انجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823Implementation of a new proxy algorithm in earth science - A case study: Automatic history matching in one of oil reservoirsپیاده سازی الگوریتم نوین "جایگزین بهینه سازی شده شبیهساز" در علوم زمین مطالعه موردی: "تطابق تاریخچه" در یکی از مخازن نفتی جنوب ایران1144977010.22107/jpg.2017.49770FAمجتبی کریمیتهران- دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نفتعلی مرتضویدانشکده معدن و نفت دانشگاه صنعتی امیر کبیرمحمد احمدیتهران- دانشگاه صنعتی امیرکبیر، دانشکده مهندسی نفتJournal Article20170313History matching is still one of the main challenging parts of reservoir study especially in giant brown oil fields with lots of wells. It would be a challenge in reservoir engineering that due to various parameters and uncertainties in study of reservoirs, many simulation runs are needed to reach a good match for responses in conventional mechanism of history matching. However, for accelerating history matching part, new methods, which are called as assisted or automated history matching (AHM), have been established. In this paper, the latest approach for automated history matching (AHM) has been applied in a real brown field containing 14 wells with multiple responses that is located in south of Iran. Least square support vector machine (LSSVM) has been applied to create proxy model based on cubic centered face method. The optimization algorithms, used in this research, consist of genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO). <br /><strong>Introduction</strong> <br />In the latest studies in geosciences and reservoir characterization, employing a proxy model that acts faster, instead of real reservoir model, has led to good results. One of the most important sections in fulfilled study (FFS) and master development plan is history matching, which plays an important role in production scenarios and future production plan of the under study reservoir. In this paper, one of the newest methods is used for making proxy model and then, the model for history matching is optimized. <br /><strong> </strong><strong>Methodology and Approaches</strong> <br />Least square support vector machine (LSSVM) has been employed to create proxy model based on cubic centered face (CCF) method. The optimization algorithms of genetic algorithm (GA) and particle swarm optimization (PSO) have been used in this research. <br /><strong> </strong><strong>Results and Conclusions</strong> <br />A new proxy model has been successfully constructed using 1086 samples leading into determination coefficient (R<sup>2</sup>)اخیراً "مدلهای جایگزین" و معادلات ریاضی بهجای مدل مخزن واقعی در برخی از حوزههای علوم زمین مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه، سعی شده است با بهرهگیری از دانش "مدل جایگزین بهینهسازی شده"، یکی از مهمترین مراحل شناخت دقیق پارامترهای اصلی مخازن در "تطابق تاریخچه" با هدف زمان اجرای کمتر و شتاب بخشی به شبیهسازی انجام گیرد. در این مقاله جدیدترین رویکرد مدل جایگزین برای تطابق تاریخچه خودکار در یک میدان بزرگ در جنوب ایران با 14 چاه با متغیرهای پاسخهای (تولید نفت، فشار ته چاه و فشار میانگین) استفاده شده است. روشی که به عنوان مدل پروکسی استفاده شده است، ماشین بردار پشتیبان حداقل مربعات است و برای نمونهگیری اولیه روش CCF بکار گرفته شد. سپس برای پروکسی ساخته شده با استفاده از دو روش نوین بهینهسازی، الگوریتم ژنتیک و بهینهسازی ازدحام ذرات، بهینهسازی انجام شد. روش کار استفاده شده در این مقاله کدنویسی و برنامهنویسی در متلب و لینک آن با یکی از مهمترین نرمافزارهای شبیهساز مخزن (اکلیپس) برای بررسی و نهاییسازی پارامترها بود. در نتیجه، ساخت مدل پروکسی با استفاده از 1086 نمونه برای مجموعه دادههای آموزشی و آزمایشی موفق عمل کرد. همچنین الگوریتم GA نتایج بهتری نسبت به PSO برای یافتن بهترین راه حل ارائه کرد.http://www.irpga-journal.ir/article_49770_dabd506af81b74fa7c006af8febc4f7b.