مقاله رایگان با موضوع استان خوزستان، نفت و گاز

دانلود پایان نامه

آنالیز

4-1- مقدمه
در مدل‌سازی به کمک شبکه‌های عصبی از داده‌های واقعی استفاده می‌شود. برای کار حاضر داده‌های ثبت شده دکل‌های حفاری و همچنین عملیات نمودارگیری برای رفع مشکلات و بهبود عملیات حفاری استفاده می‌شود. اما برای قابل کاربرد بودن اطلاعات نیاز به انجام بعضی تغییرات و تصحیحات بر روی داده‌ها است. در این فصل به این موضوع می‌پردازیم و داده‌های استفاده شده برای هر بخش را با توصیف آماری نام می‌بریم.

4-2- مطالعه میادین مورد بررسی
4-2-1- میدان نفتی اهواز
میدان نفتی اهواز65 در استان خوزستان و در جنوب غربی ایران می‌باشد. این میدان، تاقدیسی به طول 67 و عرض 6 کیلومتر مربع را شامل می‌شود که از شمال با میدان رامین، از شرق با میدان مارون، از جنوب با میادین شادگان و منصوری و از غرب با میادین آب‌تیمور و سوسنگرد مجاور است. دارای روند شمال‌غربی- جنوب‌شرقی (به موازات رشته کوه زاگرس) می‌باشد، دارای سه مخزن آسماری، بنگستان و خامی است. در افق آسماری به صورت دو تاقدیس مجزا از هم (زین اسبی) در می‌آید. سازند آسماری در میدان نفتی اهواز در جنوب فروافتادگی دزفول شامل بخش ماسه‌سنگی اهواز می‌باشد. مخزن بنگستان از جنس آهک‌های رستی با تخلخلی کمتر از مخزن آسماری و مخزن خامی از جنس آهک، شیل و انیدرت می‌باشند. میزان نفت درجا در مخزن اهواز- بنگستان 31 میلیارد بشکه و میزان نفت قابل برداشت از آن 3/4 میلیارد بشکه است. همچنین میزان تولید انباشتی از این مخزن 935 میلیون بشکه اعلام شده است.
مخزن آسماری، میدان نفتی اهواز در سال ???? هجری شمسی با حفر چاه شماره ? اهواز کشف گردید. اولین چاه این مخزن در مرداد ???? تا عمق ???? متری حفاری شد. چاه شماره ? اهواز نخستین چاهی است که به سازند آسماری رسید، این چاه تا کلاهک گازی66 حفاری گردید اما ادامه حفاری آن متوقف شد. بین سال‌های ???? تا ???? سه حلقه چاه دیگر حفاری گردید اما حفاری چاه شماره ? اهواز نوید تولید از مخزن آسماری را به دنبال داشت. حفاری این چاه در شهریور ???? آغاز و در حین حفاری قسمت فوقانی آسماری در فروردین ???? دچار فوران شد اما سرانجام چاه در سال ???? به عنوان تولیدی نفت آسماری تکمیل گردید و تولید از آن تا میزان سی و پنج هزار بشکه در روز افزایش یافت. در ابتدای تولید، فراورش نفت در مجموعه‌های تفکیک سرچاهی به طور موقت صورت می‌گرفت که با استمرار تولید،‌ واحدهای بهره‌برداری پنج‌گانه فعلی به مرور احداث و در مدار فراورش نفت و گاز قرار گرفتند. این مخزن در حال حاضر با تعداد ??? حلقه چاه تولیدی،‌ تزریقی و مشاهده‌ای67 و تولید ??? هزار بشکه در روز یکی از قدیمی‌ترین و در عین حال بزرگ‌ترین مخازن نفتی می‌باشد. مخزن بنگستان با ترکیبی از سازندهای تولیدی ایلام و سروک دارای حدود ?? میلیارد بشکه نفت در جای اولیه بوده و بهره‌برداری از آن از سال ???? آغاز گردیده است. با توجه به نقش این مخزن در مجموعه مخازن شرکت ملی مناطق نفت‌خیز جنوب، پس از پایان جنگ تحمیلی حجم بسیار بالایی از فعالیت‌های حفاری چاه‌ها بر روی این مخزن متمرکز شد و از سال ?? تاکنون با حفاری ?? حلقه چاه جدید مجموع چاه‌های تکمیلی در این میدان به ??? حلقه و کل تولید آن به حدود ??? هزار بشکه در روز افزایش یافته است. نفت این مخزن، به دلیل دارا بودن حدود ? درصد حجمی گاز هیدروژن سولفوره68 نیازمند تأسیسات مقاوم در برابر است. از این میدان روزانه ??? هزار بشکه نفت و در مجموع 838 میلیون فوت مکعب گاز و 30 هزار بشکه میعانات گازی تولید می‌شود. شکل و موقعیت میدان نفتی اهواز را می‌توانید در شکل 4-1 ببینید.
از داده‌های این میدان برای مدل‌سازی انتخاب مته حفاری و بهبود نرخ نفوذ و تعیین مقاومت فشاری تک محوره استفاده کرده‌ایم. از داده‌های سایز مته، سطح کل نازل‌ها69، متراژ حفاری، عمق ورودی، وزن روی مته، سرعت دوران رشته حفاری، دبی جریان گردش گل، فشار گل70، گرانروی پلاستیک گل71، میانگین مقاومت فشاری تک محوره سازند، نوع مته72 و نرخ نفوذ حفاری برای مدل‌سازی انتخاب مته و پیش‌بینی و بهبود نرخ نفوذ و همچنین از مقادیر نمودارهای گامای طبیعی (CGR )، چگالی ظاهری سازند (RHOB )، تخلخل نوترون (NPHI) و مقاومت فشاری تک محوره برای مدل‌سازی UCS استفاده شدند.

