انجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121Laboratory study of the effect of proppant operating variables on fracture conductivity under minimum horizontal stress conditions in one of the Iranian reservoirsمطالعه آزمایشگاهی اثر متغیرهای عملیاتی پروپنت بر رفتار هدایت‌پذیری شکاف تحت شرایط تنش افقی حداقل در یکی از مخازن ایران11517752310.22107/jpg.2023.400686.1197FAمحمد حسینحاجی محمد حسن عربکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیرمحمدجوادعامری شهرابیدانشیار، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیریوسفرفیعیاستادیار، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیرحسیناسکندری رادکارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیرJournal Article20230605As the most significant factor determining the final success of a hydraulic fracturing operation, fracture conductivity is influenced by proppant operating variables including mesh size, proppant concentration, and crushing behavior under minimum horizontal stress. Outcrop samples of the Ilam Formation were cut and prepared in the desired dimensions to simulate fracture in one of the Iranian reservoirs. As natural proppants, two groups of silica sand were collected from Firozkoh and Hamadan mines. Three mesh sizes were used to screen the proppants: 16/30, 20/40, and 30/50. In conductivity tests, Firozkoh proppants were used at two concentrations of 2 and 0.5 pounds per square foot. Experiments were carried out with a conductivity measuring apparatus by injecting nitrogen gas into the conductivity cell at different flow rates. This was done to simulate gas flow through fracture media. As a final step, the crushed percentage of proppants was determined and Forchheimer's equation was used to calculate conductivity values. As determined by the study, a significant decrease in conductivity values was observed with increasing closure stress. Firouzkoh 20/40 displayed better conductivity than Hamedan 20/40 proppant and performed better under the same stress conditions. Higher values of sphericity and roundness explain this. A comparison of the conductivity of 16/30, 20/40, and 30/50 proppants from Firuzkoh sand revealed that the 30/50 proppant had the lowest conductivity reduction compared to the other two samples up to a stress of 7251 psi because there are more contact points between the particles, the stress distribution is better between the particles, and the proppants do not crush as easily. A comparison of two amounts of Firouzkoh 20/40 proppant showed that more particles formed in the fracture as the proppant concentration increased. Consequently, the crushed percentage was reduced and conductivity values were maintained at higher proppant concentrations.هدایت‌پذیری شکاف به عنوان مهم‌ترین عامل تعیین‌کننده موفقیت نهایی عملیات شکاف هیدرولیکی، تحت تاثیر متغیرهای عملیاتی پروپنت شامل اندازه مش، میزان پروپنت در واحد سطح شکاف (چگالی سطحی) و رفتار خردشدگی تحت تنش قرار دارد. جهت مطالعه و شبیه سازی شکاف در یکی از مخازن ایران، نمونههای رخنمون سازند ایلام تهیه و در ابعاد مورد نظر آماده شد. از معادن فیروزکوه و همدان دو گروه ماسه سیلیس به عنوان پروپنت طبیعی تهیه گردید. پروپنت‌ها در سه اندازه مش 30/16، 40/20 و 50/30 سرند شده و در دو میزان 2و 5/0 پوند بر فوت مربع در واحد سطح شکاف در آزمایش هدایت‌پذیری استفاده شدند. آزمایش‌ها با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری قابلیت هدایت‌پذیری شکاف با تزریق گاز نیتروژن درون سلول هدایت‌پذیری در پنج دبی مختلف جهت شبیه سازی جریان سیال گاز با اعمال تنش‌های مختلف بستن شکاف انجام شد. در نهایت درصد خردشدگی پروپنت‌ها