فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 23 (تابستان 1399)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 23 (تابستان 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/07/21
  • تعداد عناوین: 11
|
  • حسین مهدیان فر* صفحات 1-16

    تمایز زون های کانی زایی فرسایش یافته از مناطق کانی سازی پنهان یکی از چالش های مهم در اکتشاف ذخایر معدنی است. روش زونالیته ژیوشیمیایی و مدل های آلتراسیونی روش های سنتی هستند که به منظور اکتشاف ذخایر عمیق به ویژه کانی سازی های مس پورفیری و طلای رگه ای مورد استفاده قرار می گیرند. در این مطالعه ابتدا با استفاده از روش فرکتالی عیار-مساحت حد آستانه آنومالی را برای عناصر موثر در محاسبه شاخص های زونالیته در منطقه تنورچه مورد استفاده قرار گرفته است و در ادامه 4 شاخص مهم زونالیته بر روی داده های ژیوشیمیایی مورد استفاده قرار گرفته است. علاوه بر این روش های سنتی، با استفاده از تحلیل داده های ژیوشیمیایی در حوزه فرکانس نیز می توان به اطلاعات مفیدی در این زمینه دست یافت. با تحلیل آنومالی های فرکانسی در روش ضرایب فرکانسی عناصر می توان در خصوص ذخایر عمیق و زون های فرسایش یافته اظهار نظر نمود. در این مطالعه پتانسیل کانی سازی عمیق در یکی از بخش های منطقه کانی سازی مس و طلای کاشمر با استفاده از روش ضرایب فرکانسی عناصر مورد بررسی قرار گرفته و نتایج به دست آمده با روش زونالیته و اطلاعات گمانه های اکتشافی عمیق مورد مقایسه قرار گرفته است. روش ضرایب فرکانسی عناصر عدم وجود زون کانی سازی قابل توجه در عمق به ویژه برای عنصر مس را نشان می دهد. نتایج روش ضرایب فرکانسی عناصر بر خلاف روش زونالیته به خوبی به وسیله نتایج حفاری های عمیق مورد تایید قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: آنومالی فرکانسی، تبدیل فوریه، کانی سازی پنهان، زون فرسایش یافته، روش فرکتال
  • آزاده حسینی، محمدحسین صابری*، بهمن زارع نژاد صفحات 17-29

    روش های ژیوفیزیکی و حفر چاه های اکتشافی در مراحل اولیه مطالعات اکتشاف منابع هیدروکربنی روش های پر هزینه ای محسوب می شوند. از این رو می توان با استفاده از روش های ژیوشیمی آلی وجود منابع هیدروکربنی در منطقه ای همانند کویر خوریان واقع در جنوب سمنان را مورد تحلیل و بررسی قرار داد. فعالیت های اکتشافی این منطقه در سال 1306 توسط روس ها برای جست و جوی منابع هیدروکربنی آغاز شده است. در مطالعه حاضر تعداد 15 نمونه از خاک های سطحی به عمق 1 تا 2 متر از این منطقه گرفته شده است. نمونه های سطحی گرفته شده تحت آنالیز پیرولیز راک- اول قرار گرفته است که در این آنالیز نتایج به دست آمده از پیک S1، حضور هیدروکربن آزاد را در نمونه های خاک بیان می کند. همچنین آنالیزهای پراش پرتو ایکس و تعیین میزان pH خاک منطقه نیز به عنوان روش های ژیوشیمی سطحی انجام گرفته است. وجود آلتراسیون های محیطی در ناحیه مورد مطالعه سبب شده است تا برای پی جویی بیشتر، آنالیزهای ایزوتوپ سولفور و بررسی وجود یون آهن در این منطقه انجام گیرد. نتایج بررسی این مطالعات حاکی از حضور هیدروکربن های مهاجرت یافته به سطح زمین است، که باعث توسعه تراوشات هیدروکربنی در این منطقه شده است. این موضوع در کنار وجود سیستم هیدروکربنی قم در ایران مرکزی می تواند مبین وجود ذخایر هیدروکربنی در این منطقه باشد.