شکل 4-1- موقعیت جغرافیایی میدان نفتی اهواز [68].

4-2-2- میدان نفتی مارون
میدان نفتی مارون73 دومین میدان بزرگ نفتی ایران است، که به عنوان یکی از بزرگ‌ترین میادین نفتی جهان به شمار می‌آید. در شمال شرقی شهر اهواز و در مجاورت میادین کوپال، آغاجاری، رامین و شادگان واقع است. این میدان که نمای کلی آن در شکل 4-2 دیده می‌شود، دارای 67 کیلومتر طول و به طور متوسط 7 کیلومتر عرض می‌باشد و از نظر زمین شناسی در بخش شرقی حوضه فرو افتادگی دزفول واقع است. روند محور ساختاری میدان در بخش غربی تا مرکز، مانند دیگر ساختارهای زاگرس در جهت شمال‌غربی – جنوب‌شرقی بوده، که به سمت نیمه‌شرقی تاقدیس در جهت شمال – جنوب‌غربی حدود 22 درجه نسبت به حالت اولیه دچار انحراف شده است. این تاقدیس دارای بیشینه شیب 45 – 65 درجه در یال جنوب‌غربی و 45 – 20 درجه در یال شمال‌شرقی است. فاصله میان ستیغ مخزن و ژرف‌ترین سطح تماس آب و نفت در سازند آسماری حدود 2000 متر است. به علت بزرگی این میدان می‌توان آن را به 8 قسمت مختلف تقسیم کرد که این تقسیم‌بندی در شکل 4-3 دیده می‌شود [69].

شکل 4-2- شکل میدان مارون و تقسیم بندی آن به هشت بخش [70].
تاکنون در
باره زمین‌شناسی مخزن آسماری میدان مارون مطالعات متعددی شده که به ارائه زون‌بندی‌های مختلف در این مخزن منجر شده است. سازند آسماری از چند زیر لایه با خصوصیات پتروفیزیکی متفاوت تشکیل شده است که این زیر لایه‌ها به ترتیب از بالا به پایین عبارتند از : زیر لایه 1، زیر لایه 11، زیر لایه 20، زیر لایه 28، زیر لایه 30، زیر لایه 36/30، زیر لایه 40، زیر لایه 80/40، زیر لایه 50 و زیر لایه 60/50 [71].
این میدان از سه مخزن آسماری،‌ بنگستان و خامی تشکیل شده است که مخازن آسماری و بنگستان آن نفتی و مخزن خامی آن گازی می‌باشد. مخزن بزرگ آسماری که از نظر ویژگی‌های سنگ مخزن، بسیار پیچیده و ناهمگون می‌باشد، در سال ???? کشف و از سال ???? مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. همچنین مخزن بنگستان، با حفاری اولین چاه در سال ???? کشف و بهره‌بردای از آن، از سال ???? آغاز گردید. تاکنون 340 حلقه چاه در این میدان حفاری شده است که 25 حلقه در مخزن بنگستان و 5 حلقه در مخزن خامی تکمیل شده‌اند. تولید نفت از مخزن آسماری، براساس تزریق روزانه ??? میلیون فوت مکعب گاز، در کلاهک گازی مخزن، به میزان ??? هزار بشکه در روز برنامه‌ریزی شده است، که در حال حاضر با فعال بودن ??? حلقه چاه تولیدی، تولید روزانه این مخزن حدود ??? هزار بشکه می‌باشد. همچنین نرخ تولید نفت از مخزن بنگستان، با استفاده از ?? حلقه چاه تولیدی فعال، در حدود ?? هزار بشکه در روز است.