تعیین و با استفاده از رابطه فورشهایمر، مقادیر هدایت‌پذیری محاسبه گردید. بر اساس نتایج، مقادیر هدایت‌پذیری با افزایش تنش بستن شکاف و تراکم لایه پروپنت دچار کاهش قابل توجهی شد. پروپنت 40/20 فیروزکوه در مقایسه با 40/20 همدان به دلیل مقادیر بهتر کرویت و گردشدگی، هدایت‌پذیری بیشتر و در نتیجه عملکرد بهتری در محدوده تنش‌های اعمالی از خود نشان داد. مقایسه هدایت‌پذیری پروپنت‌های30/16، 40/20 و 50/30 از ماسه فیروزکوه نشان داد، پروپنت50/30 به علت خردشدگی کمتر، دارای کمترین میزان کاهش مقادیر هدایت‌پذیری نسبت به دو نمونه دیگر تا تنش7251پام بود، زیرا نقاط تماس بین ذرات ریز پروپنت بیشتر و توزیع تنش بین ذرات بهتر بوده و پروپنت‌ها تحت تنش، کمتر دچار خردشدگی شدند. مقایسه دو میزان پروپنت 40/20 فیروزکوه نشان داد، افزایش غلظت پروپنت درون شکاف منجر به تعدد بیشتر ذرات پروپنت درون شکاف، کاهش درصد خردشدگی و در‌نهایت، حفظ بهتر مقادیر هدایت‌پذیری شد.http://www.irpga-journal.ir/article_177523_ae91c4f6686edf6128e606cead68f32b.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121The application of equivalent pore aspect ratio (EPAR) in detecting the pore types and determining rock types, Kangan and Dalan formations, Persian Gulfکاربرد نسبت ابعاد منافذ معادل (EPAR) در تشخیص نوع تخلخل و تعیین گونه‌های سنگی، سازندهای کنگان و دالان، خلیج فارس162417752410.22107/jpg.2023.404591.1199FAامینسلیمانیدانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده زمین‌شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهرانوحیدتوکلیدانشیار، دانشکده زمین‌شناسی، دانشکدگان علوم، دانشگاه تهران0000-0002-4182-9259Journal Article20230628Carbonate reservoirs are very complex and heterogeneous. Overcoming heterogeneity is important and necessary for accurate reservoir characterization. Dalan-Kangan formations, as the largest non-associated gas reservoir of the world, are heterogeneous and complex due to the influence of the sedimentary environment and diagenesis processes. Carbonate reservoirs are routinely studied using laboratory data. The use of well logging instead of using laboratory methods is very cost-effective in reducing time and cost. To overcome the heterogeneity by acoustic log, samples of Dalan-Kangan carbonate formations were prepared. A total of 87 limestone thin sections were evaluated by petrography, routine core analysis, and sonic velocity. Porosity, permeability, sedimentary textures, pore types, and diagenetic processes were determined precisely. From the studied well, well logging and acoustic logs were also available. After data quality control, the acoustic log was converted to velocity. Velocity-porosity model was constructed based on the differential effective medium (DEM) approach for different values of equivalent pore aspect ratio (EPAR). The results show that moldic, vuggy, interparticle, and microporosity pores have the largest aspect ratio, respectively. Due to their spherical shape and high aspect ratio at the given porosity, moldic and vuggy pores have higher velocity than flat and narrow pores. Through the geometrical shape and pore type and by using the acoustic log, the rock types were determined. These rock types clearly showed the porosity evolution, permeability changes and diagenetic processes that have been occurred in Dalan-Kangan reservoirs.