فهرست مطالب

نشریه مهندسی منابع معدنی
سال نهم شماره 1 (بهار 1403)

  • تاریخ انتشار: 1403/01/18
  • تعداد عناوین: 6
|
  • داود رجبی، سعید میرزایی، علیرضا عرب امیری* صفحات 1-23
    روند روبه رشد برداشت های حوزه زمان نیاز این حوزه را به مطالعه در خصوص پردازش داده ها افزون ساخته است. باتوجه به حجم بالای داده های برداشت شده دستیابی به تسریع در ارایه مدلی با دقت قابل قبول که در برابر نویز نتایج مناسبی را ارایه دهد، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. پردازش داده های الکترومغناطیسی حوزه زمان برخلاف حوزه فرکانس، پیچیدگی های بسیاری دارد. اغلب روش های معکوس سازی در این حوزه نیازمند مدل اولیه، جداول دیجیتالی جستجو، محاسبات سنگین ماتریس ژاکوبین و یا مشتقات فریچت  هستند. روش زهدی در ابتدا به عنوان یک روش کاربردی برای ارزیابی داده های مقاومت ویژه الکتریکی برداشت شده با استفاده از آرایه های الکترودی ونر و شلومبرژه معرفی شد که با تعیین مدل اولیه، بر اساس داده های برداشت شده مانع از محاسبات سنگین و تکرارپذیر ماتریس ژاکوبین و یا مشتقات فریچت می شود. نظر به توانایی روش زهدی در مدل سازی داده های مقاومت ویژه الکتریکی (رسانایی ویژه)، در این مقاله امکان استفاده از این روش در مدل سازی داده های الکترومغناطیسی حوزه زمان به وسیله مدل های مختلف مصنوعی بررسی شد. نتایج مدل سازی به کمک این روش، نشان می دهد علاوه بر بهبود نتایج نهایی، این روش پایداری خوبی را در برابر افزودن نویز 5 و 10 درصد به داده ها نشان می دهد که برای معکوس سازی داده هایی که نویز بالایی دارند مورد توجه و مطالعه بیشتری قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: روش زهدی، روش تبدیل سریع، مدل‏سازی الکترومغناطیسی حوزه زمان
  • هاشم شاهسونی* صفحات 25-40
    یکی از روش های ژئوفیزیکی که می توان برای اکتشاف ذخایری عمقی استفاده کرد روش مغناطیس سنجی است. مرسوم ترین ابزار اندازه گیری در روش مغناطیس سنجی زمینی، مغناطیس سنج های پروتون است. مغناطیس سنج های پروتون در مقایسه با حسگرهای میکروالکترومکانیکی گران قیمت و سنگین هستند و اندازه بزرگی دارند. همچنین نرخ نمونه برداری این مغناطیس سنج ها پایین است. این امر باعث می شود عملیات صحرایی زمان بر و هزینه بر باشد. با پیشرفت تکنولوژی، حسگرهای میکروالکترومکانیکی بسیار سبک و ارزان قیمت با نرخ نمونه برداری بالا و حساسیتی قابل قبول، معرفی شده اند. در این مطالعه یکی از این حسگرها راه اندازی شده و سپس برداشت هایی بر روی یک ذخیره کوچک آهن که در مجاورت روستای سرسیف در شهرستان سقز استان کردستان واقع است، انجام شده است. نتایج این برداشت ها با نتایج برداشت های انجام شده با استفاده از مغناطیس سنج پروتون مقایسه شده اند. این مقایسه نشان می دهد در برداشت های مغناطیس سنجی با استفاده از حسگرهای میکروالکترومکانیکی در محدوده مورد نظر، زمان برداشت حدود 5/8 ساعت و زمان برداشت بر روی همان پروفیل ها با استفاده از مغناطیس سنج پرتون حدود 30 ساعت است. همچنین هزینه برداشت با استفاده از حسگر به یک پنجم برداشت با مغناطیس سنج پروتون کاهش یافته است. به این ترتیب کاهش هزینه و زمان برداشت در یک عملیات مغناطیس سنجی که از اهداف این تحقیق است، برآورده شده است.