شکل 4-3- موقعیت جغرافیایی میدان نفتی مارون [72].
از آنجایی که هرزروی سیال و گیر لوله‌های حفاری در این میدان یک مشکل اساسی می‌باشد و همواره باعث اخلال در عملیات حفاری می‌شود تصمیم گرفته شد برای حل این مشکلات از داده‌های حفاری این میدان استفاده شود. برای پیش‌بینی هرزروی سیال حفاری، پارامترهای مختصات جغرافیایی (شرق و شمال جغرافیایی)، عمق حاضر، عمق سر سازند74، نرخ نفوذ، نوع سازند75، حجم آنالوس، فشار گل، دبی پمپ گل، فشار پمپ گل، ویسکوزیته فیلتر کیک، درصد جامدات موجود در گل76، ویسکوزیته پلاستیک گل، نقطه تسلیم گل77، مقاومت اولیه گل و مقاومت گل پس از ده دقیقه78 به عنوان پارامترهای ورودی و هرزروی سیال حفاری پارامتر خروجی در نظر گرفته شدند.
برای پیش‌بینی گیر رشته حفاری، پارامترهای محل جغرافیایی چاه (مختصات شمال و شرق جغرافیایی)، عمق مورد نظر، عمق سر سازند، طول دهانه باز، سایز دهانه79، نوع سازند، ویسکوزیته پلاستیک، نقطه تسلیم، مقاومت اولیه گل، مقاومت گل پس از ده دقیقه، جامدات موجود در گل، میزان کلسیم، میزان نمک، فشار هیدروستاتیک گل، میزان هرزروی گل، ویسکوزیته فیلتر کیک80، سرعت گل در آنالوس81، سایز لوله های وزنه82، متراژ لوله های وزنه، وزن روی مته، سرعت دوران رشته حفاری، نرخ نفوذ به عنوان پارامتر ورودی شبکه و و نوع گیر رشته حفاری (اعداد صفر برای حالت غیر گیر، یک گیر اختلاف فشاری و دو گیر مکانیکی انتخاب شدند) خروجی شبکه در نظر گرفته شدند. از 1756 مجموعه داده (ورودی و خروجی) مربوط به 38 حلقه چاه برای در مدل‌سازی هر دو مورد استفاده شد. شکل 4-4 موقعیت جغرافیایی چاه‌ها را نشان می‌دهد.

این مطلب مشابه را هم بخوانید :   پایان نامه با واژگان کلیدیبهبود عملکرد، آزمون و خطا

شکل 4-?- موقعیت جغرافیایی (مختصات شمال و شرق جغرافیایی) چاه‌های حفر شده در میدان نفتی مارون [39].

4-3- آماده‌سازی داده‌ها جهت استفاده در مدل‌سازی
برای استفاده از داده‌های حفاری در شبکه‌های عصبی چند مرحله وجود دارد که عدم رعایت هر کدام، می‌تواند منجر به کسب نتایج غلط گردد. این مراحل عبارت‌اند از :