مخازن کربناتی بسیار پیچیده و ناهمگن هستند. غلبه بر این ناهمگنی جهت ارزیابی‌های مخزنی مهم و ضروری است. مطالعات مخازن کربناتی اغلب با استفاده از داده‌های آزمایشگاهی صورت‌گرفته است. استفاده از نگار چاه‌پیمایی به‌جای استفاده از روش‌های آزمایشگاهی در کاهش زمان و هزینه بسیار به‌صرفه است. سازندهای دالان-کنگان، به‌عنوان بزرگ‌ترین مخزن گاز غیرهمراه به دلیل تأثیر محیط رسوبی و فرایندهای دیاژنزی ناهمگن و پیچیده هستند. باهدف غلبه بر ناهمگنی با استفاده از نگار صوتی، نمونه‌هایی از سازندهای کربناتی دالان-کنگان تهیه شد. در مجموع 87 مقطع نازک آهکی مورد ارزیابی سنگ‌نگاری، تجزیه‌وتحلیل معمول مغزه و زمین‌شناسی قرار گرفت. به‌طور دقیق تخلخل، تراوایی، بافت رسوبی، نوع تخلخل و فرایندهای دیاژنزی مشخص شدند. از چاه موردمطالعه نگارهای چاه‌پیمایی و صوتی نیز ثبت شد. بعد از کنترل کیفیت داده‌ها، نگار زمان صوتی ثبت شده به سرعت صوتی تبدیل شد. مدل‌سازی تخلخل-سرعت بر اساس رویکرد محیط مؤثر تفاضلی برای مقادیر مختلف نسبت ابعاد منافذ معادل انجام شد. تخلخل-سرعت نمونههای اندازه‌گیری شده در این مدل‌سازی مورداستفاده قرار گرفتند. نتایج نشان می‌دهد تخلخل‌های قالبی بزرگ‌ترین نسبت ابعاد را دارند. تخلخل‌های حفره‌ای، بین‌دانه‌ای و ریز تخلخل به ترتیب بیشترین نسبت ابعاد را بعد از تخلخل‌های قالبی دارند. تخلخل‌های قالبی و حفره‌ای به سبب کروی بودن و بالابودن نسبت ابعاد در تخلخل‌های یکسان، سرعت صوتی بیشتری نسبت به تخلخل‌های تخت و باریک دارند. از طریق شکل هندسی و نوع تخلخل و با استفاده از نگار صوتی، گونه‌های سنگی مشخص شدند که روند تغییرات تخلخل، تراوایی و فرایندهای دیاژنزی اتفاق افتاده در مخازن دالان-کنگان را به‌خوبی نمایان کرد.http://www.irpga-journal.ir/article_177524_fad6251d6cb69ebde72c95751188951a.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121Analytical Evaluation of Sand Production Process for Oil and Gas Wells in the Asmari Reservoir of the Ahwaz Fieldارزیابی تحلیلی فرایند تولید ماسه در چاه های نفت و گاز مخزن آسماری میدان اهواز255018012710.22107/jpg.2023.408338.1203FAعلیشیخ الاسلامگروه مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرودسیدمحمداسماعیلجلالیگروه آموزشی تونل و فضاهای زیرزمینی، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهروداحمدرمضان زادهگروه آموزشی مکانیک سنگ، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود0000-0001-5848-4229حسنشجاعیاداره مهندسی زمین شناسی، شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوبJournal Article20230723Due to the significance of the sand production (SP) issue in sandstone hydrocarbon reservoirs, the main objective of this study is to evaluate the Asmari formation layers along well No. 469 in the Ahwaz hydrocarbon field in terms of SP causes and its potential capacity to provide suitable solutions for its reduction from a geomechanical perspective. The evaluation was carried out using the Techlog software. The required parameters for constructing a one-dimensional geomechanical reservoir model were estimated from available data. The Mohr-Coulomb failure criterion was adopted considering the scale effect for perforated cavities under non-hydrostatic stress conditions. After constructing the one-dimensional model, the Critical DrawDown Pressure (CDDP) curve was plotted for both open hole and perforation completions, and the susceptible SP zones were identified. The M2 layer was selected as one of the most susceptible zones for SP sensitivity analysis due to its low strength, porosity, and permeability compared to other layers. The sensitivity analysis was conducted based on well geometry, formation rock properties, field stress conditions, and perforated cavity characteristics. The analysis was performed at depths of 2822 and 2837 meters in the open hole and the perforation completions, respectively, with a dominant sand diameter of 200 microns in the potential SP zone. The Critical Bottom Hole Pressure (CBHP) and the Critical Reservoir Pressure (CRP) were estimated to be 1898 and 2735 pounds per square inch, respectively, in the maximum horizontal stress direction with a 0.4-inch perforation diameter and 861 and 2115 pounds per square inch, respectively, in the direction perpendicular to the maximum horizontal stress direction with a 0.3-inch perforation diameter. By defining and determining Transitional Deviation Angle (TDA), Minimum Safe Deviation Angle (MSDA), and Critical Perforation Orientation Angle (CPOA) based on sensitivity analyses, a novel design approach for perforation operations in sand-prone reservoirs has been introduced.