توسعه مدل ریاضی جدید برای تخمین گرادیان شکست با استفاده از الگوریتم ژنتیک و روش برنامه‌ریزی بیان ژن در یکی از میادین خلیج فارس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی نفت و گاز، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران

2 پردیس پژوهش و توسعه صنایع بالادستی نفت، پژوهشگاه صنعت نفت، تهران، ایران

چکیده

ارزیابی دقیق فشار شکست و فشار منفذی از پارامترهای کلیدی برای برنامه‌ریزی عملیات حفاری به‎شمار می‌آید. تخمین صحیح فشارهای زیرزمینی نقش بسیار مهمی در کاهش هزینه‎های چاه دارد. تخمین نادرست گرادیان شکست عملیات حفاری را با خطر مواجه می‌نماید و باعث ایجاد مشکلات جدی در حفاری چاه می‌گردد که از جمله این مشکلات می‌توان به هرزروی سیال حفاری و فوران چاه اشاره کرد. در این مقاله به منظور پیش‌بینی گرادیان شکست سازند از الگوریتم ژنتیک و روش برنامه‌ریزی بیان ژن برای توسعه یک مدل ریاضی استفاده شده است. پارامترهای گرادیان فشار منفذی، گرادیان فشار روباره و ضریب پواسون متغیرهای مستقل مدل به شمار می‌آیند. ناحیه مورد مطالعه شامل سازندهای هیدروکربوری کنگان و دالان بالایی در یکی از میادین خشکی نزدیک خلیج فارس است که با استفاده از داده‌های چاه‌پیمایی دو چاه به‎طور جداگانه برای هر یک از این سازندها مدلی ارائه گردید. مجموعه داده‌های مورد استفاده برای توسعه مدل‌های ریاضی مذکور شامل بیش از 4300 داده چاه‌پیمایی از یک چاه در سازندهای کنگان و دالان بالایی است. اعتبارسنجی مدل‌های ریاضی حاصل با استفاده از 6000 داده‌ از چاه دیگری در همان سازند انجام گردیده است. تحلیل آماری نشان‌دهنده مناسب بودن این مدل‌‌ها برای پیش‌بینی گرادیان شکست این سازند است بنابراین می‌توان از آنها برای تخمین فشار شکست استفاده نمود.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Developing a New Mathematical Model to Estimate Fracture Gradient Using Genetic Algorithms and with Gene Expression Programming Approach in one of the Fields in Persian Gulf

نویسندگان [English]

  • Ahmad Ganji 1
  • Ezzatallah Kazemzadehe 2
  • Hamed Nazari 1
1 Department of Petroleum and Gas Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran
2 Department of Research and Development of Upstream Petroleum Industry, Research Institute of Petroleum Industry (RIPI), Tehran, Iran
چکیده [English]

Accurate evaluation of pore pressure and fracture pressure are key parameter in well planning and drilling operation. Estimation of these parameters has an important role in reduction in well costs. An inaccurate estimation of fracture gradient may jeopardize whole drilling operation and cause serious problems such as loss circulation and blowout.  In this paper, the method of Gene Expression Programming (GEP) has used for developing a mathematical model for prediction of formation fracture pressure. Overburden pressure, pore pressure and Poisson ratio are independent variables in this model. Studied areas include two oil-bearing formations: Kangan and Upper-Dalan in an onshore field which is located near Persian Gulf. A separate model is presented for each formation by using well logging data from two wells.  Models developed by using more than 4,300 well logging data from a well. Verification of these models is done with 6,000 data from second well in same formation. Statistical analyses confirm that the models are suitable for fracture gradient prediction so we can use them for estimation of fracture pressure.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fracture Gradient
  • Pore Pressure
  • Drilling Operation
  • Gene Expression Programming (GEP)
  • Statistical Analysis

[1]. Rabia H., “Well Engineering & Construction,” U.K, 2002. ##

[2]. Hossain M. E. and Al-Majed A. A., “Fundamentals of Sustainable Drilling Engineering,” Wiley-Scrivener, 1st ed., Massachusetts, U.S.A, PP.251-319, 2015, DOI: 10.1002/9781119100300.##

