انجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122New Method of Pore Network Extraction from 3D CT scan Images of Rockروش نوین استخراج مدل شبکه حفرات از تصاویر سیتیاسکن سهبعدی1138607910.22107/jpg.2019.114613.1054FAفرزاد برزگرمهندسی نفت، مهندسی شیمی و نفت، شریف، تهران، ایرانمحسن مسیحیدپارتمان مهندسی شیمی و نفت/ دانشگاه صنعتی شریف/تهران/ایرانJournal Article20180202Reservoir rock geometry is one of the important factors in the analysis of static and dynamic properties. CT scan images are used to obtain the reservoir rock geometry. Because these images are not easy computable, the pore-throat network models are used to geometrical conversation. The process of extracting these models from CT images is done using statistical probabilistic image processing based methods, such as the modified maximal ball algorithm. In this study, new methods for extracting the pore network model and pore connection detection are presented. Throat spanning probability is a criterion for determining the presence of connections. In this method, the geometric static parameters of the rock, including the porosity, the porosity-based homogeneity index of rock, the distribution, and the average pore size& coordination number are calculated. Finally, using the image of a synthetic silica sample, the results of the proposed method are compared with the results of the modified maximal ball (MMB) method. Good agreement was found between the results of the models. Also, the pore network extracted from sandstone, carbonate and synthetic rocks and corresponding porosity-based homogeneity index are presented and discussed.هندسهی سنگ مخزن یکی از مهمترین عوامل تأثیرگذار در آنالیز خواص ایستا و پویا در سنگ مخزن است. از تصاویر سیتیاسکن برای به بصری-سازی هندسهی داخلی سنگ مخزن استفاده میشود. این تصاویر به صورت مستقیم برای انجام محاسبات مناسب نیستند. مدلهای شبکه حفرات برای تبدیل این هندسه به مختصات ریاضی استفاده میشود. استخراج این مدلها از تصاویر سیتیاسکن با استفاده از روشهای آماری- احتمالی مبتنی بر پردازش تصویر مانند روش بزرگترین کره اصلاحشده انجام میشود. در این مطالعه روشهای جدید برای استخراج مدل شبکه حفرات و نحوهی اتصال حفرات ارائهشده است. نحوهی اتصالات مبتنی بر آستانهی احتمال احاطه گلوگاه مشخص میشود. در این روش پارامترهای استاتیک هندسی سنگ ازجمله تخلخل ناحیهای، شاخص همگنی سنگ از جهت ساختاری، توزیع و میانگین اندازه حفرات و عدد کئوردیناسیون (همآرایی) محاسبه میشود. در پایان با استفاده از تصویر مربوط به نمونهی مصنوعی سیلیکا، نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج روش بزرگترین کره اصلاحشده، مقایسه شده است. انطباق خوبی میان نتایج مدل حاصل از روش توسعه دادهشده با مدل مذکور مشاهده شده است. همچنین مدل شبکه حفرات استخراجشده از نمونههای ماسهسنگی، کربناتِ و سنگهای مصنوعی به همراه نمودار شاخص همگنی آنها ارائه شده است.http://www.irpga-journal.ir/article_86079_a50b1471b4d6e5e5a71ce061e62b3e82.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122Introducing a strategy in recognition and simultaneous modelling of fractures with FMI logs and seismic data through reservoir zonation in a field from south of Iranارائه استراتژی شناسایی و مدلسازی توامان شکستگی ها به کمک نمودار FMI و داده های لرزه ایی در فرایند زون بندی مخزن در یکی از میادین جنوب ایران14279948010.22107/jpg.2019.145482.1068FAایمان صمدیدانش آموخته کارشناسی ارشد، مهندسی اکتشاف نفت، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرودمهرداد سلیمانیعضو هیات علمی دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرودمعصومه کردیعضو هیات علمی دانشکده علوم زمین دانشگاه صنعتی شاهرودامیر احمدیشرکت نفت فلات قاره ایرانJournal Article20180827Fracture identification is an important step in reservoir modelling and production management. Fractures are among the most important parameters that influence fractured carbonate reservoirs. interpretation of high resolution data such as fullbore formation microimage (FMI) log provide valuable information about distribution and properties of fracturs. The FMI log will also separate closed and open fractures. Obviously open fracture provides ability of fluid movement- permeability- in