Using adaptive neuro fuzzy inference system to predict rate of penetration from dynamic elastic properties

Other Title(s)

استخدام نظام الاستدلال الغامض العصبي التكيفي للتنبؤ بمعدل الاختراق من الخصائص المرنة الديناميكية للصخور

Joint Authors

Khudayr, Yasir Abbas
Kazim, Fadil Sarhan
Yusuf, Yusuf Khalaf

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 26, Issue 7 (31 Jul. 2020), pp.45-61, 17 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2020-07-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

17

Main Subjects

Physics

Topics

Abstract AR

يلعب معدل الاختراق دوراً حيوياً في عملية تطوير الحقول لأن عملية حفر الآبار عملية باهظة التكلفة و تشمل تكلفة المعدات و المواد المستخدمة أثناء اختراق الصخور و جهود الطاقم لاستكمال البئر دون مشاكل كبيرة.

من المهم إنهاء البئر في أقرب وقت ممكن لتقليل النفقات.

لذلك، فإن معرفة معدل الاختراق في المنطقة التي سيتم حفرها سيساعد في تخمين التكلفة و سيؤدي ذلك إلى تقليل في مصروفات عملية الحفر.

في هذا االبحث، تم بناء نموذج ذكي باستخدام الذكاء الاصطناعي لتحقيق هذا الهدف.

تم بناء النموذج باستخدام نظام الاستدلال العصبي الغامض التكيفي للتنبؤ بمعدل الاختراق في تكوين مشرف في حقل نفط الناصرية للآبار المختارة.

حيث كان متوسط الخطا التربيعي للنتائج التي تم الحصول عليها من نموذج (ANFIS) هو ) (0.

015.

تم تدريب الموديل و محاكاته باستخدام برنامج ماتلاب و منصة (Simulink).

تم اجراء فحوصات مختبرية على نماذج صخرية مختارة من بئرين من حقل الناصرية.

(NS-3، NS-18) حيث تم استخدام جهاز الموجات فوق الصوتية لقياس وقت العبور لموجات الضغط و القص و لمقارنة هذه النتائج بتسجيلات اللوك.

تم اختيار عشرة آبار في حقل الناصرية النفطي بناءً على توفر البيانات.

حيث تم حساب الخواص الديناميكية المرنة للصخور في تكوين المشرف و للابار المختارة باستخدام(Interactive Petrophysics (IP V3.

5.

و استنادا الى الملفات المجهزة من قبل الشركات و البيانات المتوفرة للابار المختارة تم حساب معدل اختراق الابار المدروسة ووضعها مع الخواص الديناميكية المرنة للصخور ضد العمق في جداول و ادخالها لبرنامج الماتلاب لغرض تمرين الموديل.

يتراوح متوسط قيم معامل bulk للآبار العشرة بين (20.

57 ) و ( 27.

57) GPa.

بالنسبة لمعامل القص يتراوح النطاق بين (8.

63(و) 12.

95) GPa.

أيضًا، تتراوح قيم نسبة Poisson بين (0.

297 ( و 0.

307) ) بالنسبة للمجموعة الأولى من الآبار (NS-1 و NS-3 و NS-4 و NS-5 و NS-18) تم أخذ قيم ROP من تقرير الحفر و كانت أدنى ROP في أسفل التكوين هي (3.

965) م/ساعة في حين أن أعلى ROP في الجزء العلوي من التكوين بقيمة (4.

073) م/ساعة.

كانت قيم ROP التي تنبأ بها ANFIS لهذه المجموعة هي (3.

181) و (4.

865) م/ساعة لأدنى و أعلى القيم على التوالي.

بالنسبة للمجموعة الثانية من الآبار (NS-9 و NS-15 و NS-16 و NS-19 و NS-21)، فإن أعلى ROP الذي تم الحصول عليه من تقارير الحفر كان (4.

032) م/ساعة بينما كانت أدنى قيمة (3.

96) م/ساعة.

بالنسبة للقيم المتوقعة من موديل ANFIS كانت (2.

35) و (4.

3) م/ساعة لأدنى و أعلى قيم ROP على التوالي.

Abstract EN

Rate of penetration plays a vital role in field development process because the drilling operation is expensive and include the cost of equipment and materials used during the penetration of rock and efforts of the crew in order to complete the well without major problems.

It's important to finish the well as soon as possible to reduce the expenditures.

So, knowing the rate of penetration in the area that is going to be drilled will help in speculation of the cost and that will lead to optimize drilling outgoings.

In this research, an intelligent model was built using artificial intelligence to achieve this goal.

The model was built using adaptive neuro fuzzy inference system to predict the rate of penetration in Mishrif formation in Nasiriya oil field for the selected wells.

The mean square error for the results obtained from the ANFIS model was 0.

015.

The model was trained and simulated using MATLAB and Simulink platform.

Laboratory measurements were conducted on core samples selected from two wells.

Ultrasonic device was used to measure the transit time of compressional and shear waves and to compare these results with log records.

Ten wells in Nasiriya oil field had been selected based on the availability of the data.

Dynamic elastic properties of Mishrif formation in the selected wells were determined by using Interactive Petrophysics (IP V3.

5) software and based on the las files and log records provided.

The average rate of penetration of the studied wells was determined and listed against depth with the average dynamic elastic properties and fed into the fuzzy system.

The average values of bulk modulus for the ten wells ranged between (20.

57) and (27.

57) GPa.

For shear modulus, the range was from (8.

63) to (12.

95) GPa.

Also, the Poisson's ratio values varied from (0.

297) to (0.

307).

For the first group of wells (NS-1, NS-3, NS-4, NS-5, and NS-18), the ROP values were taken from the drilling reports and the lowest ROP was at the bottom of the formation with a value of (3.

965) m/hrs while the highest ROP at the top of the formation with a value (4.

073) m/hrs.

The ROP values predicted by the ANFIS for this group were (3.

181) m/hrs and (4.

865) m/hrs for the lowest and highest values respectively.

For the second group of wells (NS-9, NS-15, NS-16, NS-19, and NS-21), the highest ROP obtained from drilling reports was (4.

032) m/hrs while the lowest value was (3.

96) m/hrs.

For the predicted values by ANFIS model were (2.

35) m/hrs and (4.

3) m/hrs for the lowest and highest ROP values respectively.

American Psychological Association (APA)

Khudayr, Yasir Abbas& Kazim, Fadil Sarhan& Yusuf, Yusuf Khalaf. 2020. Using adaptive neuro fuzzy inference system to predict rate of penetration from dynamic elastic properties. Journal of Engineering،Vol. 26, no. 7, pp.45-61.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972856

Modern Language Association (MLA)

Khudayr, Yasir Abbas…[et al.]. Using adaptive neuro fuzzy inference system to predict rate of penetration from dynamic elastic properties. Journal of Engineering Vol. 26, no. 7 (Jul. 2020), pp.45-61.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972856

American Medical Association (AMA)

Khudayr, Yasir Abbas& Kazim, Fadil Sarhan& Yusuf, Yusuf Khalaf. Using adaptive neuro fuzzy inference system to predict rate of penetration from dynamic elastic properties. Journal of Engineering. 2020. Vol. 26, no. 7, pp.45-61.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-972856

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes bibliographical references : p. 60-61

Record ID

BIM-972856