دانلود پایان نامه

آناليز

4-1- مقدمه
در مدل‌سازي به کمک شبکه‌هاي عصبي از داده‌هاي واقعي استفاده مي‌شود. براي کار حاضر داده‌هاي ثبت شده دکل‌هاي حفاري و همچنين عمليات نمودارگيري براي رفع مشکلات و بهبود عمليات حفاري استفاده مي‌شود. اما براي قابل کاربرد بودن اطلاعات نياز به انجام بعضي تغييرات و تصحيحات بر روي داده‌ها است. در اين فصل به اين موضوع مي‌پردازيم و داده‌هاي استفاده شده براي هر بخش را با توصيف آماري نام مي‌بريم.

4-2- مطالعه ميادين مورد بررسي
4-2-1- ميدان نفتي اهواز
ميدان نفتي اهواز65 در استان خوزستان و در جنوب غربي ايران مي‌باشد. اين ميدان، تاقديسي به طول 67 و عرض 6 کيلومتر مربع را شامل مي‌شود که از شمال با ميدان رامين، از شرق با ميدان مارون، از جنوب با ميادين شادگان و منصوري و از غرب با ميادين آب‌تيمور و سوسنگرد مجاور است. داراي روند شمال‌غربي- جنوب‌شرقي (به موازات رشته کوه زاگرس) مي‌باشد، داراي سه مخزن آسماري، بنگستان و خامي است. در افق آسماري به صورت دو تاقديس مجزا از هم (زين اسبي) در مي‌آيد. سازند آسماري در ميدان نفتي اهواز در جنوب فروافتادگي دزفول شامل بخش ماسه‌سنگي اهواز مي‌باشد. مخزن بنگستان از جنس آهک‌هاي رستي با تخلخلي کمتر از مخزن آسماري و مخزن خامي از جنس آهک، شيل و انيدرت مي‌باشند. ميزان نفت درجا در مخزن اهواز- بنگستان 31 ميليارد بشکه و ميزان نفت قابل برداشت از آن 3/4 ميليارد بشکه است. همچنين ميزان توليد انباشتي از اين مخزن 935 ميليون بشکه اعلام شده است.
مخزن آسماري، ميدان نفتي اهواز در سال ???? هجري شمسي با حفر چاه شماره ? اهواز کشف گرديد. اولين چاه اين مخزن در مرداد ???? تا عمق ???? متري حفاري شد. چاه شماره ? اهواز نخستين چاهي است که به سازند آسماري رسيد، اين چاه تا کلاهک گازي66 حفاري گرديد اما ادامه حفاري آن متوقف شد. بين سال‌هاي ???? تا ???? سه حلقه چاه ديگر حفاري گرديد اما حفاري چاه شماره ? اهواز نويد توليد از مخزن آسماري را به دنبال داشت. حفاري اين چاه در شهريور ???? آغاز و در حين حفاري قسمت فوقاني آسماري در فروردين ???? دچار فوران شد اما سرانجام چاه در سال ???? به عنوان توليدي نفت آسماري تکميل گرديد و توليد از آن تا ميزان سي و پنج هزار بشکه در روز افزايش يافت. در ابتداي توليد، فراورش نفت در مجموعه‌هاي تفکيک سرچاهي به طور موقت صورت مي‌گرفت که با استمرار توليد،‌ واحدهاي بهره‌برداري پنج‌گانه فعلي به مرور احداث و در مدار فراورش نفت و گاز قرار گرفتند. اين مخزن در حال حاضر با تعداد ??? حلقه چاه توليدي،‌ تزريقي و مشاهده‌اي67 و توليد ??? هزار بشکه در روز يکي از قديمي‌ترين و در عين حال بزرگ‌ترين مخازن نفتي مي‌باشد. مخزن بنگستان با ترکيبي از سازندهاي توليدي ايلام و سروک داراي حدود ?? ميليارد بشکه نفت در جاي اوليه بوده و بهره‌برداري از آن از سال ???? آغاز گرديده است. با توجه به نقش اين مخزن در مجموعه مخازن شرکت ملي مناطق نفت‌خيز جنوب، پس از پايان جنگ تحميلي حجم بسيار بالايي از فعاليت‌هاي حفاري چاه‌ها بر روي اين مخزن متمرکز شد و از سال ?? تاکنون با حفاري ?? حلقه چاه جديد مجموع چاه‌هاي تکميلي در اين ميدان به ??? حلقه و کل توليد آن به حدود ??? هزار بشکه در روز افزايش يافته است. نفت اين مخزن، به دليل دارا بودن حدود ? درصد حجمي گاز هيدروژن سولفوره68 نيازمند تأسيسات مقاوم در برابر است. از اين ميدان روزانه ??? هزار بشکه نفت و در مجموع 838 ميليون فوت مکعب گاز و 30 هزار بشکه ميعانات گازي توليد مي‌شود. شکل و موقعيت ميدان نفتي اهواز را مي‌توانيد در شکل 4-1 ببينيد.
از داده‌هاي اين ميدان براي مدل‌سازي انتخاب مته حفاري و بهبود نرخ نفوذ و تعيين مقاومت فشاري تک محوره استفاده کرده‌ايم. از داده‌هاي سايز مته، سطح کل نازل‌ها69، متراژ حفاري، عمق ورودي، وزن روي مته، سرعت دوران رشته حفاري، دبي جريان گردش گل، فشار گل70، گرانروي پلاستيک گل71، ميانگين مقاومت فشاري تک محوره سازند، نوع مته72 و نرخ نفوذ حفاري براي مدل‌سازي انتخاب مته و پيش‌بيني و بهبود نرخ نفوذ و همچنين از مقادير نمودارهاي گاماي طبيعي (CGR )، چگالي ظاهري سازند (RHOB )، تخلخل نوترون (NPHI) و مقاومت فشاري تک محوره براي مدل‌سازي UCS استفاده شدند.