    کلیدواژگان: میکروالکترومکانیکی، حسگر، مغناطیس سنجی، پروتون
  • سمانه اسمعیل زاده کلخوران، سید سعید قنادپور*، امیر معینی راد، هادی جلیلی صفحات 41-65
    تفکیک و به نقشه درآوردن زون های دگرسانی در اکتشاف تیپ های مس پورفیری اهمیت ویژه ای دارد. برای بارزسازی این زون های دگرسانی از تکنیک های سنجش از دور استفاده شده است. منطقه ظفرقند، در جنوب شرق اردستان و شمال شرق اصفهان، واقع شده است. بر اساس تقسیم بندی زون های ساختاری زمین شناسی در زون ایران مرکزی و همچنین در بخش میانی کمان آتشفشانی ماگمایی ارومیه-دختر قرار دارد. در این منطقه، هاله های دگرسانی مختلفی وجود دارد که شامل فیلیک، پتاسیک، پروپیلیتیک، آرژیلیک و کمی سیلیسی است. در این مطالعه با استفاده از تصاویر سنجنده استر، به شناسایی دگرسانی های رسی، آرژیلیک، فیلیک، پروپیلیتیک پرداخته شده است. همچنین از تصاویر لندست 8 برای شناسایی دگرسانی های رسی و اکسید آهن استفاده شده است. در این راستا، پس از انجام پیش پردازش های لازم، روش های ترکیب رنگی کاذب (FCC)، نسبت باندی (BR)، کمترین مربعات رگرسیون شده (LS-Fit)، فیلترگذاری تطبیقی (MF) و آنالیز مولفه اصلی (PCA) جهت آشکارسازی زون های حاوی این دگرسانی به کار گرفته شدند. از روش های بهره گرفته شده روش کمترین مربعات رگرسیون شده، فیلترگذاری تطبیقی در تصاویر استر و همچنین روش نسبت باندی در هر دو تصویر و روش آنالیز مولفه اصلی در لندست نتیجه مناسبی را به همراه داشته است.
    کلیدواژگان: ظفرقند، سنجش از دور، دگرسانی، اکسیدآهن، سنجنده استر و لندست
  • ارغوان سلیمان زاده، مهسا یگانه فر، سعید جمشیدی* صفحات 67-86
    عملیات چاه آزمایی تجزیه و تحلیل رفتار مخزن و چاه بر اساس زمان و تخمین پارامترهای مخزنی است؛ برای دستیابی به یک مدل دقیق و به روز از مخزن، مهم ترین پارامتر مورد بررسی، فشار است که به وسیله فشارسنج درون چاهی اندازه گرفته می شود. استفاده از ابزار فشارسنج درون چاهی مشکلات عملیاتی و هزینه اضافه برای شرکت کارفرما ایجاد می کند. روش دیگر چاه آزمایی سطحی است که در آن ابزار اندازه گیری دبی و فشار در سر چاه نصب می شود. از مزایای این روش کاهش قابل توجه هزینه ها، سهولت نصب و داده گیری، عملیات ساده تر و ریسک کمتر و امکان داده گیری برای بازه های زمانی طولانی و دیدن اثر مرز در مخازن بزرگ است. مهم ترین ایراد آن هم پیچیده شدن محاسبات و ورود خطای ناشی از تاثیر شرایط ستون چاه در داده های ثبت شده است. در این پژوهش به کمک نرم افزار پایپسیم داده های سرچاهی به دست آمده از یک چاه واقع در یک مخزن متعارف نفتی و زیر اشباع، تبدیل به داده های ته چاهی شده و سپس آنالیز چاه آزمایی بر روی آن ها انجام می شود و خواص مخزن به دست می آید. نتایج به دست آمده از چاه آزمایی سطحی با نتایج آزمایشگاهی و نتایج حاصل از چاه آزمایی معمولی مقایسه و عملکرد روش چاه آزمایی سطحی بررسی می شود. مقایسه نتایج، نشان می دهد که روش چاه آزمایی سطحی قادر است تراوایی، ضریب پوسته، ضریب بهره دهی، فشار متوسط و شعاع مخزن را به ترتیب با خطای 2/6، 3/17، 4، 7 و 3/13 درصد نسبت به روش چاه آزمایی معمولی پیش بینی کند.
