Home < Articles < Article Details
Machine Learning-Based Ensemble Models for Prediction of Reservoir Porosity
| Researcher(s): | |
| Institution: | Al-Furat University, Ajdabiya, Libya |
| Field: | Computer science, expert systems and information technology |
| Published in: | 38th volume - April 2026 |
الملخص
تُحدد المسامية قدرة المكمن على احتواء السوائل، وهو ما يجعل تقديرها بدقة ركيزة أساسية في التقييم البتروفيزيائي ووصف المكمن والدراسات الجيولوجية. يوفر تحليل العينات اللبية قراءات موثوقة ، إلا أنه يقتصر على فترات محددة من المكمن، إضافة إلى ارتفاع تكلفتها وطول الزمن اللازم لتنفيذها. أما المعادلات المستخدمة في تسجيلات الأبار تُدحل قدراً من عدم اليقين يحد من دقة التنبؤات. استُخدمت في هذه الدراسة أربعة نماذج من نماذج التعلم الآلي الجماعي وهي: أشجار القرار (DT)، والغابات العشوائية (RF)، والتعزيز التدريجي (GB) والتعزيز التدريجي المتطرف (XGB). اعتمدت الدراسة على مجموعة بيانات مكونة من 734 نقطة من سبعة آبار في حقل ليبي، في حين خصصت بئر مستقل يحتوي على 202 نقطة كبئر تحقيق (Blind well) لتقييم قدرة النموذج على التعميم. تم اعتماد أربعة تسجيلات كمدخلات الكثافة الكلية (RHOB)، أشعة غاما (GR)، زمن السفر الانضغاطي (DT)، والمسامية بالنيوترونات (CNL) كونها تظهر علاقة فيزيائية بين كل منها وقيم المسامية. تم استخدام مقياسين احصائيين رئيسيين هما معامل الإرتباط (R2) والجذر التربيعي لمتوسط مربع الخطأ (RMSE) لتقييم أداء النموذج. تشير النتائج إلى أن نماذج التجميع توفر بديلاً قوياً وفعالاً مقارنة بأساليب تقدير المسامية التقليدية من حيث الدقة والموثوقية. وتسلط هذه الدراسة إمكانيات التعلم الآلي في توصيف المكامن، بما يُعزز اتخاذ قرارات أكثر اعتماداً على البيانات في تطبيقات هندسة البترول.
وقد تم عرض هذه الورقة العلمية في جلسات المؤتمر الدولي للطاقة المتجددة والنفط والغاز وتغير المناخ "أيريقو" في الفترة 25-27 ابريل 2026م. طرابلس - ليبيا...............
الكلمات المفتاحية:.............. التنبؤ بالمسامية، النماذج التجميعية، التعلم الآلي، بيانات تسجيلات الابار.
Abstract
Reservoir porosity determines how much fluid formation can store, making its accurate estimation a key element of petrophysical evaluation, reservoir characterization and geological studies. Core analysis provides reliable readings, but covers limited intervals and time-consuming, expensive. Log-based equations derived from well-logging interpretation introduce uncertainties that affect prediction reliability. Four ensemble machine learning models were used here to enhance porosity prediction, Decision Trees (DT), Random Forests (RF), Gradient Boosting (GB) and Extreme Gradient Boosting (XGB). Input dataset used 734 data point from seven wells in a Libyan field while a separate well with 202 data point kept as a blind well to evaluate model generalization. Bulk density (RHOB), gamma ray (GR), compressional travel time (DT), and neutron porosity (CNL) chosen as input features because each shows established relationship with porosity. Statistical metrics including correlation coefficients (R2) and root-mean squared error (RMSE) were used to assess the model. The results indicate that ensemble models provide a robust and efficient alternative to conventional porosity estimation methods, offering improved predictive accuracy and reliability. This study highlights the potential of machine learning in reservoir characterization, contributing to more data-driven decision-making in petroleum engineering applications.
This scientific manuscript was presented at the sessions of the International Renewable Energy, Gas, Oil and Climate Change Conference "iREGO" in the period of April 25-27, 2026. Tripoli - Libya.................
Keywords:............ Porosity Prediction, Ensemble models, Machine Learning, Well Logging Data.