به دلیل اهمیت مشکل تولید ماسه در مخازن هیدروکربوری ماسه‌‌سنگی، در این تحقیق به ارزیابی لایه‌های سازند آسماری میدان اهواز در چاه شماره 469 از منظر علل و ظرفیت بالقوه تولید ماسه و ارایه راهکار مناسب برای کاهش آن از دیدگاه ژئومکانیکی پرداخته شده است. ارزیابی، با استفاده از نرم‌افزار Techlog صورت گرفته است. پارامترهای مورد نیاز برای ساخت مدل ژئومکانیکی یک بعدی مخزن از داده‌های موجود برآورد شده‌اند. معیار شکست موهر-کلمب با در نظر گرفتن اثر مقیاس برای حفره‌های مشبک‌کاری شده (Perforated) در شرایط تنشی غیر هیدرواستاتیک در نظر گرفته شده است. پس از ساخت مدل یک بعدی، نمودار افت فشار بحرانی (CDDP) در دو حالت چاه باز (Open Hole) و با حفره مشبک‌کاری شده ترسیم شده و نواحی مستعد تولید ماسه مشخص شده‌اند. لایه M2 به دلیل سستی، تخلخل و تراوایی چندین برابری نسبت به دیگر لایه‌ها، به عنوان یکی از مستعدترین نواحی تولید ماسه برای تحلیل حساسیت روی پارامترهای موثر انتخاب شده و تحلیل حساسیت بر اساس هندسه چاه، قطر غالب دانه‌های ماسه، شرایط تنش‌های میدانی و ویژگی‌های حفره مشبک‌کاری شده صورت گرفته است. با اندازه قطر غالب 200 میکرون برای ماسه‌های سازندی در ناحیه محتمل برای تولید ماسه، تحلیل حساسیت در چاه باز و حفره مشبک‌کاری شده، به ترتیب، در عمق 2822 و 2837 متری صورت گرفته است. فشار بحرانی ته چاهی (CBHP) و فشار بحرانی مخزن (CRP) در حفره مشبک‌کاری شده در راستای تنش افقی حداکثر با قطر حفره 0/4 اینچ، به ترتیب، 1898 و 2735 و در راستای عمود بر آن با قطر حفره 0/3 اینچ، به ترتیب، 861 و 2115 پوند بر اینچ مربع برآورد شده‌اند. با تعریف و تعیین زوایای انحراف انتقالی (TDA)، انحراف ایمن حداقل (MSDA) و جهت حفره بحرانی (CPOA) از روی تحلیل‌های حساسیت، روش طراحی نوینی برای عملیات مشبک‌کاری در مخازن درگیر با پدیده تولید ماسه ارایه شده است.http://www.irpga-journal.ir/article_180127_2c40774582c1776d40fb230a25a49f91.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121Development of Mohr-Coulomb criterion elastoplastic integration algorithm scheme for rockتوسعه روش الگوریتم ادغام الاستوپلاستیک معیار موهر-کولمب برای سنگ516018173710.22107/jpg.2023.413537.1209FAمنوچهرصانعیاستادیار، بخش استخراج، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، گروه نفت، ژئومکانیک نفت0000-0003-0869-1988Journal Article20230827Elastoplastic criteria are very important in many topics related to petroleum geomechanics, geotechnics, and rock mechanics. Due to the importance of these criteria, their numerical implementation is considered essential. Although some of the existing software includes the stated criteria, due to the lack of access to the coding core of the software, the accuracy of the modeling done with them is practically not fully assured. Therefore, considering the importance of these criteria and of course their complexity for implementation, in this research a comprehensive numerical model to improve the elastoplastic integration algorithm of the Mohr-Coulomb criterion was presented and described in detail. The proposed integration algorithm includes two steps elastic trial step and the plastic corrector step. In the proposed model, if the elastic trial step is in the elastic region or on the yield