شکل 4-1- موقعيت جغرافيايي ميدان نفتي اهواز [68].

4-2-2- ميدان نفتي مارون
ميدان نفتي مارون73 دومين ميدان بزرگ نفتي ايران است، که به عنوان يکي از بزرگ‌ترين ميادين نفتي جهان به شمار مي‌آيد. در شمال شرقي شهر اهواز و در مجاورت ميادين کوپال، آغاجاري، رامين و شادگان واقع است. اين ميدان كه نماي كلي آن در شكل 4-2 ديده مي‌شود، داراي 67 كيلومتر طول و به طور متوسط 7 كيلومتر عرض مي‌باشد و از نظر زمين شناسي در بخش شرقي حوضه فرو افتادگي دزفول واقع است. روند محور ساختاري ميدان در بخش غربي تا مرکز، مانند ديگر ساختارهاي زاگرس در جهت شمال‌غربي – جنوب‌شرقي بوده، که به سمت نيمه‌شرقي تاقديس در جهت شمال – جنوب‌غربي حدود 22 درجه نسبت به حالت اوليه دچار انحراف شده است. اين تاقديس داراي بيشينه شيب 45 – 65 درجه در يال جنوب‌غربي و 45 – 20 درجه در يال شمال‌شرقي است. فاصله ميان ستيغ مخزن و ژرف‌ترين سطح تماس آب و نفت در سازند آسماري حدود 2000 متر است. به علت بزرگي اين ميدان مي‌توان آن را به 8 قسمت مختلف تقسيم كرد كه اين تقسيم‌بندي در شكل 4-3 ديده مي‌شود [69].