    کلیدواژگان: چاه آزمایی، فشارسنج درون چاهی، چاه آزمایی سطحی، پایپسیم، محاسبات سیال دو فازی
  • عین الله عامری، سید محمداسماعیل جلالی*، محمدرضا ربیعی، مهدی نوروزی صفحات 87-101

    شبیه سازی دقیق ویژگی های هندسی ناپیوستگی ها، یکی از اهداف مهم در مهندسی سنگ است. یکی از توانمندترین روش های شبیه سازی ماهیت تصادفی ویژگی های هندسی ناپیوستگی ها، مدل سازی تصادفی سه بعدی شبکه ناپیوستگی های مجزا (DFN) است که طبیعت ناهمگن توده سنگ های درزه دار با ویژگی های هندسی که به طور آماری تعریف شده اند را ارایه می دهد. تاکنون ویژگی های ناپیوستگی ها از جمله موقعیت، شکل، جهت داری، اندازه (پایایی)، فاصله داری و بازشدگی درزه ها شبیه سازی و در مدل تصادفی سه بعدی شبکه ناپیوستگی های مجزا به کار گرفته شده است. در این پژوهش، برای شبیه سازی زبری از یک راهکار آماری بر پایه برآورد ناپارامتری توزیع به روش کرنل استفاده شده است. با این روش می توان حتی آن دسته از ویژگی های هندسی ناپیوستگی ها که توابع توزیع مشخصی برای آن ها ارایه شده است را نیز شبیه سازی کرد. پس از شبیه سازی مقدار زبری، هندسه زبری نیز باید به گونه ای شبیه سازی شود که مقدار زبری را تداعی کند. بر این اساس، در این پژوهش، شبیه سازی سطح ناپیوستگی با استفاده از روش دو بعدی شبیه سازی زبری ناپیوستگی (DRS) انجام و سپس از دو بعد به سه بعد توسعه داده شده است. در نهایت شبیه سازی زبری ناپیوستگی به عنوان یک بسته مجزا به برنامه کامپیوتری DFN-FRAC3D اضافه شده است. برنامه کامپیوتری DFN-FRAC3D به عنوان یکی از توانمندترین ابزار در این حوزه قادر است با استفاده از داده های برداشت شده و سپس شبیه سازی ویژ گی های ناپیوستگی، مدل بلوکی سه بعدی شبکه ناپیوستگی ها را ارایه دهد، بنابراین با اعمال دستاورد های این پژوهش در برنامه کامپیوتری یاد شده، از این پس می توان با تمامی ویژگی های هندسی ناپیوستگی را شبیه سازی کرد. برای نشان دادن نتایج حاصل از این پژوهش، خروجی برنامه کامپیوتری DFN-FRAC3D برای شرایط بدون اعمال ویژگی زبری و با اعمال آن در شبکه ناپیوستگی های مجزا مقایسه شده است.

    کلیدواژگان: DFN-FRAC3D، زبری، شبیه سازی، JRC و DRS
  • شرمین هاشمی، محمد نوع پرست*، امیر معبودی صفحات 103-114
    این مقاله، یک تحقیق بر پایه شبیه سازی دینامیک مولکولی است که به بررسی مکانیزیم جذب سدیم اولئات (NaOl) بر روی سطح 001  کانی اکسیدی و به شدت آبدوست هماتیت در محیط فلوتاسیون و تاثیر آن بر خواص ترشوندگی این کانی می پردازد. شبیه سازی های دینامیک مولکولی انجام یافته در این تحقیق، در محیط کد متن باز لمپس انجام شد. بررسی خواص ترشوندگی سطح هماتیت نیز با مقایسه ویژ گی های ترمودینامیکی دو سطح بکر و پوشش داده شده آن به وسیله کلکتور انجام گرفت. شاخص های مورد بررسی در مقایسه ترشوندگی دو سطح بکر و پوشش داده شده به وسیله کلکتور، انرژی سطح، محل قرارگیری مرکز جرم مولکول های آب، دانسیته آب در لایه های تماس و مجاور سطح و ضریب نفوذ سیال در دو سیستم بود. در مجموع نتایج حاصل از شبیه سازی ها نشان داد، سطح 001 هماتیت به دلیل چگالی بالای بار الکتریکی تجمع یافته، به شدت آبدوست بوده و تنش سطحی بالایی دارد. وجود اتم های اکسیژن در سطح هماتیت نیز سبب ایجاد سایت های تشکیل پیوند هیدروژنی بر روی سطح کانی شده و آبدوستی سطح را تشدید می کند. در مقابل، با جذب سدیم اولئات بر روی سطح هماتیت، کاهش شدید در میزان انرژی سطحی و کاهش تمایل سطح به جذب مولکول های آب مشاهده شد. همچنین، میزان تنش سطحی و بار الکتریکی تمرکز یافته بر روی سطح که سبب آبدوستی سطح می شد، تا حد زیادی کاهش یافت. همچنین، پوشش سطح به وسیله کلکتور احتمال تشکیل پیوندهای هیدروژنی مابین مولکول های آب و سطح هماتیت را از بین برد و در نهایت موجب تغییر رژیم ترشوندگی سطح کانی از آبدوست به آبگریز شد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، شبیه سازی دینامیک مولکولی، هماتیت، سدیم اولئات، رژیم ترشوندگی
|
  • D. Rajabi, S. Mirzaie, A. Arab-Amiri * Pages 1-23