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823Experimental study of the penetration rate impact and drilling cutting properties on the hole cleaning index (HCI) in directional drilling wellsمطالعه آزمایشگاهی تأثیر نرخ نفوذ سرمته و خواص ظاهری کنده های حفاری بر شاخص تمیزکاری چاههای جهتدار15284977110.22107/jpg.2017.49771FAمحسن ده وداردانشجوی دکتری؛ دانشکده مهندسی نفت، دانشگاه صنعتی امیرکبیر0000-0003-2620-3028پرویز معارف ونددانشگاه صنعتی امیرکبیر دانشکده معدن و متالورژیمصطفی کشاورز مروجیدانشیار دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی امیرکبیرمحمد فضائلی زادهاستادیار دانشگاه تربیت مدرسJournal Article20170315<strong>Summary</strong> <br />Due to the importance of the rate of penetration and hole cleaning in directional wells to reduce the costs, after detection of critical inclination, the relationship between the effective parameters has been studied in an experimental flow loop. The cuttings, used in the tests, have had a specific size distribution in three types of sand, silica and limestone. The results illustrate that the hole cleaning index (HCI) of powder types in comparison to non-powder types is higher. The effects of bit and pipe rotation on the HCI have been studied in this research work. In this regard, there is an optimum point of the HCI for each of these effects. The end point and the length of the cutting bed have the same behavior. The larger density and lower size cuttings, compared to the lower density and larger size cuttings have higher HCI. In addition, the effect of the shape and size distribution of cuttings on the HCI seems to be remarkable. <br /> <strong>Introduction</strong> <br />Reparability, durability, cost, drill ability and many other parameters are important in using the bits. Based on these parameters and the softness or hardness of the formation, a bit is selected. The cuttings that are generated in directional drilling, based on the bit type and formation type, have different sizes, shapes, densities and volumes. In this paper, the hydraulic effect after releasing the wait on bit is discussed. Hole cleaning is a key parameter in extended reach drilling, especially in critical inclination periods, where the probability of the different sticking types is increased. The critical inclination is the angle that has the worst hole cleaning. In this research, by applying discrete angles in laboratory tests, one specific angle is determined as the critical point, and in this regard, the effect of size, shape, density and volume of cuttings are studied.به دلیل اهمیت ارتباط نرخ نفوذ حفاری و تمیزکاری چاههای جهتدار در کاهش هزینههای عملیات حفاری، با استفاده از یک دستگاه شبیهساز حفاری جهتدار، بعد از تعیین زاویه بحرانی، ارتباط این شاخص با پارامترهای مؤثر بر نرخ نفوذ و خصوصیات ظاهری کندههای تولیدی از قبیل اندازه، شکل و جنس تعیین میشود. کندههای حفاری استفاده شده در این مطالعه آزمایشگاهی، همگی دارای توزیع اندازه مشخصی بوده و در سه جنس ماسه، آهک و سیلیس تست شدهاند. نتایج این مطالعه بیان میکند که استفاده از سرمتههایی که سنگ را بهصورت پودری شکل درمیآورند، شاخص تمیزکاری را بهشدت بهبود خواهند داد. اثر وزن اعمالی بر رشته حفاری تا یک نقطه خاصی بوده و بعد از آن شاخص کاهش خواهد یافت. چرخش رشته حفاری نیز رفتار مشابهی را خواهد داشت. نقطه انتهایی و طول بستر کندهها رفتار مشابهی داشتند. کندههایی با چگالی بیشتر ولی اندازه کوچکتر شاخص تمیزکاری بهتری را نسبت به کندههایی با دانسیته کمتر ولی اندازه بزرگتر خواهند داشت. همچنین در مواقعی که با توزیع اندازه ذرات مواجه هستیم، اثر شکل ذرات قابل توجه میباشد.http://www.irpga-journal.ir/article_49771_c8631f6d209ebddd83c804ad955b3f3a.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823Improving drilling speed and cost reduction through risk management and well-trajectory designبهینه سازی عملیاتهای حفاری از طریق مدیریت ریسک حفاری و طراحی مسیر چاه29394977510.22107/jpg.2017.49775FAعلی طهماسبیپژوهشکده بالادستی نفت شریفسید شهاب الدین آیت الهیدانشگاه صنعتی شریفنادر دشتیدانشگاه صنعت نفتریاض خراطدانشگاه صنعت نفتJournal Article20170318<strong>Summary</strong> <br />In this paper, in order to minimize drilling costs, it is attempted to offer a way to reduce future drilling risks through analyzing past drilling. Risk management steps are implemented for the past drillings in one of the Iranian oil fields. Before risks can be managed, they must be identified, and they must be identified before they become problems adversely affecting the project. The analysis is the conversion of risk data into risk decision-making information. The most common risks are identified and evaluated in severity and probability. Evaluated risks are classified into five categories of tolerable (T), low (L), medium (M), high (H) and intolerable (IN). A risk number is assigned to each of these categories that are prioritized based on their risk number. Finally, a