پایان نامه کاربرد شبکه های عصبی مصنوعی برای تشخیص مدل چاه های افقی در مخازن نفتی با استفاده از داده های چاه آزمایی

فهرست:

1- مقدمه. 2

1-1- مقدمه‌ای بر مهندسی مخزن. 2

1-2- مخازن نفت و بهره­برداری از مخازن نفتی.. 3

1-3- تعاریف انواع مخزن­ها با استفاده از نمودارهای فازی.. 5

1-4- مروری بر خواص سنگ مخزن. 8

1-4-1- درجه تخلخل.. 8

1-4-2-تراکم­پذیری هم­دما. 8

1-4-3- درجه اشباع سنگ... 9

1-5- مقدمه‌ای بر چاه‌آزمائی.. 9

1-5-1- عوامل موثر بر چاه‌آزمائی.. 12

1-5-1-1-  ضریب پوسته. 12

- ضریب پوسته‌ی شکاف هیدرولیکی.. 12

- تکمیل چاه جزئی و مشبک‌کاری جزئی.. 12

1-5-1-2- اثر ذخیره درون چاهی.. 14

- قانون سرانگشتی.. 15

1-5-1-3-  نفوذپذیری یا تراوائی.. 15

1-5-1-4- نحوه‌ی حرکت سیال درون محیط متخلخل.. 15

1-5-1-5- مرزهای مخزن.. 16

- مرز داخلی.. 16

- مرز بیرونی مخزن.. 16

1-5-2- انواع آزمایشات چاه‌آزمائی.. 17

1-5-2-1- آزمون­های دوره‌ای تولید (اندازه‌گیری روزانه‌ی دبی و فشار). 17

1-5-2-2- آزمون­‌های سنجش بهره‌دهی چاه. 18

1-5-2-2-1- برای مخازن نفتی.. 18

1-5-2-2-2- برای مخازن گازی.. 19

- آزمون­ شاخص بهره دهی تولید.. 19

- آزمون­ عملکرد جریان به داخل چاه. 19

- تغییرات دبی در زمان طولانی تولید.. 19

- تغییرات دبی در زمان کوتاه تولید.. 19

- تغییرات دبی در زمان کوتاه تولید و بستن چاه. 20

1-5-2-3- آزمون­های فشار گذرا ( فشار با زمان). 20

1-5-2-3-1- آزمایش‌ خیزش فشار. 21

- آزمایش خیزش فشار ایده‌آل.. 22

- آزمایش خیزش فشار واقعی.. 23

- انحراف از حالت ایده‌آل.. 24

- روشهای تفسیر آزمایش خیزش فشار. 24

1-5-2-3-2- آزمایش جریانی.. 26

مشکلات چاه‌آزمائی جریانی.. 28

1-5-3- کاربرد نمودارهای مشتق در تحلیل آزمایشات چاه‌آزمائی.. 29

1-5-3-1- مثال‌هایی از کاربرد منحنی‌های مشتق فشار. 29

1-6- انواع چاه در مخازن. 32

1-6-1- چاه های عمودی.. 32

1-6-2-چاه­ها با شکست هیدرولیکی.. 32

1-6-3- چاه افقی.. 33

1-6-3-1- دوره­ی جریان شعاعی قائم. 34

1-6-3-2- دوره­ی جریان خطی میانی.. 35

1-6-3-3- دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 35

1-6-4 - معادلات زمان رژیم­های مختلف در چاه افقی.. 36

1-6-4 - آنالیز فشار در چاه افقی.. 37

1-7-1- آزمایش کاهش فشار. 37

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان شعاعی قائم اولیه. 37

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان خطی میانی.. 37

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 37

1-7-1- آزمایش خیزش فشار. 38

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان شعاعی قائم اولیه. 38

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان خطی میانی.. 38

- پاسخ فشار در دوره­ی جریان شبه شعاعی انتهایی.. 38

1-8- شبکه های عصبی.. 38

1-8-1- ساختار مغز. 39

1-8-2- مدل ریاضی یک نرون. 40

1-8-3-یادگیری شبکه. 42

الف)  یادگیری با ناظر. 42

ب)  یادگیری بدون ناظر. 42