    The initial model, Jacobian matrix, Frechet derivatives, and digital look-up tables are essential components in most time-domain electromagnetic (TEM) data modeling methods in layered earth. Computations of these components in the modeling process are time-consuming as their determinations need to use iterative operations. Zohdy introduced an alternative method for the rapid inversion of direct current (DC) resistivity data obtained using the Wenner and Schlumberger electrode configurations. The methodology allows for the inclusion of a flexible number of layers, which are chosen in conjunction with the initial model based on the data-derived knowledge, and avoids large and iterative calculations of Jacobian matrix and Frechet derivatives. This paper presents an endeavor to enhance the outcomes of TEM data modeling or inversion utilizing the Zohdy's technique through the elimination of the look-up tables. In this study, various synthetic models of stratified geological formations are examined using the the above-mentioned methodology. The modeling findings demonstrate robustness even when 5% and 10% noise levels are entered into the dataset. Hence, this approach can be considered as a worthy method for TEM data inversion accompanying some levels of noise in the data.
    Keywords: Electromagnetic (EM), Time-domain electromagnetic (TEM) modeling, Zohdy’s technique
  • H. Shahsavani * Pages 25-40
    With the extraction of surface minerals and the depletion of their reserves, the exploration of deeper deposits has become a pressing consideration. Among the geophysical techniques available for such exploration, magnetometry stands out. Proton magnetometers, the prevailing instruments in terrestrial magnetometry, are characterized by their high cost, high weight, and large size. Moreover, their low sampling rate necessitates prolonged and consequently costly field operations. However, the advancement of Micro Electro Mechanical System (MEMS) sensors, which are both lightweight and cost-effective and possess high sampling rates and satisfactory sensitivity, has garnered significant interest. In this research, one such MEMS sensor was deployed and employed in the examination of a small iron deposit located in Western Iran. Then, the findings from these measurements were compared to those obtained using a proton magnetometer. The comparison reveals a substantial difference in efficiency. Magnetometry with MEMS sensors over the selected deposit took approximately 8.5 hours, whereas the survey with the proton magnetometer on the same profiles spanned around 44 hours. In addition to the time savings, the application of MEMS sensors led to a remarkable reduction in operating costs, by up to fivefold. On the other hand, due to the small size of this magnetometer, by placing it in a handbag or backpack of the operator, it is possible to carry out the magnetometer survey without any problem of dealing with the opponents and to prevent the postponement of the field magnetometer operation.
    Keywords: sensor, magnetometry, MEMS, Proton
  • S. Esmaelzadeh Kalkhoran, S.S. Ghannadpour *, A. Moeini Rad, H. Jalili Pages 41-65
    Separation and mapping of alteration zones is of special importance in the exploration of porphyry copper types. In order to highlight these alteration zones, remote sensing techniques have been applied. Zafarghand region is located in the southeast of Ardestan and northeast of Isfahan. Based on the division of geological structural zones, it is located in the Central Iran zone and also in the middle part of Urmia-Dokhtar magmatic volcanic arc. In this area, there are different alteration halos, including phyllic, potassic, propylitic, argillic, and slightly siliceous. In this study, argillic, phyllic, propylitic, and clay alterations have been identified using ASTER sensor images. Moreover, LANDSAT 8 images have been employed to identify clay and iron oxide alterations. In this regard, after performing the necessary pre-processing, methods of False Color Combination (FCC), Band Ratio (BR), Least Squares-Fit (LS-Fit), Matched Filtering (MF), and Principal Combination Analysis (PCA) were applied to reveal the zones containing these alterations. Among the applied methods, the LS-Fit and MF in Aster images, as well as the BR method in both images, and the PCA method in Landsat 8 have brought good results.