شکل 4-2- شکل ميدان مارون و تقسيم بندي آن به هشت بخش [70].
تاكنون در
باره زمين‌شناسي مخزن آسماري ميدان مارون مطالعات متعددي شده كه به ارائه زون‌بندي‌هاي مختلف در اين مخزن منجر شده است. سازند آسماري از چند زير لايه با خصوصيات پتروفيزيكي متفاوت تشكيل شده است كه اين زير لايه‌ها به ترتيب از بالا به پايين عبارتند از : زير لايه 1، زير لايه 11، زير لايه 20، زير لايه 28، زير لايه 30، زير لايه 36/30، زير لايه 40، زير لايه 80/40، زير لايه 50 و زير لايه 60/50 [71].
اين ميدان از سه مخزن آسماري،‌ بنگستان و خامي تشکيل شده است که مخازن آسماري و بنگستان آن نفتي و مخزن خامي آن گازي مي‌باشد. مخزن بزرگ آسماري که از نظر ويژگي‌هاي سنگ مخزن، بسيار پيچيده و ناهمگون مي‌باشد، در سال ???? کشف و از سال ???? مورد بهره‌برداري قرار گرفته است. همچنين مخزن بنگستان، با حفاري اولين چاه در سال ???? کشف و بهره‌برداي از آن، از سال ???? آغاز گرديد. تاکنون 340 حلقه چاه در اين ميدان حفاري شده است که 25 حلقه در مخزن بنگستان و 5 حلقه در مخزن خامي تکميل شده‌اند. توليد نفت از مخزن آسماري، براساس تزريق روزانه ??? ميليون فوت مکعب گاز، در کلاهک گازي مخزن، به ميزان ??? هزار بشکه در روز برنامه‌ريزي شده است، که در حال حاضر با فعال بودن ??? حلقه چاه توليدي، توليد روزانه اين مخزن حدود ??? هزار بشکه مي‌باشد. همچنين نرخ توليد نفت از مخزن بنگستان، با استفاده از ?? حلقه چاه توليدي فعال، در حدود ?? هزار بشکه در روز است.

شکل 4-3- موقعيت جغرافيايي ميدان نفتي مارون [72].
از آنجايي که هرزروي سيال و گير لوله‌هاي حفاري در اين ميدان يک مشکل اساسي مي‌باشد و همواره باعث اخلال در عمليات حفاري مي‌شود تصميم گرفته شد براي حل اين مشکلات از داده‌هاي حفاري اين ميدان استفاده شود. براي پيش‌بيني هرزروي سيال حفاري، پارامترهاي مختصات جغرافيايي (شرق و شمال جغرافيايي)، عمق حاضر، عمق سر سازند74، نرخ نفوذ، نوع سازند75، حجم آنالوس، فشار گل، دبي پمپ گل، فشار پمپ گل، ويسکوزيته فيلتر کيک، درصد جامدات موجود در گل76، ويسکوزيته پلاستيک گل، نقطه تسليم گل77، مقاومت اوليه گل و مقاومت گل پس از ده دقيقه78 به عنوان پارامترهاي ورودي و هرزروي سيال حفاري پارامتر خروجي در نظر گرفته شدند.
براي پيش‌بيني گير رشته حفاري، پارامترهاي محل جغرافيايي چاه (مختصات شمال و شرق جغرافيايي)، عمق مورد نظر، عمق سر سازند، طول دهانه باز، سايز دهانه79، نوع سازند، ويسکوزيته پلاستيک، نقطه تسليم، مقاومت اوليه گل، مقاومت گل پس از ده دقيقه، جامدات موجود در گل، ميزان کلسيم، ميزان نمک، فشار هيدروستاتيک گل، ميزان هرزروي گل، ويسکوزيته فيلتر کيک80، سرعت گل در آنالوس81، سايز لوله هاي وزنه82، متراژ لوله هاي وزنه، وزن روي مته، سرعت دوران رشته حفاري، نرخ نفوذ به عنوان پارامتر ورودي شبکه و و نوع گير رشته حفاري (اعداد صفر براي حالت غير گير، يک گير اختلاف فشاري و دو گير مکانيکي انتخاب شدند) خروجي شبکه در نظر گرفته شدند. از 1756 مجموعه داده (ورودي و خروجي) مربوط به 38 حلقه چاه براي در مدل‌سازي هر دو مورد استفاده شد. شکل 4-4 موقعيت جغرافيايي چاه‌ها را نشان مي‌دهد.