ج) یادگیری تشدیدی.. 42

1-8-4- تقسیم بندی بر اساس ساختار. 42

الف) شبکه های پیش خور. 42

ب) شبکه های بازگشتی.. 43

1-8-5- شبکه پرسپترون. 43

1-8-6- ترتیب ارائه داده ها به شبکه. 44

1-8-7- تابع انتقال. 44

1-8-8- پایان آموزش... 45

1-8-9- تعداد نرون در لایه ها 46

1-8-10- معیار‌های نیکویی برازش... 46

- تحلیل رگرسیون.. 46

- ضریب همبستگی.. 46

- مجذور میانگین مربعات خطا. 47

- متوسط خطاهای نسبی.. 47

2- مروری بر کارهای گذشته. 49

2-1- کارهای انجام شده بر روی شبکه­های عصبی.. 49

2-2- کارهای انجام شده بر روی چاه­های افقی.. 59

3- گردآوری داده های چاه آزمایی.. 66

3-1- مقدمه. 66

3-2- پارامترهای مورد نیاز برای وارد کردن به نرم افزار 67

3-3-پارامترهای چاه‌آزمائی مدل‌های مخزنی.. 68

3-3- 1-استفاده از روش طراحی آزمایش برای تولید داده های اولیه. 69

3-3-2- تبدیل داده های فشار به شبه فشار و مشتق گیری از آنها 70

3-4-نرمالیزه‌کردن. 71

3-5- ساختار شبکه­ی عصبی.. 71

3-6- مدل­های در نظر گرفته شده 73

- مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان و بدون مرز محدود. 73

- مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد فشار ثابت... 74

- مخزن همگن فشار ثابت، بدون جریان با گسل منفرد بدون جریان.. 75

- مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان و بدون مرز محدود. 75

- مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد فشار ثابت... 77

- مخزن تخلخل دوگانه فشار ثابت، بدون جریان با مرز گسل منفرد بدون جریان.. 78

- مخزن تخلخل دوگانه بدون جریان با مرزگسل منفرد فشار ثابت... 79

- مخزن تخلخل دوگانه ، بدون جریان با مرز گسل منفرد بدون جریان.. 79

4- بحث و نتایج. 82

4-1- مقدمه. 82

4-2- تعیین ساختار بهینه‌ی شبکه‌ پیشرو 82

4-2-1- آموزش شبکه.... 85

4-3- بحث و نتایج. 87

     4-3-1- امتحان شبکه با داده های تست.. 87

   4-3-2- بررسی استقامت شبکه در برابر نمودار‌های دارای نویز. 89

5- نتیجه‌گیری و پیشنهادات.. 99

5-1- مقدمه. 99

5-2- نتایج. 99

- نتایج مرتبط با شبیه‌سازی داده به‌وسیله نرم‌افزار. 99

- نتایج مرتبط با شبکه عصبی مصنوعی.. 99

5-3-2- پیشنهادات.. 100

منابع

منبع:

[1] Sclater K. C. and Stephenson B. R. (1928). "Measurments of Original pressure, Temperature and Gas-Oil Ratio in Oil sands," Trans, Aime, 82,119.

[2] Millikan C. V. and Sidwell Carrol V. (1931). "Bottom-hole Pressure in Oil wells," Trans, Aime, 92,194.

[3] Odeh A. (1969). "Reservoir Simulation – Whate Is It?" Jour of Petroleum Technology.1383-1388.

[4] Moore T.V. (1955). "Reservoir Engineering Begins Second 25 Years," Oil and Gas Jour. 54, No. 29,148.

[5] Principles of Petroleum conservation, Engineering Committee, Interstate Oil CompactCommission (1955), p, 2.

[6] "Proved Reservoir Definition," Jour of Petroleum Technology (1981).2113-2114.

