وبلاگ

متوسط خطاهای نسبی و مجذور میانگین مربعات خطا بررسی می­شود. توانایی شبکه‌ی طراحی‌شده از طریق داده‌های دارای نویز مورد بررسی قرار گرفته‌است. دقت شبکه‌ به‌وسیله‌ی تعدادی پارامتر آماری مانند حساسیت و دقت دسته‌بندی کلی آورده شده و دقت کلی شبکه‌ی پیشرو 05/97 می‌باشند.

کلمات کلیدی: چاه افقی ، شبکه عصبی مصنوعی ، شناسایی مدل مخزن­، چاه ­آزمایی

فهرست مطالب

عنوان
      صفحه
1- مقدمه. 2

1-1- مقدمه‌ای بر مهندسی مخزن. 2

1-2- مخازن نفت و بهره ­برداری از مخازن نفتی.. 3

1-3- تعاریف انواع مخزن­ها با بهره گرفتن از نمودارهای فازی.. 5

1-4- مروری بر خواص سنگ مخزن. 8

1-4-1- درجه تخلخل.. 8

1-4-2-تراکم­ پذیری هم­دما. 8

1-4-3- درجه اشباع سنگ… 9

1-5- مقدمه‌ای بر چاه‌آزمائی.. 9

1-5-1- عوامل موثر بر چاه‌آزمائی.. 12

1-5-1-1-  ضریب پوسته. 12

– ضریب پوسته‌ی شكاف هیدرولیكی.. 12

– تكمیل چاه جزئی و مشبك‌كاری جزئی.. 12

1-5-1-2- اثر ذخیره درون چاهی.. 14

– قانون سرانگشتی.. 15

1-5-1-3-  نفوذپذیری یا تراوائی.. 15

1-5-1-4- نحوه‌ی حرکت سیال درون محیط متخلخل.. 15

1-5-1-5- مرزهای مخزن.. 16

– مرز داخلی.. 16

– مرز بیرونی مخزن.. 16

1-5-2- انواع آزمایشات چاه‌آزمائی.. 17

1-5-2-1- آزمون­های دوره‌ای تولید (اندازه‌گیری روزانه‌ی دبی و فشار). 17

1-5-2-2- آزمون­‌های سنجش بهره‌دهی چاه. 18

1-5-2-2-1- برای مخازن نفتی.. 18

1-5-2-2-2- برای مخازن گازی.. 19

– آزمون­ شاخص بهره دهی تولید.. 19

– آزمون­ عملکرد جریان به داخل چاه. 19

– تغییرات دبی در زمان طولانی تولید.. 19

– تغییرات دبی در زمان کوتاه تولید.. 19

– تغییرات دبی در زمان کوتاه تولید و بستن چاه. 20

1-5-2-3- آزمون­های فشار گذرا ( فشار با زمان). 20

1-5-2-3-1- آزمایش‌ خیزش فشار. 21

– آزمایش خیزش فشار ایده‌آل.. 22

– آزمایش خیزش فشار واقعی.. 23

– انحراف از حالت ایده‌آل.. 24

– روش های تفسیر آزمایش خیزش فشار. 24

1-5-2-3-2- آزمایش جریانی.. 26

مشكلات چاه‌آزمائی جریانی.. 28

1-5-3- کاربرد نمودارهای مشتق در تحلیل آزمایشات چاه‌آزمائی.. 29

1-5-3-1- مثال‌هایی از كاربرد منحنی‌های مشتق فشار. 29

1-6- انواع چاه در مخازن. 32

1-6-1- چاه های عمودی.. 32

1-6-2-چاه­ها با شکست هیدرولیکی.. 32

1-6-3- چاه افقی.. 33

1-6-3-1- دوره­ی جریان شعاعی قائم. 34

1-6-3-2- دوره­ی جریان خطی میانی.. 35

1-6-3-3- دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 35

1-6-4 – معادلات زمان رژیم­های مختلف در چاه افقی.. 36

1-6-4 – آنالیز فشار در چاه افقی.. 37

1-7-1- آزمایش کاهش فشار. 37

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان شعاعی قائم اولیه. 37

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان خطی میانی.. 37

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 37

1-7-1- آزمایش خیزش فشار. 38

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان شعاعی قائم اولیه. 38

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان خطی میانی.. 38

– پاسخ فشار در دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 38

1-8- شبکه های عصبی.. 38

1-8-1- ساختار مغز. 39

1-8-2- مدل ریاضی یک نرون. 40

1-8-3-یادگیری شبکه. 42

الف)  یادگیری با ناظر. 42

ب)  یادگیری بدون ناظر. 42

ج) یادگیری تشدیدی.. 42

1-8-4- تقسیم بندی بر اساس ساختار. 42

 

