.