the reservoir and thus define production ability of the reservoir. However, availability of FMI logs through the whole reservoir is some time a problem while its effective radius is small, too. Thus, integrating fracture modelling with seismic data and FMI log will provide a complete fracture model of the whole reservoir. In this study, we have introduced an integrated strategy for fracture modeling using seismic and FMI data. The strategy was applied on a fractured carbonate reservoir from the Persian Gulf. In the presented strategy, the facture will be identified initially by the FMI log, and then the fracture intensity and cumulative intensity logs were derived. Subsequently by defining zonation area based on fracture intensity cumulative log gradient, primary zonation of the formation reservoir was performed. In this step, fracture model from seismic data was integrated by the upscaled fractures model from well data. Hence, four fracture zone identified in the upper formation reservoir and two in the lower one. Based on this model, one zone from each formation were proposed for further study.شکستگی از مهمترین ویژگیهای ژئومکانیکی در مخازن کربناته شکافدار است که تعیین محل چاههای تولیدی و متعاقب آن برنامه تولید از میدان را تحت تأثیر قرار میدهد. در این میان دادههای لرزهای، چاه نمودارهای تصویری، آزمایشات چاه و دادههای آنالیز مغزه میتوانند مورد استفاده قرار گیرند. در این بین چاه نمودارهای تصویری مانند نمودار ریز تصویر سازند (FMI) با قدرت تفکیک بالا در آشکارسازی شکستگیها، میتوانند در مدل کردن شکستگیهای مخزن مؤثر واقع شوند. با این حال در شرایط پیش از تولید در میدان، نمودارهای FMI ممکن است دارای تعداد و توزیع مناسب نباشند. لذا استفاده از اطلاعات با سطح پوشش بالا میتواند مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق سعی شده که این نقیصه با مدلسازی توامان شکستگیها در دادههای لرزهای و FMI برطرف شده و مدل بدست آمده توسط دادههای لرزهای به کمک دادههای FMI کنترل شود. این استراتژی بر روی دادههای یکی از میادین ایران در خلیج فارس پیاده گردید. بدین ترتیب ابتدا شکستگیها به کمک الگوریتم مورچگان بر روی دادههای لرزهای مدل گردید. سپس با استفاده از نمودارهای FMI شکستگیهای موجود در سازند سورمه در دو چاه، شناسایی شد و مدل اولیه تهیه گردید. سپس با استفاده از دادههای مربوط به شکستگیها، نمودار تجمعی و نمودار شدت شکستگی تهیه شد. با توجه به میزان شدت شکستگیها در یک فاصله از عمق و تغییرات شیب نمودار تجمعی، زون بندی مبتنی بر شکستگی در محدوده مخزن انجام گرفت. با توجه به تفاوت قدرت تفکیک در دادههای لرزهای و چاه، جهت مدلسازی توامان، بزرگنمایی نمودار شدت شکستگی در چاه مورد مطالعه صورت گرفت و چهار زون مختلف شکستگی در سازند مخزنی شناسایی شد. در این بین زون شکستگی 2 در یک محدوده از مخزن و زون 4 در محدوده دیگری که دارای بیشترین شدت شکستگی بودند بهعنوان زونهای هدف برای مطالعات آتی تولید و بهرهبرداری پیشنهاد گردیدند.http://www.irpga-journal.ir/article_99480_039be8dd151b69bee5f2738c208bdad3.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122The Prediction of the Rate of Penetration Using Artificial Neural Networks and applying the Fuzzy AHP Method for Weighting Input Parameters in One of the Western Oilfields of Iranپیش بینی نرخ نفوذ مته به کمک شبکههای عصبی و بررسی تاثیر وزن دهی پارامترهای ورودی به کمک فرآیند تحلیل سلسله مراتبی فازی برای یکی از میادین غرب ایران28449370610.22107/jpg.2019.163496.1079FAپرهام پهلوانیدانشکده مهندسی نقشه برداری و اطلاعات مکانی، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهرانعلی محمد پاکدامندانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهرانمهدی مهران پوردانشکده مهندسی معدن، پردیس دانشکده های فنی دانشگاه تهرانJournal Article20181222Determination of the rate of penetration is one of the most important factors in oil industries. Generally, two methods have been proposed for modeling the rate of penetration which include physical and artificial neural networks methods. ََArtificial neural networks can be used accurately in order to predict the rate of penetration in which the prediction of the rate of penetration does not include experimental coefficients and bit specifications. Furthermore, in this method, the rate of penetration only depends on the input data.