    کلیدواژگان: ژئوشیمی سطحی، تراوشات هیدروکربنی، کویر خوریان، ایزوتوپ سولفور، پیرولیز راک اول
  • حمید صیفی*، بهزاد تخم چی، علی مرادزاده صفحات 31-52

    با به کارگیری مدل های فیزیک سنگی، شناسایی هرچه دقیق تر مخزن هیدروکربوری امکان پذیر است و به دنبال آن مخاطره اکتشاف و تولید نفت و گاز به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. در مطالعه حاضر، سه مدل فیزیک سنگ خود سازگار-گاسمن، شو-پاین و شو-وایت در یک مخزن کربناته نفتی در جنوب غربی ایران در دو چاه هدف مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از روش های ترکیب اطلاعات انتگرال فازی سوگنو و وزن دهی افزایشی ساده، دو مدل ترکیبی مختص مخزن مورد مطالعه، تهیه و ارایه گردیدند. سرعت موج طولی و برشی با کمک نگارهای چاهی و نوع حفرات حاصل از مقاطع نازک و سی تی اسکن در مخزن مورد مطالعه برآورد و از لحاظ کمی و کیفی مقایسه گردید. نتایج نشان داد که خطای نسبی در تخمین سرعت موج برشی در چاه A و B به ترتیب از 21 درصد به 4 درصد و از 24 درصد به 5/4 درصد رسید. همچنین خطای نسبی در تخمین سرعت موج طولی در چاه های مورد مطالعه از 14 به 5/2 درصد در چاه A و از 21 به 2 درصد در چاه B کاهش یافت. همچنین در بین سه مدل موجود نتایج برآورد شو-وایت و سوگنو در تخمین سرعت های طولی و برشی در چاه A به ترتیب از کمترین(79 و 81) و بیشترین ضریب همبستگی (99 و 98) با داده واقعی برخوردار بودند. در واقع نتایج به دست آمده از سه مدل فیزیک سنگی و مدل های ترکیبی بیانگرآن است که مدل ترکیب شده با روش سوگنو بهترین برآورد را ارایه نموده است.

    کلیدواژگان: ترکیب اطلاعات، سرعت موج طولی و برشی، مدل خود سازگار-گاسمن، مدل شو-پاین، مدل شو-وایت، مدل وزن دهی افزایشی ساده و مخازن کربناته
  • ندا اسدی آقبلاغی، علیرضا شفیعی* صفحات 53-63

    یکی از پیشرفته ترین روش های برش مواد، برش باجت آب است. که به دلیل مزایای آن نسبت به سایر روش های برش در سال های اخیر کاربرد گسترده ای داشته است. برش با جت آب زیر مجموعه ای از مسایل اندرکنش سیال و سازه است که در آن جریان آب به مرز های سنگ نیرو وارد کرده و این نیرو باعث تغییر شکل سنگ در ناحیه برخورد می شود. برای بررسی دقیق این مسئله شرایط مرزی آب و سنگ باید کوپل شوند تا بتوان رفتار صحیح ناحیه برخورد را بدست آورد که مهم ترین و پیچیده ترین بخش شبیه سازی به روش های تیوری، تجربی و عددی است. در این تحقیق از روش هیدرودینامیک ذرات هموار که روشی عددی، ذره ای ،لاگرانژی و بدون شبکه است برای تحلیل رفتار آب و گرانیت استفاده شده است. بدین منظور ابتدا معادلات حاکم بر مسئله با استفاده از این روش گسسته سازی شده و به کمک الگوریتم محاسباتی پیش بینی تصحیح، برنامه به زبان فرترن کدنویسی شده است. با استفاده از الگوریتم بیان شده ، برخورد دوبعدی جت آب و سنگ و رفتار شکست سنگ شبیه سازی شده است. با این روش می توان عمق و پهنای برش در سرعت های مختلف جت آب و سرعت بهینه برش سنگ را تعیین کرد. نتایج حاصل از شبیه سازی دارای دقت قابل قبولی در مقایسه با نتایج تجربی است و نشان می دهد که روش هیدرودینامیک ذرات هموار را می توان به عنوان یک روش مناسب برای تحلیل برش سنگ با جت آب استفاده کرد.