[7] Bruno Roussennac, (2001). Gas Condensate Well Test Analysis.Ms.c thesis, Stanford University.

[8] M. Muskat, (1937). “Use of data on the build-up of bottom hole pressures,” AIME 123, 44–48.

[9] R. Kharrat and S. M. Razavi. (2005). “Determination of the Reservoir Model from Well Test Data by using Artificial Neural Network”, 10th Iranian Chemical Engineering Congress (IChEC10), Sistan & Balochestan University.

[10] Giles Bourdarot, Engineer Elf Aquitaine, (1998). “Well Testing: Interpretation Methods”. Edition technip, Paris.

[11] Kazemi, Hossein and Seth, Mohan S, (1969). “Effect of Anisotropy and Stratification on Pressure Transient Analysis of wells with Restricted flow Entry“, J.Pet. Tech. 639-647.

[12] Odeh, A.S: (1968). “Steady-State flow capacity of wells with limited Entry to flow”, Society of Petroleum Engineering Journal 43-51, Trans., AIME, 243.

[13] Schlumberger Documents, (2003). “Well Test Interpretation”, Schlumberger Oil and Gas Well Service.

[14] Amanat U. Chaudhry, (2004), “Oil Well Testing Handbook.” Gulf Professional Co, ISBN: 0-7506-7706-6.

[15] Rajeev R. Lal, (2003)."Well testing in gas condensate reservoirs", a report submitted to the department of petroleum engineering of Stanford University.

[16] Matthews, C.S. and Russel, D.G., (1967). “Pressure Build up and Flow Tests in Wells”, Monograph Series, Society of Petroleum Engineering of AIME, Dallas.

[17] John Lee, John B. Rollins & John P. Spivey, “Pressure Transient Testing”, Vol. 9. (2003).

[18] Henry L. Doherty, Robert C. Earlougher, Jr. Marathon Oil Co. (1977). “Advance in Well Test Analysis “, Dallas, chap. 3, 5, 8, 9.

[19] Bath, England “Introduction to Well Testing.” SchlumbergerEdition 1998.

[20] Perrine, R.L., (1956). “Analysis of pressure Build up curves”, Drill. And Prod. Prac. API, Dallas 482-509.

[21] A.C. King, J. Billingham and S.R. Otto. (2003). “Differential Equations Linear, Nonlinear, Ordinary, Partial,” Cambridge University Press.

[22] Roland N. Horn, “Modern Well Test Analysis”, by petroway, Inc.1995.

[23] R.N. Kulkarni, Y.H. Belsvik, and A.B. Reme (2007). “Smart-Well Monitoring and Control: Snorre B Experience,” Paper SPE 109629 presented at the 2007 SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Anaheim, California, U.S.A., November 11–14.

[24] Ben Krose, Patrick van der Smagt,” introduction to neural networks”, eigth edition, November 1996.

[25] A.B. Bulsari, (1995). “Neural networks for chemical engineers”, Elsevier,

[26] Allain, O. F. and Horne, R. N. (1990). “Use of Artificial Intelligence in Well Test Analysis.” JPT 342-349.                                                                          

[27]   Al-Kaabi, A. U.  McVay, D.A. Holditch, S.A. and Lee, W .J. (1988). “Using an Expert System to Identify the Well­-Test Interpretation Model.” Paper SPE 18158 presented at the 64th Annual Technical Conference and Exhibition of the SPE held in Houston, TX, October 2-5.

[28] Stewart, G. and Du, K.F.(1989): “Feature Selection and Extraction for Interpretation by an artificial Intelligence Approach.” paper SPE 19820 presented at the 64th Annual Technical Conference and Exhibition of the SPE held in San Antonio, TX, October 8-11.

[29] Al-Kaabi, A. U. and Lee, W .J. (1990). “An Artificial Neural Network Approach to Identify the Well Test Interpretation Model.” Paper SPE 20552 presented at the 1990 SPE petroleum Computer Conference. Denver. CO. June 25-28.