شکل 4-?- موقعيت جغرافيايي (مختصات شمال و شرق جغرافيايي) چاه‌هاي حفر شده در ميدان نفتي مارون [39].

4-3- آماده‌سازي داده‌ها جهت استفاده در مدل‌سازي
براي استفاده از داده‌هاي حفاري در شبكه‌هاي عصبي چند مرحله وجود دارد كه عدم رعايت هر كدام، مي‌تواند منجر به كسب نتايج غلط گردد. اين مراحل عبارت‌اند از :

4-3-1 جمع آوري داده‌ها
4-3-1-1- مقاومت فشاري تک محوره سنگ سازند
در ميدان نفتي اهواز، چاه‌هاي بسياري حفر شده است که از آن‌ها پارامترهاي پتروفيزيکي بسياري بدست آورده شد. اما، همه آن‌ها براي اين مطالعه مناسب نيستند. بنابراين، در ميان تمام داده‌هاي موجود، مقادير نمودارهاي گاماي طبيعي (CGR)، که نشان دهنده ميزان شيل موجود در سازند است، چگالي ظاهري سازند (RHOB) و تخلخل نوترون (NPHI) را مورد استفاده قرار داده‌ايم. چگالي و تخلخل پارامترهاي تعيين کننده بر ميزان مقاومت سنگ مي‌باشد. اين داده‌ها از عمليات نمودار گيري در 36 حلقه چاه ميدان نفتي اهواز در طي سال‌هاي 85 تا 88 بدست آمده‌اند. که پس از بررسي، از داده‌هاي 35 حلقه چاه براي مدل‌سازي استفاده شدند. تحليل آماري داده‌هاي استفاده شده را مي‌توانيد در جدول 4-1 ببينيد. از ميان 7359 مجموعه داده (ورودي و خروجي) بعد از آناليز داده‌ها، 6937 مجموعه داده مربوط به 35 حلقه چاه مختلف در آموزش، اعتبارسنجي و تست83 شبکه‌ها استفاده شدند.
جدول 4-1 تحليل آماري داده هاي استفاده شده در مدل‌سازي مقاومت فشاري سنگ سازند
پارامتر
واحد
Min.
Max.
St.dev
Median
Mean
Q(1)
Q(2)
Q(3)
عمق
M
2537
3/3824
78/408
8/3295
3/3186
26/2801
8/3295
06/3560
CGR
GAPI
86/1
9/110
67/21
71/9
86/18
3/5
71/9
27/22
RHOB
G/cm3
8/1
35/3
172/0
54/2
52/2
4/2
54/2
64/2
NPHI
%
06/2E-06
61/0
061/0
017/0
045/0
0005/0
017/0
067/0
UCS
MPa
03/2
8/143
2/35
88/127
48/112
045/90
88/127
3/143
4-3-1-2- انتخاب مته حفاري و بهبود نرخ نفوذ
همان‌طور که بيان شد، منبع داده‌هاي به کار برده شده در اين بخش، اطلاعات حاصل از گزارش‌هاي روزانه دکل‌هاي حفاري و همچنين عمليات نمودارگيري، ميدان نفتي اهواز در سال‌هاي 85 تا 88 مي‌باشند. از يك گزارش روزانه دكل حفاري مي‌توان بيش از 70 پارامتر كه مربوط به شش زير سيستم حفاري هستند، استخراج كرد. با توجه
به هدف اصلي تحقيق، فقط از پارامترهاي كه به طور مستقيم يا غيرمستقيم بر انتخاب مته و نرخ نفوذ موثر مي‌باشند، استفاده شده است. متراژ حفاري نشان‌دهنده عملکرد مته و ميزان حفاري توسط مته است. وزن روي مته و سرعت دوران رشته حفاري دو متغير دکل حفاري هستند که بر اساس شرايط موجود و براي افزايش نرخ نفوذ و کمک به عملکرد مته تغيير داده مي‌شوند. دبي جريان گردش گل به جابجايي خرده‌هاي از ته چاه به سطح کمک مي‌کند. گرانروي پلاستيک نيز نشان‌دهنده وضعيت گل مي‌باشد که هر چه مقدار آن بالاتر باشد توانايي آن در حفظ خرده‌هاي حفاري بيشتر مي‌شود اما نرخ نفوذ کاهش مي‌يابد.
از ميان 332 مجموعه داده (ورودي و خروجي) بعد از آناليز داده‌ها، 299 مجموعه داده مربوط به 10 حلقه چاه مختلف در آموزش، اعتبارسنجي و تست شبکه‌ها استفاده شدند. براي آماده‌سازي داده‌ها جهت ورود به شبکه عصبي نياز بود که تغييراتي در داده‌ها ايجاد شود و يا پارامترهاي که بر هدف مورد نظر موثر هستند ولي در ميان داده‌ها وجود ندارند محاسبه شوند.
همه پارامترها به جزء مقاومت فشاري تک محوره سازند از گزارش‌هاي روزانه دکل‌هاي حفاري بدست مي‌آيند. مقاومت فشاري تک محوره از داده‌هاي نمودارگيري 36 حلقه چاه و فرمول‌هاي زير محاسبه شد:
(4-1)

