شبیه‌سازی نگار ژئوشیمیایی با به‌کارگیری الگوریتم CACS مبتنی بر آنالیز خوشه‌بندی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز

چکیده

یکی از نگارهای مهم ژئوشیمیایی در اکتشافات نفتی، مقدار کل کربن آلی (TOC) می‌باشد که جهت ارزیابی پتانسیل هیدروکربن‌زائی سنگ منشأ استفاده می‌شود. اندازه‌گیری TOC، مستلزم انجامِ آزمایشات ژئوشیمیاییِ پرهزینه و وقت‌گیر است، که بر روی نمونه‌های حاصل از حفاری چاهی شامل مغزه و کنده حفاری انجام می‌شود. از این جهت، این پژوهش به برآورد پارامتر ژئوشیمیایی TOC با استفاده از نگارهای پتروفیزیکی که امروزه از تمامی چاه‌ها تهیه شده و کم هزینه‌تر هستند، پرداخته و از روش سیستم کلونی مورچه مبتنی بر آنالیز خوشه‌بندی سلسله مراتبی (hierarchical)، جهت تخمین آن بهره گرفته است. برای تخمین داده‌های TOC به این روش، کد عددی با رویکردی دو مرحله‌ای طراحی شد. مرحله اول شامل خوشه‌بندی سلسله مراتبی و مرحله دوم شامل سیستم کلونی مورچه بوده که به صورت پیوسته با یک تابع توزیع احتمال نرمال طراحی گردید. سیستم کلونی مورچه پیوسته (CACS) ضرائب وزنی از تابع غیرخطی پیشنهادی را برای داده‌های پتروفیزیکی هر خوشه محاسبه کرد، نتایج نشان داد این الگوریتم در تلفیق با خوشه بندی جهت برآورد نگار TOC موفق عمل نموده است. این مطالعه بر روی داده‌های مربوط به سه چاه از میدان نفتی اهواز انجام گرفته و قابل تعمیم به سایر چاه‌های توسعه‌ای خواهد بود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation of Geochemical Log Using CACS Algorithm Based on Clustering Analysis

نویسندگان [English]

  • Ziba Hosseini
  • Ali Kadkhodaie-Ilkhchi
  • Asghar Asghari Moghaddam
چکیده [English]

One of the important geochemical parameters used to evaluate the hydrocarbon potential of source rock is total organic carbon (TOC). TOC measurement is time-consuming and rather expensive and considerable number of drill hole samples including core or cuttings have to be analyzed. In this study, TOC values were estimated initially using petrophysical logs generally available from drilled wells. For this purpose, an ant colony system was used based on hierarchical clustering analysis. The first stage was comprised of hierarchical clustering and the second stage included ant colony system, which was designed continuously with a normal probability distribution function. Continuous ant colony system (CACS) calculated weight coefficients of nonlinear proposed function for the petrophysical data of each cluster. The results show that this algorithm has a successful performance in combination with clustering for the estimation of TOC log. Using these coefficients and petrophysical data, TOC log can be generated for other wells in this field. This study is based on the data collected from three wells of the Ahwaz oilfields and can be generalized to other developmental wells
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Continuous Ant Colony System (CACS)
  • Total Organic Carbon
  • Ahwaz Oilfield
  • Petrophysical Logs
  • Geo Chemical Log

[1]. علیزاده ب.، مرادی م.، قلاوند ه.، مطالعه ژئوشیمیایی سازند پابده در میدان نفتی اهواز، نهمین همایش انجمن زمین‌شناسی ایران، دانشگاه تربیت معلم تهران، ایران، 1384.##

[2]. Beers R. F., “Radioactivity and organic content of some Paleozoic shales”, AAPG Bulletin, Vol. 26, pp. 1 – 22, 1945.##

[3]. Swanson V. E., “Oil yield and uranium content of black shales”, United States Geological Survey Professional Paper, Vol. 356-A, pp.1–44, 1960.##

[4]. Schmoker J. W., “Determination of organic-matter content of Appalachian Devonian shales from gamma-ray logs”, AAPG Bulletin, Vol. 65, pp. 2165–2174, 1981.##

[5]. Fertle H., and George V., “Total organic carbon content determined from well logs”, SPE, Vol. 3, No. 2, pp. 407-419, 1988.##

[6]. Hertzog R., Colson L., Seeman B., O’Brian M., Scott H., Mckeon D., Wraight P., Grau J., Schweitzer J. and Herron M., “Geochemical logging with spectrometry tools”, SPE Formation Evaluation, Vol. 4, pp. 153–162, 1989.##

[7]. Dellenbach J., Espitalie J. and Lebreton F., Source rock logging, Trans. 8th European SPWLA Symposium, paper D, 1983.##

[8]. Hussain F. A., “Source rock identification in the state of Kuwait using wireline logs”, SPE 15747, pp. 477– 488, 1987.##

[9]. Passey Q. R., Creaney S., Kulla B., Moretti F. J., and Stroud J. D., “A practical model for organic richness from porosity and resistivity logs”, AAPG, Vol. 74, No. 12, pp. 1777-1794, 1990.##