[30] Allain, O.F. and Houze, O.P. (1992): “A Practical Artificial Intelligence Application in Well-Test Interpretation.” Paper SPE 24287 presented at the SPE European petroleum Computer Conference, Stavanger, Norway, May 25-27.

[31] Allain, O.F. and Houze, O.P. (1992): “A Hybrid Artificial Intelligence Approach in Well-Test Interpretation.” Paper SPE 24733 presented at the 64th Annual Technical Conference and Exhibition of the SPE held in Washington, DC, October 4-7.

[32] Ramey Jr, H.N. (1992). “Advances in Practical Well-Test Analysis.” SPE, June 1992. pp. 650-659.

[33] Juniardi, I. R. and Ershaghi, I. U. (1993). “Complexities of Using Neural Network in Well Test Analysis of Faulted Reservoirs.” Paper SPE 26106 presented at the 1993 SPE Western Regional Meeting, Anchorage, Alaska, May 26-28.

[34] Ershaghi, I., Li, X. and Hassibi, M. (1993). “A Robust Neural Network Model for Pattern Recognition of Pressure Transient Test Data. “ Paper SPE 26427 presented at the 1993 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Houston, TX, October 3-6.

[35] Anraku, T. and Horne, R. N. (1993). “Discrimination between Reservoir Models in Well

Test Analysis.” Paper SPE 26426 presented at the 1993 SPE Annual Technical Conference

And Exhibition, TX, October 3-6.

[36] Horne, R.N. (1994). “Advances in Computer-Aided Well-Test Interpretation.” JPT, July

1994, pp 599-606.

 [37] Athichanagorn, S. and Horne, R. N. (1995). “Automatic Parameter Estimation from Well Test Data Using Artificial Neural Network.” Paper SPE 30556 presented at the 1995 SPE Annual Technical Conference and Exhibition, Dallas, Texas, October 22-25.

[38] Kumoluyi, A.O.  Daltaban, T.S. and Archer, J.S.(1995) “ Identification of Well-Test Models Use of  Higher-Order Neural Network.”, SPE Computer Application, December 1995, pp 146-150.

[39] Sung, W. et al. (1995). “Development of HT- BP Neural Network System for the Identification of Well Test Interpretation Model.” Paper SPE 30974 presented at the 1995 SPE Eastern Regional Conference and Exhibition, Morgantown, September 18-20, pp 7-13.

[40] Qiang, L. (1996). “Recognition of Well Test Interpretation Model by Artificial Neural Network.” Journal of Engineering and Applied Science, v 11, n 6, 1996, p 32-35.

[41] Sinha, S. and Panha, M.N. (1996). “Well-Test Model Identification with Self-Organizing Feature Map” SPE Computer Application, Auguste 1996. pp 106-110.

[42] Cheng, S. (1997). “Application of Neural Networks and Expert System in the Interpretation of Well Test,” Journal of Engineering and Applied Science, v 12, n 2, 1997, 3pp.

[43] May, E. A. and Dagli, C. H. (1998). “Hybrid System for Well Test Analysis,” Neural Networks Proceedings, 1998. IEEE World Congress on Computational Intelligence. Volume 1, May 4-8, pp 295 – 300.

[44] Kok M. V. and Karakaya E. (2000). ” Well Test Model Identification by Artificial Neural Networks,” Petroleum Science and Ttechnology, ISSN 1091-6466, 2000, vol. 18, n 7, pp. 783-794.

[45] R. Kharrat and S. M. Razavi. (2005). “Determination of the Reservoir Model from Well Test Data by using Artificial Neural Network.” 10th Iranian Chemical Engineering Congress (IChEC10), Sistan & Balochestan University, 15-17 Nov., 2005

[46] M. Alajmi and T. Ertekin. (2007). “ The Development of an Artificial Neural Network as a Pressure Transient Analysis Tool for Applications in Double-Porosity Reservoirs,” Paper SPE 108604 presented at the 2007 SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition, Jakarta, Indonesia, 30 October-1 November.