4-3-1 جمع آوری داده‌ها
4-3-1-1- مقاومت فشاری تک محوره سنگ سازند
در میدان نفتی اهواز، چاه‌های بسیاری حفر شده است که از آن‌ها پارامترهای پتروفیزیکی بسیاری بدست آورده شد. اما، همه آن‌ها برای این مطالعه مناسب نیستند. بنابراین، در میان تمام داده‌های موجود، مقادیر نمودارهای گامای طبیعی (CGR)، که نشان دهنده میزان شیل موجود در سازند است، چگالی ظاهری سازند (RHOB) و تخلخل نوترون (NPHI) را مورد استفاده قرار داده‌ایم. چگالی و تخلخل پارامترهای تعیین کننده بر میزان مقاومت سنگ می‌باشد. این داده‌ها از عملیات نمودار گیری در 36 حلقه چاه میدان نفتی اهواز در طی سال‌های 85 تا 88 بدست آمده‌اند. که پس از بررسی، از داده‌های 35 حلقه چاه برای مدل‌سازی استفاده شدند. تحلیل آماری داده‌های استفاده شده را می‌توانید در جدول 4-1 ببینید. از میان 7359 مجموعه داده (ورودی و خروجی) بعد از آنالیز داده‌ها، 6937 مجموعه داده مربوط به 35 حلقه چاه مختلف در آموزش، اعتبارسنجی و تست83 شبکه‌ها استفاده شدند.
جدول 4-1 تحلیل آماری داده های استفاده شده در مدل‌سازی مقاومت فشاری 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 حفاری و بهبود نرخ نفوذ
همان‌طور که بیان شد، منبع داده‌های به کار برده شده در این بخش، اطلاعات حاصل از گزارش‌های روزانه دکل‌های حفاری و همچنین عملیات نمودارگیری، میدان نفتی اهواز در سال‌های 85 تا 88 می‌باشند. از یک گزارش روزانه دکل حفاری می‌توان بیش از 70 پارامتر که مربوط به شش زیر سیستم حفاری هستند، استخراج کرد. با توجه
به هدف اصلی تحقیق، فقط از پارامترهای که به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر انتخاب مته و نرخ نفوذ موثر می‌باشند، استفاده شده است. متراژ حفاری نشان‌دهنده عملکرد مته و میزان حفاری توسط مته است. وزن روی مته و سرعت دوران رشته حفاری دو متغیر دکل حفاری هستند که بر اساس شرایط موجود و برای افزایش نرخ نفوذ و کمک به عملکرد مته تغییر داده می‌شوند. دبی جریان گردش گل به جابجایی خرده‌های از ته چاه به سطح کمک می‌کند. گرانروی پلاستیک نیز نشان‌دهنده وضعیت گل می‌باشد که هر چه مقدار آن بالاتر باشد توانایی آن در حفظ خرده‌های حفاری بیشتر می‌شود اما نرخ نفوذ کاهش می‌یابد.
از میان 332 مجموعه داده (ورودی و خروجی) بعد از آنالیز داده‌ها، 299 مجموعه داده مربوط به 10 حلقه چاه مختلف در آموزش، اعتبارسنجی و تست شبکه‌ها استفاده شدند. برای آماده‌سازی داده‌ها جهت ورود به شبکه عصبی نیاز بود که تغییراتی در داده‌ها ایجاد شود و یا پارامترهای که بر هدف مورد نظر موثر هستند ولی در میان داده‌ها وجود ندارند محاسبه شوند.
همه پارامترها به جزء مقاومت فشاری تک محوره سازند از گزارش‌های روزانه دکل‌های حفاری بدست می‌آیند. مقاومت فشاری تک محوره از داده‌های نمودارگیری 36 حلقه چاه و فرمول‌های زیر محاسبه شد:
(4-1)

(4-2)

که در این فرمول UCS مقاومت فشاری تک محوره سنگ (MPa)، ?tc زمان عبور موج صوتی (?s/ft) و تخلخل می‌باشد [70]. UCS نشان‌دهنده میزان سختی سنگ می‌باشد که عامل اصلی در انتخاب مته حفاری است. سطح خروجی نازل‌ها نیز که بر عملکرد مته تأثیر گذار هستند و کمک به‌سزایی بر تمیزسازی ته چاه دارد توسط فرمول زیر محاسبه می‌شود:
(4-3)

که مساحت نازل بر حسب اینچ مربع و d قطر نازل بر حسب اینچ می‌باشد.
برای قابل فهم بودن نوع مته و سازند برای شبکه عصبی آن‌ها را نام‌گذاری کردیم. نوع مته را براساس کدهای عددی که توسط انجمن بین‌المللی پیمانکاران حفاری84 ارائه شد نام‌گذاری کرده‌ایم. همچنین سازندها را نیز توسط کدهای عددی نام‌گذاری کردیم. لیست پارامترها و آنالیز آماری داده‌های به کار برده شده در جدول 4-2 قرار داده شده‌اند.
جدول 4-2 توصیف آماری داده‌های استفاده شده در مدل‌سازی انتخاب مته و نرخ نفوذ حفاری
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

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- هرزروی سیال حفاری
برای داشتن مدلی جامع در پیش‌بینی هرزروی سیال حفاری، نیاز به در نظر گرفتن کلیه

دیدگاهتان را بنویسید