surface, the answer of elasticity is accepted. Otherwise, if the trial stress in the first step cannot confirm the acceptable conditions, it is provided by the return-mapping algorithm. This process is done for all surfaces of the Mohr-Coulomb criterion and the top of the model comprehensively and of course separately until the Mohr-Coulomb model can present the elastoplastic behavior of the material during loading. The presented model for rock was investigated and the validity of the proposed model was confirmed by comparing the numerical results with the experimental data.معیارهای الاستوپلاستیک در بسیاری از مباحث مرتبط به ژئومکانیک نفت، ژئوتکنیک و مکانیک سنگ از اهمیت زیادی برخوردارند. با توجه به اهمیت این معیارها اجرا عددی آنها امری ضروری تلقی می‌شود. اگرچه برخی از نرم‌افزارهای موجود معیارهای بیان‌شده را در بردارند اما به خاطر عدم دسترسی به هسته کدنویسی نرم‌افزار، عملا از صحت مدل‌سازی انجام‌شده با آنها اطمینان کامل برقرار نیست. لذا با توجه به اهمیت این معیارها و البته پیچیدگی آنها برای اجرا، در این تحقیق یک مدل عددی جامع برای بهبود الگوریتم ادغام الاستوپلاستیک معیار موهر-کولمب ارائه شد. الگوریتم توسعه داده شده بعنوان نوآوری این تحقیق محسوب می‌شود که به تفصیل شرح داده شد. الگوریتم ادغام پیشنهاد شده شامل دو مرحله آزمایش الاستیک و مرحله اصلاح‌کننده پلاستیک می‌باشد. در مدل پیشنهادی اگر حالت آزمایشی الاستیک در ناحیه الاستیک یا روی سطح تسلیم باشد، جواب الاستیسیته پذیرفته می‌شود. در غیر این صورت، اگر تنش آزمایشی در مرحله اول نتواند شرایط قابل قبول را تایید کند، توسط الگوریتم نگاشت بازگشتی ارائه می‌شود. این روند برای تمام سطوح معیار موهر-کولمب و رأس مدل بصورت جامع و البته بصورت مجزا انجام می‌شود تا اینکه مدل موهر-کولمب بتواند در حین بارگذاری رفتار الاستوپلاستیک ماده را ارائه نماید. مدل ارائه شده برای سنگ مورد بررسی قرار گرفت و اعتبارسنجی مدل پیشنهادی با مقایسه نتایج عددی با داده‌های آزمایشگاهی مورد تأیید قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که الگوریتم مذکور دارای ثبات عددی است که قاعدتاً این ثبات منجر به همگرایی سریع و پایداری الگوریتم شده است.http://www.irpga-journal.ir/article_181737_0c2cc3557f3a9fc932a0cab63f4bc74c.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121Determination of safe mud weight window and optimal drilling path in the Gadwan formation using rock failure criteria in one of the hydrocarbon fields in southwest Iranتعیین پنجره ایمن وزن گل و مسیر بهینه حفاری سازند گدوان با استفاده از معیارهای شکست سنگ در یکی از میادین هیدروکربنی جنوب غرب ایران618018215710.22107/jpg.2023.406379.1200FAحسینجهان محمدیکارشناسی ارشد زمین شناسی نفت، دانشگاه خوارزمی تهرانحسینمصدقدانشیار، دانشکده علوم زمین، دانشگاه خوارزمی تهران، ایرانمهرانعزیززادهاستادیار، گروه زمین شناسی نفت، مرکز اکتشاف و تولید، پژوهشکده صنعت نفت (RIPI)حمیدسرخیلدانشیار، دانشکده مهندسی معدن، دانشکدگان فنی، دانشگاه تهرانمحمدمحمدنیامربی، گروه زمین شناسی نفت، مرکز اکتشاف و تولید، پژوهشکده صنعت نفت (RIPI)،Journal Article20230711Today, the economies of Middle Eastern countries rely heavily on increasing their crude oil production and exploitation rates. With the understanding that the discovery of large hydrocarbon fields will become increasingly rare in the future, oil companies' planning focuses on optimal production from existing fields. The Gadwan formation is one of the important reservoirs in the Abadan Plain, composed of shale and sandstone sequences. Drilling production wells in this formation has always been a challenge due to the weak nature of the shale sequence. More than 90% of the well problems in the Gadwan formation are due to wellbore instability, including