[47] R. Kharrat and S. M. Razavi. (2005). “Determination of the Reservoir Model from Well Test Data by using Artificial Neural Network”, 10th Iranian Chemical Engineering Congress (IChEC10), Sistan & Balochestan University.

[48] Behzad Vaferi, Reza Eslamloueyan, Shahab Ayatollahi, (2011)." Automatic recognition of oil reservoir models from well testing data by using multi-layer perceptron networks", Journal of Petroleum Science and Engineerin.

[49] Van Everdingen, A. F. And Hurst, W. (1949) “The Application of the Laplace Transformation to Flow Problems in Reservoirs,” Trans., AIME (1949) 186, 305-324.

[50] Gringarten, A.C. and Ramey, H.J.Jr. (1973) “The Use of Source and Green, s Functions in Solving Unsteady-Flow Problems in Reservoirs,” SPEJ, October 1973, Trans., AIME, 255, pp.285-288.

[51] Daviau, F., Mouronval, G. and Bourdarot, G.(1985) “Pressure Analysis for Horizontal Wells,” Paper SPE 14251 Presented at the 60th SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Las Vegas, NV ,September 22-25.

[52] Daviau, F., Mouronval, G., Bourdarot, G. and Curutchet, P. (1988) “Pressure Analysis for Horizontal Wells,” SPE Formation Evaluation, December 1988, pp. 716-724.

[53] Kuchuk, F.J., Goode, P.A., Brice, B.W., Sherrard, D.W. and Thambynayagam, R.K.M.(1988) “Pressure Transient  Analysis and Inflow Performance  for Horizontal Wells,” Paper SPE 18300 Presented at the 63th SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Houston, TX, October 2-5.

[54] Odeh, A.S. and Babu, D.K. (1990). “Transient Flow Behavior of Horizontal Wells: Pressure Drawdown and Buildup Analysis,” SPE Formation Evaluation, March 1990, pp.7-15.

[55] Kuchuk, F.J., goode, P.A., Wilkinson, D.J. and Thambynayagam, R.K.M. (1991). “Pressure -Transient Behavior of Horizontal Wells With and Without Gas Cap or Aquifer,” SPE Formation Evaluation, March 1991, pp.86-94.

[56] Ozkan, E. and Raghavan, R. (1991). “New Solutions for Well-Test Analysis problems: Part1- Analytical Considerations,” SPE Formation Evaluation, September 1991, pp. 359-368.

[57] Ozkan, E. and Raghavan, R. (1991). “New Solutions for Well-Test Analysis problems: Part 2- Computational Considerations Application,” SPE Formation Evaluation, September 1991, pp. 369-378.

[58] Ohaeri, C.U. and VO, D.T. (1991). “Practical Solutions Interactive Horizontal Well-Test Analysis,” Paper SPE 22729 Presented at the 66th SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Dallas, TX, October 6-9.

[59] Temeng, k.O. (1991). “On the Interpretation and Design of Horizontal Well Tests,” Paper SPE 21403 Presented at the SPE Middle East Oil show held in Bahrain, November 16-19.

[60] Kamal, M.M., Buhidma, I.M., Smith, S.A. and Jones, W.R. (1993). “Pressure-Transient Analysis   for a Well with Multiple Horizontal Section,” Paper SPE 26444 Presented at the 68th SPE Annual Technical Conference and Exhibition held in Houston, TX, October 3-6.

[61] Du, K.F. and Stewart, G. (1994). “Analysis of Transient- Pressure Response of Horizontal Wells in Bounded Reserviors,” SPE Formation Evaluation, March 1994, pp. 32-38.

[62] Mattar, L. and Santo, M. (1995). “A Practical and Systematic Approach to Horizontal Well-Test [63] Analysis,” JCPT, Vol. 34, No. 9, November 1995, pp 42-46.

Sultan, M.A. (2002). “Application of Neural Network to the Determination Model for Horizontal Wells,” Paper SPE 77878 Presented at the SPE Asia Pacific Oil and Gas Conference and Exhibition held in Melboume, Astralia, October 8-10.