    Keywords: Zafarghand, Remote Sensing, Alteration, Iron Oxide, ASTER, LANDSAT 8 Sensor
  • A. Soleimanzade, M. Yeganehfar, S. Jamshidi * Pages 67-86
    Well-testing is the analysis of reservoir and well behavior based on time. Obtaining the true value of changes in reservoir parameters plays a major role in creating an accurate and current model of the reservoir. The most crucial factor in achieving this objective is pressure, which is determined by a downhole pressure gauge. Operational issues and additional expenses are brought on by the use of pressure gauges at the well's bottom for the employer company. Surface well testing, which installs flow and pressure measurement devices at the wellhead, is another approach to well testing. The benefits of this technology include a significant cost reduction, ease of installation and data collection, easier operations, reduced risk, the ability to collect data for extended periods of time, and the ability to determine the impact of borders in large reservoirs. The difficulty of calculations and the insertion of errors as a result of the impact of well-column circumstances on the recorded data are the method's most significant issues. In this study, using Pipesim software, data obtained at the surface of a well located in a conventional undersaturated oil reservoir is converted to bottom-hole data, then analyzed, and finally, the properties of the reservoir are obtained. In comparison to the conventional well test method, the results demonstrate that the surface well test method can accurately forecast permeability, skin, productivity index, average pressure, and reservoir radius with error rates of 6.2, 17.3, 4, 7, and 13.3%, respectively.
    Keywords: Well testing, in situ pressure gauge, surface well testing, Pipesim, Two-phase flow calculation
  • E. Ameri, S.M.E. Jalali *, M.R. Rabiee, M. Noroozi Pages 87-101

    Accurate simulation of geometrical properties of fractures is an important goal in rock engineering. One of the most capable methods for simulating the random nature of geometrical properties of fractures is Discrete Fracture Network (DFN) random modelling, which presents the heterogeneous nature of fractured rock mass with statistically defined geometrical properties. Up to now, all properties of fractures such as location, shape, orientation, size (persistence), spacing, and opening of joints have been simulated and applied in 3D DFN modelling. In this research, a statistical solution based on Kernel’s non-parametric distribution is used for simulating roughness. Through this method, even those geometric properties of fractures which do not have their own specific distribution functions can be simulated. After simulating the roughness value, the roughness geometry should also be simulated in a way that evokes the roughness value. Therefore, in order to simulate the surface of fractures in this research, the DRS method is applied in 2D and then, developed into 3D. At the end, simulation of discontinuity’s roughness is added as a separate package to DFN-FRAC3D computer program. DFN-FRAC3D computer program, as one of the most capable tools in this field, is able to develop a 3D fracture network block model by using the surveyed data and then simulating geometrical properties of the fracture; thus, by applying the results of this research in this compute software, all geometrical properties of fractures can be simulated. Finally, in order to explain the results of this research, outcomes of DFN-FRAC3D computer program for both with and without applying the roughness property on DFN are compared.

    Keywords: DFN-FRAC3D, roughness, Simulation, JRC, DRS
  • Sh. Hashemi, M. Noaparast *, A. Mabudi Pages 103-114
    This article reports on a molecular dynamics simulation-based research that investigates the adsorption of sodium oleate (NaOl) on the of the highly hydrophilic 001 hematite surface in froth flotation and its effect on the mineral's wettability properties. The molecular dynamics simulation was conducted using LAMMPS. The wettability properties were evaluated by comparing the thermodynamic characteristics of two surfaces, one net and the other coated by the collector. Surface energy, center of mass location of water molecules, water density in contact layers and adjacent to the surface, and fluid permeability coefficient were used as indicators of wettability. The simulation results showed that the 001 surface of hematite is highly hydrophilic due to strong electrostatic interactions and feasible hydrogen bond formation sites. However, with the adsorption of the collector, the surface became hydrophobic due to a sharp decrease in surface tension, reduction of intermolecular interactions, and loss of hydrogen bond formation sites. The results confirm that the selective absorption of the collector on the hematite surface enables its floatability.
    Keywords: Adsorption, molecular dynamics simulation, Hematite, Sodium oleate, wettability