[10]. Kamali M. R., and Mirshady A. A., “Total organic carbon content determined from well logs using ΔlogR and neuro fuzzy techniques”, J. Petrol. Sci. Eng., Vol. 45, pp. 141–148, 2004.##

[11]. Kadkhodaie-Ilkhchi A., Rahimpour-Bonab H. and Rezaee M. R., “A committee machine with intelligent systems for estimation of total organic carbon content from petrophysical data”, Comput. Geosci., Vol. 35, pp. 457-474, 2008.##

[12]. Kadkhodaie-Ilkhchi A., Rezaee M. R. A., and Rahimpour-Bonab H., “A committee neural network for prediction of normalized oil content from well log data: An example from South Pars Gas Field”, Persian Gulf. J. Petrol. Sci. Eng., Vol. 65, pp. 23-32, 2009.##

[13]. Alizadeh B., Najjari S., and Kadkhodaie-Ilkhchi A., “Artificial neural network modeling and cluster analysis for organic facies and burial history estimation using well log data: A case study of the South Pars Gas Field”, Persian Gulf, Iran. Comput. Geosci., Vol. 45, pp. 261–269, 2011.##

[14]. Sefidari E., Kadkhodaie-Ilkhchi A., and Najjari S., “Comparison of intelligent and statistical clustering approaches to predicting total organic carbon using intelligent systems”, J. Petrol. Sci. Eng., Vol. 86-87, pp. 190-205, 2012.##

[15]. جباریه ع.، مرجع کامل MATLAB، انتشارات ارس رایانه، تهران، 1377.##

[16]. Jafarzadeh M., and Hosseini-Barzi M., “Petrography and geochemistry of Ahwaz Sandstone Member of Asmari Formation, Zagros, Iran: implications on provenance and tectonic setting”, Rev. Mex. Cienc. Geol., Vol. 25, No. 2, pp. 247-260, 2008.##

[17]. گودرزوند چگینی ف.، فرخنده کواکی م.، گوگل م.، محمدی‌فرد م.، محاسبات تحلیل پینچ برای انتگراسیون حرارتی با استفاده از نرم‌افزار MATLAB، پژوهش نفت، دوره 14، شماره 49، صفحات 47-53، 1383.##

[18]. MATLAB User›s Guide, Version 7.12, Statistics Toolbox, The MathWorks Inc, 2011.##

[19]. Blei D. M., Hierarchical clustering, Lecture slides. published by: Princeton University Available at: www.cs.princeton, edu/courses/archive/spr08/cos424, clustering-2.pdf, 2008.##

[20]. Dorigo M., “Optimization, Learning and Natural Algorithms”, PhD thesis, Dipartimento di Elettronica, Politecnico di Milano, Milan, pp. 140, 1992.##

[21]. Pourtakdoust S. H., and Nobahari H., “An Extension of Ant Colony System to Continuous Optimization Problems”, ACO-SI, Vol. 3172, pp. 294-301, 2004.##

[22]. Dorigo M., Birattari M., and Stutzle T., Ant Colony Optimization: Artificial Ants as a Computational Intelligence Technique, Available at: www.cimat.mx/~jortega/MaterialDidactico/modestoI10/.../ACO1.pdf , 2006.##

[23]. Kuhn L., “Ant Colony Optimization for Continuous Spaces”, Bachelor Thesis, University of Queensland, pp. 52, 2002.##

[24]. Box G. E. P., and Muller M. A., “A note on the generation of random normal deviates”, Annals. Math. Stat., Vol. 29, pp. 610–611, 1958.##

[25]. Marsaglia G., Tsang W. W., “The ziggurat method for generating random variables”, J. Stat. Softw., Vol. 5, No. 8, pp. 1–7, 2000.##

[26]. Karimi A., Nobahari H., and Siarry P., “Continuous Ant Colony System and Tabu Search Algorithms Hybridized for Global Minimization of Continuous Multi-minima Functions”, Comput. Optim. Appl., Vol. 45, pp. 639-661, 2008.##

[27]     حسینی ز.، کدخدائی ع.، طباطبائی س.م. ا.، برآورد نگار ژئوشیمیایی با استفاده از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر آنالیز خوشه‌بندی، دومین همایش مهندسی مخازن هیدروکربوری و صنایع بالادستی، مرکز همایش‌های صدا و سیما، ایران، 1392.##

[28]. Larose D. T., “Discovering knowledge in data: an introduction to data mining”, Jhon Wiley & Sons Inc, pp. 240, 2005.##

[29]. حسینی ز.، کدخدائی ع.، طباطبائی س. م .ا.، استفاده از بهینه‌سازی کلونی مورچه جهت تخمین نگار ژئوشیمیایی از نگارهای پتروفیزیکی، مطالعه موردی در میدان نفتی اهواز، اولین کنفرانس و نمایشگاه تخصصی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، ایران، 1392.##

[30]. حسینی ز.، سنتز لاگ ژئوشیمیایی از داده‌های پتروفیزیکی با استفاده از بهینه‌سازی کلونی مورچه در میدان نفتی اهواز، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تبریز، ایران، 1392.##