[3]. Bourgoyne A. T., Millheim K. K., Chenevert M. E. and Young F. S., “Applied Drilling Engineering,” First Printing, SPE, Society of Petroleum Engineers, Richardson, TX, USA, 1986.##

[4]. Hubbert M. K. and Willis D. G., “Mechanics of hydraulic fracturing,” Journal of Petroleum Technology, pp.153-168, 1957. ##

[5]. Mathews W. R. and Kelly J., “How to predict formation pressure and fracture gradient from electric and sonic logs,” Journal Oil and Gas, Feb.20, 1967. ##

[6]. Eaton B. A., “Fracture gradient prediction and its application in oilfield operations,” JPT, 1353-60, Trans., AIME, 1969. ##

[7]. Anderson, R. A., Ingram, D. S. and Zanier, A. M., “Determining fracture pressure gradients drom well logs,” Journal of Petroleum Technology, SPE 4135 paper presented, Vol. 25, Issue 11, 1973.##

[8]. Sadiq T. and Nashawi I. S., “Using neural networks for prediction formation fracture gradient,” SPE/Petroleum Society of CIM International Conference on Horizontal Well Technology, Calgary, Alberta, Canada, 2000. ##

[9]. Nashawi I. S. and Malallah A., “Predicting the formation fracture gradient of middle east reservoirs using non-parametric optimal transformation,” SPE, Society of Petroleum Engineers, Middle East Oil & Gas Conference International Exhibition Manama, Bahrain, 12–15 March, 2005.##

[10]. Halomoan B. T., Corina A. N., Arimbawa G. V., Aristya R., Purwito S. and Hardama A. F., “A new approaching method to estimate fracture gradient by correcting mathews-kelly and eaton stress ratio,” Elsevier, Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 7, pp. 261-267, 2015.##

[11]. Whitley D., “A genetic algorithm tutorial: statistics and computing,” pp. 65–85, DOI: 10.1007/BF00175354, 1994. ##

[12]. Koza J. R., “Survey of genetic algorithms and genetic programming,” International Conference in San Francisco, USA, Nov. 7-9, 1995. ##

[13]. Ferreira C., “Gene expression programming: a new adaptive algorithm for solving problems,” Complex Systems, Vol.13, pp. 87–129, 2001. ##

[14]. Ferreira C., “Gene expression programming (mathematical modeling by an artificial intelligence),” Springer-Verlag Berlin Heidelberg, (Second, revised and extended edition), pp. 55-56, 2006. ##

[15]. Azadpour M. and Shadmanaamen N., “Prediction and modeling the mud weight window using well-logging data at one of the Iranian South gas field,” Journal of Petroleum Research, Vol. 26 , No. 87-2, pp.157-166, 2014. ##

[16]. Eaton B. A., “The equation for geopressure prediction from well logs,” Fall Meeting of the Society of Petroleum Engineers, AIME, 1975.##

[17]. Azadpour M., Manaman N. S., Kadkhodaie-Ilkhchi A. and Sadghipour M. R., “Pore pressure prediction and Mmodeling using well-Logging data in one of the gas fields in South of Iran,” Journal of Petroleum Science and Engineering, Vol. 128, pp. 15-23 pp.16-18, April 2015.##

[18]. Atashbari V. and Tingay M. R., “Pore pressure prediction in carbonate reservoirs,” SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference, Mexico City, Mexico, 2012.

[19]. Zhang J., “Pore pressure prediction from well logs: methods, modifications, and new approaches,” Earth-Science Reviews, Vol. 108, pp. 50-63, 2011. ##

[20]. Holt R., Fjaer E. and Rzayev E., “P-and S-wave velocities in shales: experiments and a model,” 6th North America Rock Mechanics Symposium (NARMS), Gulf Rocks, 2004. ##

[21]. Hughes B., “Formation pressure evaluation,” Houston, USA, 1993. ##