(4-2)

که در اين فرمول UCS مقاومت فشاري تک محوره سنگ (MPa)، ?tc زمان عبور موج صوتي (?s/ft) و تخلخل مي‌باشد [70]. UCS نشان‌دهنده ميزان سختي سنگ مي‌باشد که عامل اصلي در انتخاب مته حفاري است. سطح خروجي نازل‌ها نيز که بر عملکرد مته تأثير گذار هستند و کمک به‌سزايي بر تميزسازي ته چاه دارد توسط فرمول زير محاسبه مي‌شود:
(4-3)

که مساحت نازل بر حسب اينچ مربع و d قطر نازل بر حسب اينچ مي‌باشد.
براي قابل فهم بودن نوع مته و سازند براي شبکه عصبي آن‌ها را نام‌گذاري کرديم. نوع مته را براساس کدهاي عددي که توسط انجمن بين‌المللي پيمانکاران حفاري84 ارائه شد نام‌گذاري کرده‌ايم. همچنين سازندها را نيز توسط کدهاي عددي نام‌گذاري کرديم. ليست پارامترها و آناليز آماري داده‌هاي به کار برده شده در جدول 4-2 قرار داده شده‌اند.
جدول 4-2 توصيف آماري داده‌هاي استفاده شده در مدل‌سازي انتخاب مته و نرخ نفوذ حفاري
پارامتر
واحد
Min.
Max.
St.Dev
Median
Average
Q (1)
Q (2)
Q (3)
WOB
Ib 1000
10
80
6/13
30
11/31
22
30
40
RPM
rev/min
20
220
64/53
160
56/136
80
160
180
TFA
In
3/0
55/1
256/0
72/0
782/0
59/0
72/0
97/0
PV
Cp
5/2
9/75
65/18
33/21
76/24
36/7
33/21
5/37
P
Psi
7/66
6/3328
22/757
95/1528
3/1506
67/866
95/1528
5/2137

Gpm
7/116
1000
91/258
490
01/532
310
490
67/826

Ft
0
3247
97/789
1939
22/1895
1507
1939
2548
Bit Type
IADC Code
100
527
27/112
100
3/151
100
100
114
Bit Size
In
5/8
5/17
83/3
25/12
52/12
5/8
25/12
5/17
Metrage
Ft
1
1435
36/372
225
8/363
37
225
644
UCS
MPa
28/37
3/235
66/16
4/110
16/104
07/101
44/110
3/111
ROP
Ft/hr
29/0
39/26
32/4
9/2
97/3
23/1
91/2
55/4

4-3-1-3- هرزروي سيال حفاري
براي داشتن مدلي جامع در پيش‌بيني هرزروي سيال حفاري، نياز به در نظر گرفتن کليه


دیدگاهتان را بنویسید