<br />In this paper, the rate of penetration using almost 2000 daily drilling reports and rock mechanical properties was applied. These data were reduced to approximately 1800 data according to data preprocessing. The rate of penetration was modeled by two artificial neural networks including a Multi-Layer Perceptron and an Elman with a hidden layer. After preprocessing the input data and sensitivity analysis of the number of neurons in the hidden layer, seven neurons were chosen as the optimized number of neurons in the Multi-Layer Perceptron with the correlation and mean square error of 77.1% and 1.31, respectively. Also, the Elman neural network showed the correlation and mean square error of 77.6% and 1.33, respectively. Thereafter, the fuzzy AHP method was applied for imposing weights, gaining by expert comments, on the input data resulted in improvements of the artificial neural networks. The results of this investigation have shown insignificant superiority of the Multi-Layer Perceptron neural network for prediction of the rate of penetration comparing to the Elman neural networks. Therefore, the proposed weighted Multi-Layer Perceptron neural network models the rate of penetration accurately and appropriately using available data.تعیین نرخ نفوذ مته یکی از موارد پر اهمیت در صنعت حفاری میباشد. عموما، دو روش برای مدلسازی نرخ نفوذ مته وجود دارد که عبارتند از مدلهای فیزیکی و مدلهای مبتنی بر شبکههای عصبی. کارایی مدلهای فیزیکی با توجه به نقاط ضعفی مانند استفاده از ضرایب تجربی، نیاز به دادههای جانبی زیاد، مورد تردید میباشد. از سوی دیگر، شبکههای عصبی میتوانند با توجه به محدودیت دادههای در درسترس، ابزاری مناسب جهت پیشبینی نرخ نفوذ مته باشند. در این مقاله نرخ نفوذ مته به کمک حدود 2000 روز دادههای حفاری، با استفاده از شبکههای عصبی پرسپترون چند لایه و المان مدلسازی شد. در هردوشبکهی مذکور تعداد 7 نرون به عنوان نرون بهینه در تنها لایهی پنهان تعیین شد که نتایج نشانگر میزان همبستگی 1/77%، 7/76% و میانگین مربعات خطای 31/1، 33/1 به ترتیب در شبکهی پرسپترون چندلایه و شبکهی المان بود. سپس، به منظور ارتقاء نتایج هردو شبکهی عصبی، پارامترهای ورودی به کمک نظرات کارشناسان و با استفاده از رویهی تحلیل سلسله مراتبی وزن دهی شد و مجددا مدلسازی نرخ نفوذ صورت گرفت که باعث بهبود نتایج هردو شبکهی عصبی شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشانگر برتری شبکهی پرسپترون چندلایه جهت تخمین نرخ حفاری میباشد که موید این واقعیت است که شبکههای عصبی با دقت مناسبی قابلیت پیش بینی نرخ نفوذ مته را بر اساس دادههای در دسترس دارندhttp://www.irpga-journal.ir/article_93706_d53d93aa77adef1b9dc9e780c3f386be.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122A laboratory study of the effects of stress regimes on hydraulic fracturingمدلسازی فیزیکی و مطالعه آزمایشگاهی تأثیر رژیم تنش ها بر شکست هیدرولیکی45599936110.22107/jpg.2019.184733.1095FAمحمد داربردانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایرانهادی شاکریدانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی سهند تبریز، تبریز، ایرانJournal Article20190512Hydraulic fracturing is one of the most important stimulation methods for oil and gas reservoirs to increase fluid flow from low permeability reservoirs to wellbores. Various factors, such as in-situ stresses, joints and natural fractures of the formation, fluid rheology, mechanical properties of the formation, injection fluid flow rate and perforation operation, effect on the pressure and hydraulic fracture geometry. In this research, for the experimental investigation of the hydraulic fracturing, considering the reservoir condition, a three-axial machine with the ability to apply the main stresses was designed and built. Then, 32 concrete cubic samples with 10 × 10 × 10 cm dimensions were constructed and cured in the laboratory and the effect of the in-situ stress field and stress regime on the geometry and breakdown pressure, the pressure-time diagram, the pattern of crack propagation and finally the cross fractures in both vertical and horizontal wellbores were investigated. The results showed that increasing the maximum horizontal stress in the vertical wellbore leads to increased breakdown pressure and increasing deviatoric stress in the horizontal wellbore reduces the breakdown pressure.