consolidated list of priorities of risks is created. Planning turns risk information into decisions and actions for both the present and future. As a new method for risk aversion planning, a three-dimensional (3D) map of the geology formation in order to specify the best future well path, is designed. This shows the high risk and low risk point in the formations that drilling bit will be passed from. Drilling can be carried out in a way that there are tolerable risks.Drilling speed for the formations has been defined as a rock property (same porosity or permeability) and propagated into formations based on the past drilling data with simple kriging method. This study attempts to through an analyzing past drilling from two aspects of time and cost in one of Iranian oil fields as a case study, and then, by implementing risk managements to offer a way to reduce the risk of future drilling in the oil field. <br /> <strong>Introduction</strong> <br />Drilling sector is one of the most important and most challenging parts of both offshore and onshore oil fields development. A great part of expenses in this development is allocated to the drilling sector. Reduction or minimization of drilling costs is an important step in order to minimize development costs. Drilling costs have become extensively large in difficult reservoirs with complex drillings so that several companies usually will make groups to share the financial risk (Bourgoyne et. al., 1986). The drilling time that is wasted as the losses such as the loss of drilling equipment and fluids, and the loss of drilling process continuity, is considered as non-productive time (NPT) (Aldred et. al., 1999). Drilling risk management can reduce and even remove these risks and their effects.تلاش در جهت مدیریت ریسکهای حفاری میتواند دستاوردهای قابل توجهی در جهتِ به حداقل رساندن هزینهها و بهبود سرعت حفاری داشته باشد. هدف این مقاله بیان نحوه صحیح اجرای مراحل مدیریت ریسک حفاری در جهت بهینهسازی عملیات است. شناسایی، ارزیابی و اولویتبندی مراحلی هستند که منجر به تشکیل ریسک فرم جامع حفاری میشوند. در ریسک فرم جامع حفاری تمام ریسکها در کنار سازند محل وقوع، احتمال وقوع و شدّت تأثیر آنها به ترتیبِ ضریب چالش مرتب شدهاند. در مرحلهی برنامهریزی، تمرکز این مطالعه بر روی جلوگیری از وقوع ریسکها در حفاریهای آینده است. به عنوان یک روش جدید در جهت دور ماندن از وقوع ریسک، با کمک گرفتن از روش زمین آماری کریجینگ، یک نقشه سه بُعدی از سرعت حفاری در تمام میدان تشکیل شد که در آن میزان سرعت حفاری در نقاط مختلف میدان و در عمقهای مختلف زمین نشان داده میشود. این نقشه با نشان دادن تفاوت سرعت در نقاط مختلف، در حالی که به صورت ضمنی نقاط پُر ریسک و کم ریسک را نشان میدهد، میتواند برای تعیین مسیر بهینه چاه در حفاریهای آینده مورد استفاده قرار گیرد.http://www.irpga-journal.ir/article_49775_003a68671aa80560f4afb94cb943e8eb.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823Improved relations for permeability-porosity trends using digital rock physicsارائه روابط بهبود یافته برای روندهای تراوایی-تخلخل سنک با استفاده از فیزیک سنگ رقومی40524990210.22107/jpg.2017.49902FAسید نوید غفاریگروه مهندسی معدن،دانشکده مهندسی،دانشگاه زنجان،ایرانصادق کریم پولیگروه مهندسی معدن،دانشگاه زنجان،ایرانJournal Article20170321. Since this equation does not properly cover geometrical properties of the porous medium of tock, fractal dimensions such as tortuosity and pore space dimensions are used for improving this equation. The aim of this study is to consider and improvement of fractal permeability trends. Therefore, two 3D digital sample namely Bentheimer sandstone and Estaillades carbonate with different pore space complexity and fractal behavior were selected.corresponding porosity and permeability were calculated. Results showed that Kozeny-Carman equation is not a good trend to consider all permeability data. Therefore, fractal equation of permeability was used and their constant values were obtained by a fitting algorithm. Results showed that although fractal equations can consider permeability in a specific sample, they are not applicable for permeability trend evaluation. This is because fractal constants are variable with porosity. To improve these equations, functionality of fractal constant with porosity were obtained and, then, a new equation derived from fractal equation was proposed. This equation was fitted to permeability data and its constant values for each original sample were also obtained. Results showed that this equation can predict permeability-porosity trends better than Kozeny-Carman trend. Also their differences obviously reflect complexity of porous medium of rock.