الف) شبکه های پیش خور. 42

ب) شبکه های بازگشتی.. 43

1-8-5- شبکه پرسپترون. 43

1-8-6- ترتیب ارائه داده ها به شبکه. 44

1-8-7- تابع انتقال. 44

1-8-8- پایان آموزش… 45

1-8-9- تعداد نرون در لایه ها 46

1-8-10- معیار‌های نیکویی برازش… 46

– تحلیل رگرسیون.. 46

– ضریب همبستگی.. 46

– مجذور میانگین مربعات خطا. 47

– متوسط خطاهای نسبی.. 47

2- مروری بر کارهای گذشته. 49

2-1- کارهای انجام شده بر روی شبکه ­های عصبی.. 49

2-2- کارهای انجام شده بر روی چاه­های افقی.. 59

3- گردآوری داده های چاه آزمایی.. 66

3-1- مقدمه. 66

3-2- پارامترهای مورد نیاز برای وارد کردن به نرم افزار 67

3-3-پارامترهای چاه‌آزمائی مدل‌های مخزنی.. 68

3-3- 1-استفاده از روش طراحی آزمایش برای تولید داده های اولیه. 69

3-3-2- تبدیل داده های فشار به شبه فشار و مشتق گیری از آنها 70

3-4-نرمالیزه‌کردن. 71

3-5- ساختار شبکه­ی عصبی.. 71

3-6- مدل­های در نظر گرفته شده 73

– مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان و بدون مرز محدود. 73

– مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد فشار ثابت… 74

– مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان با گسل منفرد بدون جریان.. 75

– مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان و بدون مرز محدود. 75

– مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد فشار ثابت… 77

– مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد بدون جریان.. 78

– مخزن تخلخل دوگانه بدون جریان با مرزگسل منفرد فشار ثابت… 79

– مخزن تخلخل دوگانه ، بدون جریان با مرز گسل منفرد بدون جریان.. 79

4- بحث و نتایج. 82

4-1- مقدمه. 82

4-2- تعیین ساختار بهینه‌ی شبکه‌ پیشرو 82

4-2-1- آموزش شبکه…. 85

4-3- بحث و نتایج. 87

     4-3-1- امتحان شبکه با داده های تست.. 87

   4-3-2- بررسی استقامت شبکه در برابر نمودار‌های دارای نویز. 89

5- نتیجه‌گیری و پیشنهادات.. 99

5-1- مقدمه. 99

5-2- نتایج. 99

– نتایج مرتبط با شبیه‌سازی داده به‌وسیله نرم‌افزار. 99

– نتایج مرتبط با شبکه عصبی مصنوعی.. 99

5-3-2- پیشنهادات.. 100

منابع. 101

مقدمه­ای بر مهندسی مخزن
نفت خام­، گاز طبیعی و آب موادی هستند که برای مهندسان نفت دارای اهمیت ویژه­ای هستند­. این مواد که در دما و فشار پایین گاهی به صورت جامد یا نیمه جامد­­ (مانند پارافین­، هیدرات­های گازی­، یخ و نفت خام با نقطه ریزش بالا) یافت می­شوند­­، در اعماق زمین ودر ستون چاه به حالت سیال­، به صورت فاز بخار (گاز) یا مایع یا عمدتا دو فازی ظاهر می­شوند­. مواد جامدی که در عملیات حفاری­، سیمان­کاری و ایجاد شکاف به­کار برده می­شوند نیز به حالت سیال یا دوغاب استفاده می­شوند­. تقسیم­بندی سیالات مخزن و چاه به فازهای مایع و بخار­، به دما و فشار وابسته است­. وقتی دما ثابت است­، حالت یا فاز سیال درون مخزن با فشار تغییر می­ کند­. در بسیاری از موارد­، حالت یا فاز سیال درون مخزن با حالت یا فاز سیال در هنگام تولید در شرایط سطح مطابقت ندارد­. شناخت دقیق رفتار نفت خام­، گاز طبیعی و آب – به صورت تکی یا ترکیبی- تحت شرایط مختلف از مهمترین اهداف مهندسان نفت است­. 

اوایل سال 1928­، توجه خاصی به روابط گاز و انرژی شد­ و مهندسان نفت در مورد شرایط فیزیکی چاه­ها و مخازن زیر­زمینی­، دست­یابی به اطلاعات دقیق­تر را لازم دانستند­. پیشرفت­های اولیه در مورد روش­های بازیافت نفت این موضوع را آشکار ساخت که محاسبات انجام شده بر اساس اطلاعات سر چاه یا داده­های سطح­،اغلب گمراه­کننده هستند­. اسکلاتر و استفانسون[1] اولین دستگاه ثبت فشار  درون چاهی و نمونه­گیر را برای نمونه گیری از سیالات تحت فشار درون چاه­ها ابداع کردند[1]. جالب اینکه این دستگاه داده­های درون چاهی را باتوجه به مقادیر مثبت فشار، دما، نسبت­های گاز به نفت و طبیعت فیزیکی و شیمیایی سیالات مشخص می­ کند­. لزوم اندازه ­گیری فشارهای صحیح درون چاهی هنگامی مورد توجه قرار گرفت که اولین دستگاه فشار سنج دقیق توسط میلیکان و سیدول[2] ساخته شد و اهمیت اساسی فشارهای درون چاهی در تعیین مؤثرترین روش­های بازیافت و فرایند­های فرازآوری، به مهندسان نفت نشان داده شد[2]­. به این ترتیب مهندس مخزن قادر خواهد بود فشار مخزن که مهمترین داده­ی پایه ای مورد نیاز محاسبات عملکرد مخزن است­، اندازه ­گیری کند­.

دانش پتروفیزیک­، مطالعه­ خواص سنگ­ها و ارتباط با سیالات موجود در آن­ها در هر دو حالت استاتیک و جریانی می­باشد­. تخلخل­، تراوایی­، درجه اشباع و توزیع سیالات­، ضریب هدایت الکتریکی سنگ و سیال­، ساختار منافذ و رادیواکتیویته­، برخی از مهم­ترین خواص پتروفیزیکی هستند­. پیشگامان علم مهندسی مخزن از همان ابتدا به این نکته پی برده بودند که قبل از محاسبه­ی حجم­های نفت و گاز درجا­، آگاهی از تغییر خواص فیزیکی نمونه­های ته چاهی سیالات مخزن­، نسبت به فشار، ضروری است­.

طی دهه­ی 1960­، عبارات شبیه سازی و مدل­سازی ریاضی مخزن عمومیت یافت[3]­­. این عبارت مترادف هستند و به توانایی استفاده از معادلات ریاضی جهت پیش بینی عملکرد مخزن نفت یا گاز اشاره دارند­. پیدایش رایانه­های دیجیتالی پرسرعت در مقیاس وسیع­، باعث تقویت علم شبیه سازی مخازن گردید­. روش­های عددی پیچیده نیز با بهره گرفتن از شیوه ­های اختلاف محدود یا المان محدود­، جهت حل تعداد زیادی از معادلات گسترش یافت­.

با توسعه این روش­ها­، مفاهیم و معادلات مهندسی مخزن به صورت شاخه­ای قوی تعریف شده از مهندسی نفت در آمد­. مهندسی مخزن عبارت است از کاربرد اصول علمی جهت حل مسائل تخلیه که ضمن توسعه و بهره ­برداری مخازن نفت و گاز بروز می­نماید­. مهندسی مخزن (هنر توسعه و بهره ­برداری سیالات نفت وگاز به طریقی که بازیابی اقتصادی بالا حاصل شود) نیز تعریف شده است[4]­.

­مخازن نفت و بهره ­برداری از مخازن نفتی
توده­های نفت و گاز داخل تله­های زیر­زمینی یافت می­شود که به واسطه­ی خصوصیات ساختاری و چینه­ای شکل گرفته­اند[5]­. خوشبختانه توده­های نفت و گاز معمولا در قسمت­های متخلخل­تر و نفوذپذیرتر بسترها که به صورت عمده ماسه­ها­، سنگ­های ماسه­ای­، سنگ­های آهکی و دولومیت­ها هستند­ و نیز در منافع بین دانه­ای یا فضای منافذ که با درزها­، شکاف­ها و فعالیت محلول ایجاد شده­­اند یافت می­شوند­.    

در شرایط اولیه­ی مخزن­، سیالات هیدروکربنی به حالت تک فاز یا دو فاز می­باشند­.حالت تک فاز ممکن است فاز مایع باشدکه تمام گاز موجود در نفت حل شده است­. در این حالت­، ذخایر گاز طبیعی محلول باید همانند ذخایر نفت خام برآورد شوند­. از طرف دیگر­، حالت تک فاز ممکن است فاز گاز باشد­. اگر در فاز گاز­، هیدروکربن­های تبخیرشده­ای وجود داشته باشند که در سطح زمین به صورت مایعات گاز طبیعی قابل بازیابی باشند­، این مخزن را مخزن گاز میعانی یا مخزن گاز تقطیری می­نامند­. در این حالت­، ذخایر مایعات همراه موجود ( میعانی یا تقطیری ) باید همانند ذخایر گاز برآورد شوند­­­. زمانی که توده­ی هیدروکربنی به صورت دوفاز باشد­­، فاز بخار را کلاهک گازی می­نامند­ و فاز مایعی که در زیر آن واقع می­شود­­، منطقه­ی نفتی نام دارد­. در این­جا چهار نوع ذخایر هیدروکربوری وجود خواهد داشت­:

گاز آزاد یا گاز همراه­، گاز محلول­، نفت موجود در منطقه­ی نفتی و مایعات گاز طبیعی که از کلاهک گازی بازیابی می­شوند­.

هرچند هیدروکربن­های موجود در مخزنکه به آن ذخیره می­گویند­، مقادیر ثابتی دارند، میزان ذخایر به روش بهره برداری از مخزن بستگی دارد­. در سال 1986 جامعه­ مهندسان نفت (SPE)[3] تعریف زیر را برای ذخایر انتخاب کرد­:

ذخایر­، میزان حجم­های برآورد شده­ی نفت خام­، گاز طبیعی­، مایعات گاز طبیعی و مواد همراه قابل عرضه در بازار هستند که از یک زمان به بعد تحت شرایط اقتصادی موجود­، با عملیات بهره ­برداری مشخص و تحت آیین­نامه­های جاری دولت به لحاظ اقتصادی­، قابلیت بازیابی و سوددهی وعرضه در بازار را داشته باشند[6]. میزان ذخایر با بهره گرفتن