شکست هیدرولیکی، یکی از مهم ترین روش های تحریک مخازن نفت و گاز می باشد که برای افزایش جریان سیال از مخازن با تراوایی پایین به سمت چاه استفاده می شود. عوامل مختلفی، همچون رژیم تنش ها، درزه ها و شکستگی های طبیعی سازند، رئولوژی سیال، خواص مکانیکی سازند، شدت جریان سیال تزریقی و مشبک کاری بر روی فشار و هندسه شکست هیدرولیکی تأثیرگذار هستند. در این تحقیق، برای بررسی آزمایشگاهی تأثیر رژیم تنش ها بر شکست هیدرولیکی، با در نظر گرفتن شرایط مخزن، دستگاه سه محوره ای طراحی و ساخته شد. این دستگاه، توانایی اعمال تنش های ناهمسانگرد برجای زمین در مقیاس آزمایشگاهی را دارا می باشد. سپس 32 نمونه مکعبی سیمانی با ابعاد 10×10×10 سانتیمتر ساخته شد و تأثیر رژیم تنش ها، بر روی هندسه و فشار شکست هیدرولیکی، نمودار فشار-زمان و نحوه گسترش ریز ترک ها و شکستگی های متقاطع در دو حالت چاه قائم و افقی بررسی شد. نتایج مطالعات آزمایشگاهی نشان داد، با افزایش تنش افقی حداکثر در چاه قائم، فشار شکست، یک روند افزایشی- کاهشی و در چاه افقی، فشار شکست، یک روند تقریباً کاهشی را نشان می دهد. در چاه قائم، تأثیر تنش افقی حداکثر بر روی فشار شکست، بیشتر از تنش قائم است، در حالی که در چاه افقی، تأثیر تنش قائم، بیشتر از تنش افقی است. همچنین، با کاهش تنش تفاضلی افقی، در هر دو چاه قائم و افقی، ریز ترک ها و ترک های شاخه ای کوتاه بیشتر می شود. بررسی های آزمایشگاهی این تحقیق با استفاده از مواد شبه سنگی، رفتار مواد سنگی مطالعات قبلی را تأیید می کند.http://www.irpga-journal.ir/article_99361_f06f7d3994bd195c11718e16f0aeb26d.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122Wave propagation study of across rock masses with single and parallel joints using numerical modellingمطالعه انتشار موج در توده سنگ درزهدار دارای تک درزه و چند درزه موازی با استفاده از مدلسازی عددی60748608110.22107/jpg.2019.161593.1078FAمجید نیکخواههیات علمی دانشگاه صنعتی شاهرودامیر صالح نژادکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرودJournal Article20181216Wave propagation across rock masses is one of the most important topics in rock dynamics, which is used in various petroleum, mining, civil and military industries. Since rock masses contain rock material and various forms of discontinuities, the nature of rock mass discontinuities significantly affects on the mechanical properties and engineering behavior of rock messes. Therefore, there is a need for adequate knowledge and understanding of how the wave propagates across into the rock masses, especially for projects of higher importance and sensitivity. The purpose of this paper is numerical modeling of wave propagation in single-joint and parallel joints of rock masses. In this regard, the behavior of rock deformation is assumed as linear. In the present study, the numerical study of wave propagation and the effect of normalized joint stiffness parameters and the angle of incidence in single-joint rock masses on wave propagation is done using UDEC software. Also, the propagation of the wave through the rock mass with several parallel joints has been studied and the effect of the normalized spacing between the joints and the number of joints on the wave propagation has been investigated and, finally, compared with the results of the analytical methods of the researchers.انتشار موج در توده سنگها یکی از مهمترین مباحث در دینامیک سنگ بوده که در صنایع مختلف نفتی، معدنی، عمرانی و نظامی کاربرد دارد. از آنجاییکه توده سنگ شامل ماده سنگ و اشکال مختلفی از ناپیوستگیها بوده، ماهیت ناپیوستگیهای توده سنگ بهطور قابلتوجهی بر روی خصوصیات مکانیکی و رفتار مهندسی تاثیرگذار است. بنابراین آگاهی و شناخت کافی از چگونگی انتشار موج در تودهسنگها بهویژه برای پروژههایی که از اهمیت و حساسیت بالاتری برخوردارند، ضروری است. هدف این مقاله مدلسازی عددی انتشار موج در توده سنگ درزهدار تک درزه و درزه های موازی بوده که در این ارتباط رفتار تغییر شکل سنگها خطی فرض شده است. در تحقیق حاضر بررسی عددی ارزیابی انتشار موج و تأثیر پارامترهای سختی درزه نرمال شده و زاویه ورودی بر انتشار موج در توده سنگ تک درزه توسط نرم افزار دوبعدی UDEC انجام میگیرد. همچنین به انتشار موج از طریق توده سنگ دارای چند درزه موازی پرداخته شده و تأثیر فاصلهداری نرمال شده درزهها و تعداد درزهها بر انتشار موج بررسی شده و درنهایت با نتایج روشهای تحلیلی پژوهشگران مقایسه شده است.http://www.irpga-journal.ir/article_86081_208d676b1c480e579358b8c555b9982e.