collapse, narrowing, and sticking of the drill bit, resulting in increased non-productive time (NPT) and drilling costs. The main objective of this study is to evaluate the stability of a well located in southwestern Iranian oilfields using a one-dimensional geomechanical model based on well log data. After constructing a one-dimensional geomechanical model, the Mohr-Coulomb and Mogi-Coulomb criteria were used to evaluate wellbore stability. The results showed that the Mohr-Coulomb criterion provides a better estimate of collapse pressure. Furthermore, the orientation of the identified collapses on the image log was northwest-southeast, indicating the direction of minimum horizontal stress. According to the sensitivity analysis results, the optimal drilling direction for the Gadwan formation is northwest-southeast, and for vertical drilling in this formation, the safe mud weight estimated according to the well's geomechanical model is 14.9 pounds per gallon (LB/G). The results of this study can be used as a reference for determining the optimal mud weight window in planning future wells in this field to deal with drilling stability problems.امروزه اقتصاد کشورهای حوزه خاورمیانه در گرو افزایش نرخ بهره‌برداری و تولید نفت خام می‌باشد. با درک این واقعیت که کشف میادین هیدروکربوری عظیم در آینده به ندرت رخ خواهد داد، از این رو برنامه‌ریزی شرکت‌های نفتی، تولید بهینه از میادین موجود می‌باشد. سازند گدوان یکی از مخازن مهم دشت آبادان محسوب می‌شود که از توالی‌های شیل و ماسه‌سنگ تشکیل شده‌است. حفر چاه‌های تولیدی در این سازند به دلیل ماهیت ضعیف توالی شیلی همواره یک چالش بوده است. بیش از ۹۰% مشکلات چاه در سازند گدوان ناشی از ناپایداری چاه است. از جمله این مشکلات می‌توان به ریزش چاه، تنگ‌شدگی و گیرکردن مته اشاره نمود که منجر به افزایش زمان غیرمولد (NPT) و هزینه‌های حفاری می‌شوند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی پایداری چاهی واقع در یکی میادین جنوب‌غرب ایران بر اساس یک مدل ژئومکانیکی یک‌بعدی با استفاده از نگارهای چاه‌پیمایی می‌باشد. پس از ساخت مدل ژئومکانیکی یک‌بعدی، جهت ارزیابی پایداری چاه از معیارهای شکست موهر-کولمب و موگی-کولمب استفاده شد. با بررسی نتایج مشخص شد که معیار شکست موهر-کولمب، تخمین بهتری در مورد فشار ریزش ارائه می‌دهد. همچنین امتداد ریزش‌های شناسایی شده بر روی نگار تصویری، به صورت شمال‌غرب-جنوب‌شرق بوده، که نماینگر جهت تنش‌افقی حداقل می‌باشد. برطبق نتایج آنالیز حساسیت، جهت بهینه حفاری برای سازند گدوان، شمال‌غرب-جنوب‌شرق بوده و برای انجام حفاری قائم در این سازند مطابق با مدل ژئومکانیکی چاه مورد مطالعه، وزن گل ایمن برابر با LB/G 14/9 تخمین زده شد. نتایج حاصل از این مطالعه می‌تواند به عنوان یک مرجع برای تعیین پنجره وزن گل بهینه در برنامه‌ریزی چاه‌های آتی در این میدان برای مقابله با مشکلات پایداری حفاری استفاده شود.http://www.irpga-journal.ir/article_182157_932f76d67235bfd375e77a22edf1a795.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه ژئومکانیک و ژئوانرژی2538-46516420240121Application of Advanced Machine Learning Models for Lithological Facies Prediction in a Southern Iranian Oilfieldکاربرد مدل‌های پیشرفته یادگیری ماشین جهت پیش بینی رخساره‌های سنگی در یکی از میدان‌های نفتی جنوب ایران819818346210.22107/jpg.2023.420597.1213FAحمیدقالیباف محمدآبادیدپارتمان هوش مصنوعی و رباتیکز، دانشکده مهندسی کامپیوتر، دانشگاه فردوسی مشهدناصرحافظی مقدسگروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایرانالهاممهدی پورگروه مهندسی کامپیوتر، موسسه آموزش عالی خاوران، مشهدمجتبیحیدری زاددانشکده زمین شناسی دریایی، دانشگاه تونگ جی شانگهای چینحسینطالبیدپارتمان زمین شناسی گسترشی، شرکت ملی مناطق نفتخیز جنوبJournal Article20231013This study aims to employ supervised Advanced machine learning for the classification of lithological facies from geophysical log data in wells without drilling core samples. For this purpose, a dataset from seven wells in a training set from one of the oil fields in southern Iran has been utilized. This dataset includes natural gamma ray (SGR), corrected gamma ray (CGR), bulk density (RHOB), neutron porosity (NPHI), compressional wave slowness (DTSM), and shear wave slowness (DTCO), which directly influence the classification of geomechanical facies. These parameters are employed as independent variables, while lithological facies serve as the dependent variable for classification. This dataset pertains to depths ranging from 3000 to 4000 meters in the Ilam and Sarvak fractured limestone formations (Bangestan Limestone) of the subsurface. As the title suggests in this article, Initially, through artificial intelligence clustering methods and laboratory studies, these formations were categorized into five distinct lithological facies After this stage, eight supervised machine learning methods were employed, including Regression Logistic, K Neighbors Classifier, Decision Tree Classifier, Random Forest Classifier, Gaussian NB, Gradient Boosting Classifier, Extra Trees Classifier, and Support Vector Machine (SVM), to predict lithological facies in wells without existing classifications. The dataset of these wells underwent training and testing stages with each of these algorithms to construct an appropriate model.<br />As a result, facies labels were predicted. The performance of the models was evaluated using multiple metrics including Accuracy, Precision, F1-Score, and Recall through confusion matrices and ROC curves. The Extra Trees Classifier, Gradient Boosting Classifier, and K Neighbors Classifier showed superior results among these methods. Finally, the model's performance in predicting lithological facies of unseen or out-of-sample wells was presented.هدف از این مطالعه استفاده از یادگیری ماشینی نظارت شده برای طبقه‌بندی رخساره‌های سنگی از لاگ‌های ژئوفیزیکی در چاه‌های بدون نمونه حفاری می‌باشد. برای این منظور از مجموعه داده چاه‌نگاری 7 چاه آموزشی یکی از میدان‌های نفتی جنوب ایران که شامل نگاره گاما طبیعی(SGR)، نگاره گاما اصلاح شده (CGR)، چگالی(RHOB) ، تخلخل نوترونی(NPHI)، کندی موج برشی(DTSM) و کندی موج طولی(DTCO) که مستقیما در تعیین رخساره‌های ژئومکانیکی تاثیر دارند به‌عنوان داده‌های مستقل و واحدهای طبقه بندی شده رخساره بعنوان متغیر وابسته استفاده شده است. این مجموعه داده از عمق 3000 تا 4000 هزار متری زمین مربوط به سازندهای آهکی ایلام و سروک (آهک بنگستان) تشکیل شده است. در مرحله اول این سازندها بوسیله روش‌های خوشه‌بندی هوش مصنوعی و مطالعات آزمایشگاهی به 5 رخساره تفکیک شده است. بعد از این مرحله از 8 روش یادگیری ماشین نظارت شده شامل Regression Logistic،K Nearest Neighbors ،Decision Tree ، Random Forest ، Gaussian NB، Gradient Boosting، Extra Trees و SVM جهت ساخت یک مدل مناسب بکار گرفته شد. مجموعه داده این چاه‌ها بوسیله هر یک از این الگوریتم‌ها مراحل آموزشی و آزمایشی جهت ساخت یک مدل مناسب بکار گرفته شد و برچسب‌های رخساره‌ها پیش‌بینی شد. جهت ارزیابی عملکرد مدل‌ها از چندین معیار ارزیابی شامل Accuracy،Precision ، F1-SCORE، و Recall بوسیله ماتریس درهم‌ریختگی و نمودارهای ROC استفاده شده است. از بین روش‌های مذکور الگوریتم Extra Trees Classifier، Gradient Boosting، K-Nearest Neighbors نتایج بهتری را نشان داده‌اند. در نهایت، عملکرد مدل جهت پیش‌بینی رخساره‌های سنگی چاه خارج از مدل یا چاه دیده نشده ارائه شده است.http://www.irpga-journal.ir/article_183462_c94d723cb611784ef81497fa04fda1ca.pdf