هدف از انجام این مطالعه بررسی و بهبود روندهای فرکتالی تراوایی است. برای این کار دو نمونه 3بعدی رقومی از ماسه سنگ بنتهیمر و کربنات استیلادس با دو رفتار فرکتالی متفاوت از هم انتخاب شدند. نتایج اولیه نشان داد که رابطه کوزنی-کارمن برای ارزیابی روند تراوایی در این نمونه ها مناسب نیست. از این رو، از رابطه عمومی فرکتالی تراوایی استفاده شد و ثابتهای این رابطه با الگوریتم برازش منحنی بدست آمد. نتایج نشان داد که با وجود آن که این رابطه ممکن است برای تخمین تراوایی یک نمونه مناسب باشد، اما رابطه مناسبی به عنوان روند تراوایی به شمار نمیآید. این امر به علت آن است که ثابتهای این رابطه که همان ابعاد فرکتالی هستند، متغیر و تابعی از تغییرات تخلخلاند. برای بهبود این رابطه، ابتدا تابعیت ابعاد و ضرایب فرکتالی با تخلخل بررسی شد. سپس یک رابطه بهبود یافته با توابع جدید پیشنهاد گردید. <br />نتایج حاکی از آن است که نه تنها تابعیت ابعاد و ضرایب فرکتالی با تخلخل به درستی حفظ شده است، بلکه با توجه به رفتار فرکتالی متفاوت این دو نمونه، دو روند متفاوت از هم بدست میآید. مقایسه این روندها با روند کوزنی-کارمن بیان کننده دقت و کارایی بالاتر این رابطه است.http://www.irpga-journal.ir/article_49902_436d52dee51cf2cc49fd1de1867a6d4f.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823Evaluating three conventional tests for determining mode I static fracture toughness of rocksارزیابی سه آزمون رایج جهت تعیین چقرمگی شکست مود I استاتیکی سنگ ها53674990310.22107/jpg.2017.49903FAعلی محمد پاکدامنگروه مکانیک سنگ، دانشکده ی مهندسی معدن، دانشگاه تهران، تهران، ایرانمهدی موسویگروه مکانیک سنگ، دانشکدهی مهندسی معدن، دانشکده فنی، دانشگاه تهران.Journal Article20170405Summary<br />Fracture toughness is defined as the material resistance against crack extension. Different tests have been presented for determination of mode I fracture toughness of rocks, but results of these tests have considerable differences with each other. In this paper, amongst various methods for determining mode I fracture toughness of rocks, Chevron Bend, Brazilian and Flattened Brazilian tests were chosen for investigation of main causes of difference of fracture toughness values. For all tests, 3-dimensional finite element analysis also was used to find the best test for determining this parameter. Finally, it was concluded that amongst three mentioned tests, the Chevron Bend test is the best for determination of mode I fracture toughness because of the least fracture process zone around the crack tip, fairly good sample preparation, a stable crack extension and the least influence of boundary conditions on fracture toughness values.<br /><br />Introduction<br />Fracture toughness represents the material resistance against crack extension and is one of the most important parameters in hydraulic fracturing test. Because this parameter is one of inherit characteristics of rocks, values of fracture toughness of different tests seems to have a good agreement with each other, but in practice it doesn’t happen. In this paper amongst various methods of mode I fracture toughness determination, Chevron Bend, Brazilian and Flattened Brazilian tests have been selected in order to find main reasons for difference of fracture toughness values.<br /><br />Methodology and Approaches<br />tests were evaluated based on sample preparation, crack extension, crack type, effect of boundary condition and volume of fracture process zone around crack tip according to experimental results and numerical modeling.<br /><br /><br />Results and Conclusions<br />Results showed that Brazilian test is not suitable test because of assuming infinite plate in its equations, crack initiation near loading plates, non-uniform loading condition and effect of boundary conditions on fracture toughness values. In Flattened Brazilian test crack is initiated at the center of sample, fracture toughness is numerically determined based on finite plate assumption and loading conditions is uniform, but fracture toughness values is also affected by boundary conditions. In general, Chevron Bend test is chosen as the best test for determining fracture toughness of rocks according to stable crack growth, which makes natural crack at the point of calculating the fracture toughness, and lower size of the fracture process zone around the crack tip. Also, boundary conditions have no considerable influence on fracture toughness values in this test.