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46513شماره 3 (پاییز1398)20191122Study on effect of fracture density on borehole stability and drilling fluid loss using Three-dimensional DEM-DFN method: A case study for SIE-01 borehole in Persian Gulf oilfieldمطالعه اثر چگالی شبکه شکستگیها بر پایداری چاه و هرزروی سیال حفاری با استفاده از روش المانمجزای سه بعدی -شبکه شکستگیهای مجزا برای چاه SIE-01 در میدان نفتی سیری75919950010.22107/jpg.2019.186627.1097FAمحمد کمیلیانمعدن، مکانیک سنگ، صنعتی امیر کبیر، تهران، ایرانامید سعیدیدکتری ژئومکانیک، دانشگاه ارومیهمهدی رهبراداره زمین شناسی، شرکت نفت فلات قاره، تهران، ایرانJournal Article20190602Borehole instability in fractured formations and fluid loss during drilling is an important challenge for creating a stable drilling pattern in the oil industry. Understanding complex mechanisms and coupled hydromechanical phenomena which occur in fractured formation, needs to be more studies by using powerful approach such as distinct element methods. One of the main causes of fluid loss and increased in drilling costs, is the presence of fractures in the rocks. because of that, the investigation of borehole instability in fractured formation would be useful in determination of a safe methodology for drilling processes. In this paper, the simulation of the hydromechanical conditions of a borehole in fracture formation is carried out using Discrete Fracture Network (DFN) and Distinct Element Method (DEM). The modeling presented in this paper is based on real geomechanical and fractures characteristics in one of the boreholes in Persian Gulf oilfield. The model is validated using normalized yield zone criteria according to the caliper log data. The investigation of mud loss in the fracture network is based on changes in volume of spaces, between the discontinuities and non-compressible assumption for drilling fluid. In this paper, in other to understanding the effect of fracture density on borehole stability and fluid loss, six different scenarios for fracture density was investigated. The results showed, increasing the fracture density can be an absolute negative factor for instability in borehole. The numerical analysis shows that, in a specific range of fracture density, the overall mechanism of shear deformation in borehole would be different. However, the result of fluid loss analysis in fractured formation adjustment of borehole, showed that, by increasing the fracture density, volume of fluid loss increased continuously.ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری در سازندهای دارای شکستگی یکی از مسائل عمده در حفاریهای عمیق است. بررسی اثر حضور شکستگیها بر مکانیسمهای ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری اهمیت ویژهای در تعیین یک الگوی حفاری کارآمد دارد. در این مقاله به-منظور ارزیابی پایداری چاه قائم و همچنین بررسی اثر حضور شکستگیها بر میزان هرزروی سیال حفاری، شبیهسازی سهبعدی یک چاه در یکی از میدانهای نفتی خلیجفارس ارائهشده است. شبیهسازی شرایط هیدرومکانیکی این چاه و پیادهسازی شکستگیهای منطقه به ترتیب با استفاده از روش المانمجزا و شبکه شکستگیهای مجزا انجامشده است. مدل بر اساس معیار میانگین شعاع زون شکست پلاستیک و لاگ کالیپر، اعتبارسنجی شده است. در این مطالعه، اثر تغییرات چگالی شکستگیها بر میزان هرزروی سیال حفاری بهعنوان یک عامل مهم در پایداری چاه موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات لیتولوژی سنگ تأثیر بسزایی در گسترش شعاع زون شکست پلاستیک در اطراف چاه دارد. علاوه بر این، افزایش چگالی شبکه شکستگیها منجر به افزایش میزان هرزروی سیال حفاری در چاه میشود. بررسی تغییر شکلهای برشی در دیواره چاه نشان داد که در یک چگالی مشخص از شبکه شکستگیها، مکانیسمهای وقوع ناپایداری در چاه محدود خواهد شد.http://www.irpga-journal.ir/article_99500_d2662e987b099c3a89bde6e3948087b3.pdf