چقرمگی شکست مبین مقاومت در برابر گسترش ترک می باشد که یکی از مهمترین پارامترهای مکانیک شکستی سنگ ها و سایر جامدات می باشد. چقرمگی شکست مود I سنگ ها یکی از خواص ذاتی بسیار مهم آن ها جهت پیش بینی گسترش ترک در کشش و در فرآیند شکست هیدرولیکی می باشد. تاکنون، روش های متنوعی جهت تعیین چقرمگی شکست مود I سنگ ها ارائه شده است که نتایج آن ها در عمل انطباق چندان مناسبی با یکدیگر ندارند. در این مقاله سه آزمون نمونه ی استوانه ای با شیار چورون، آزمون برزیلی و آزمون برزیلی مسطح شده، جهت تعیین مقدار چقرمگی شکست مود I برروی نمونه ی سنگی بازالت انتخاب شدند. پس از بررسی نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی عددی با روش المان محدود سه بعدی، نهایتا، آزمون نمونه ی استوانه ای با شیار چورون به دلیل رشد پایدار یک ترک طبیعی، کم تر بودن حجم ناحیه ی پلاستیک نسبت به حجم کل نمونه و در نتیجه صحت بیش تر فرض الاستیک خطی در این نمونه، همچنین عدم تاثیر شرایط مرزی بر مقادیر چقرمگی شکست و آماده سازی نسبتا مناسب آن بهترین آزمون در بین سه آزمون اشاره شده جهت تعیین چقرمگی شکست مود I سنگ ها تشخیص داده شد.http://www.irpga-journal.ir/article_49903_dbc0bcfe5a29893a7b2c132121a07855.pdfانجمن ژئومکانیک نفت ایراننشریه علمی ژئومکانیک نفت2538-46511120170823A coupled Geomechanics-Hydrodynamic model for numerical prediction of sand productionارایه یک مدل توام ژئومکانیکی- هیدرودینامیکی برای پیشبینی ماسهدهی68815004710.22107/jpg.2017.50047FAحسن قاسم زادهدانشکدهی مهندسی عمران، گروه خاک و پی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران0000 -0001-6267-9619سید امیرالدین صدرنژاددانشکدهی مهندسی عمران، گروه خاک و پی، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهراناحمدعلی خدائی اردبیلیگروه مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران0000-0001-9287-5055Journal Article20170526In the oil industry, production of sand particles or detached sand clumps together with the formation fluids is called sand production. Sand production in oil wells is usually related to two fundamental mechanisms. The first mechanism is mechanical instability and degradation of the rock in the vicinity of the wellbore and the other is hydrodynamical instability due to flow induced drag force on the degraded material. In this paper, considering both the mechanisms, a new numerical model for predicting the onset of sanding as well as the amount of sanding is proposed. Implementation of the model in an explicitly coupled flow and deformation finite element program is described. The proposed model by removing the elements that have satisfied the sanding criteria as well as isolated rock chunks from reservoir can capture cavity evolution associated with sand production. The model is calibrated and validated against published results of a sanding experiment in a perforated reservoir rock. Results of the model in terms of initiation and amount of sanding are compares well with the experimental observations which suggests it can be used for sanding analysis of oil wells.در صنعت نفت به تولید ذرات یا تکههای به هم چسبیده ماسه همراه با سیالات مخزن، ماسهدهی گفته میشود. در ماسهدهی از چاههای نفت معمولا دو مکانیسم اصلی دخیل میباشد. مکانیسم اول ناپایداری مکانیکی و خرد شدن سنگ در مجاورت گمانه چاه بوده و مکانیسم بعدی، ناپایداری هیدرودینامیکی ناشی از اعمال نیروی تراوش بر مصالح خرد شده است. در این مقاله با در نظر گرفتن هر دو مکانیسم مزبور، یک مدل عددی برای پیشبینی شروع و میزان ماسهدهی پیشنهاد شده است. پیادهسازی مدل در یک برنامه اجزای محدود با توامسازی صریح معادلات جریان سیال و تغییرشکل اسکلت جامد تشریح شده است. مدل پیشنهادی با حذف المانهای ارضاء کننده معیار ماسهدهی و همچنین تکه سنگهای نسبتا بکر جدا شده از مخزن، قادر به نمایش تغییرات هندسی حفره در اثر ماسهدهی میباشد. این مدل با استفاده از نتایج چاپ شده یک آزمایش ماسهدهی بر روی مغزه مشبککاری شده از یک سنگ مخزن، کالیبره شده و مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج مدل در قالب شروع و میزان ماسهدهی، انطباق مناسبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان میدهد که بیانگر قابلیت استفاده از آن در تحلیل ماسهدهی چاههای نفت است.http://www.irpga-journal.ir/article_50047_7f0c14d6494c62421c61aa581931162c.pdf