    کلیدواژگان: جت آب، روش هیدرودینامیک ذرات هموار، عمق برش، پهنای برش، سنگ ترد
  • گلناز جوزانی کهن*، علیرضا سیفان صفحات 65-77

    تجزیه و تحلیل خوشه ای داده های پتروفیزیکی به عنوان روشی خودکار و سریع برای تعیین گروه های سنگی موجود در مخازن ماسه سنگی به کار می رود و از این رو در مطالعات تعیین کیفیت مخازن به عنوان یک روش کاربردی مورد استفاده قرار می گیرد. انتخاب نگار های مناسب با توجه به نوع محیط مورد مطالعه، اهمیت ویژه ای در فرآیند خوشه بندی، تعیین سنگ شناسی و نتیجه گیری در مورد کیفیت مخزن می یابد. در این پژوهش به منظور شناسایی و تعیین موثرترین نگار ها در روش خوشه بندی دو مرحله ای و میانگین k، با استفاده از آنالیز حساسیت از میان کل نگار های رانده شده در یک مخزن آواری در شمال شرق کشور یعنی نگارهای GR, LLD, LLS, MSFL, DT, URAN, THOR, POTA, CALI, NPHI, RHOB پنج نگار GR, LLD, LLS, NPHI, RHOB را به عنوان موثرترین نگارها در خوشه بندی دو مرحله ای در این سازند معرفی نمود. نگارهای حاصل از کاربرد روش دو مرحله ای، همخوانی قابل قبولی با خروجی های روش میانگین k نشان داد. هر دو روش خوشه بندی، تطابق قابل قبولی با روش های تعیین سنگ شناسی با استفاده از تلفیق نگارهای پتروفیزیکی و کانی شناسی به روش پراش پرتوی ایکس (XRD) نشان دادند. براساس نتایج خوشه بندی، سازند ماسه سنگی مورد مطالعه به ضخامت 222 متر به سه گروه سنگ شناسی شامل ماسه کربناتی-انیدریتی، ماسه شیلی و ماسه تمیز به ترتیب با ضخامت های 4/44، 26/73 و 34/104 متر تشخیص داده شد که در این میان کیفیت مخزنی ماسه تمیز با توجه به میانگین تخلخل در این بخش از سایر زیربخش ها مناسب تر است.

    کلیدواژگان: داده های چاه پیمایی، خوشه بندی، سنگ شناسی
  • احسان حسینی*، صادق براتی بلداجی صفحات 79-89

    سازند سرگلو با سن ژوراسیک میانی در جنوب غرب ایران، شامل شیل های خاکستری و آهک های رسی نازک لایه است. خصوصیات سنگ شناسی، پتروفیزیکی و ژیوشیمیایی، این سازند را به عنوان یک سنگ مادر محتمل در جنوب غرب ایران مطرح می کند. پژوهش حاضر به بررسی توان هیدروکربن زایی سازند سرگلو و چگونگی توزیع کمیت، کیفیت و بلوغ مواد آلی آن در نواحی لرستان، دشت آبادان، فروافتادگی دزفول و شمال غرب خلیج فارس می پردازد. بدین منظور، اطلاعات پیرولیز راک اول 365 نمونه به همراه انعکاس ویترینایت 31 نمونه از 16 میدان و رخنمون مختلف مورد ارزیابی ژیوشیمیایی قرار گرفت. پارامترهای ژیوشیمیایی، توان هیدروکربن زایی بسیار خوبی را برای سازند سرگلو در گذشته و اکنون در نواحی مختلف منطقه مورد مطالعه بیان می کنند. بالاترین کربن آلی کل و شاخص هیدروژن مربوط به شرق حوضه لرستان است و به سمت غرب حوضه لرستان و جنوب منطقه مورد مطالعه از این مقادیر کاسته می شود. این روند دقیقا عکس روند بلوغ این سازند در منطقه مورد مطالعه است. سازند سرگلو در قسمت شرقی حوضه لرستان نابالغ یا در اوایل بلوغ است و به سمت غرب و جنوب غرب بلوغ افزایش یافته است. این سازند در غرب حوضه لرستان در اواخر پنجره نفتی یا اوایل پنجره گازی، و در فروافتادگی دزفول و دشت آبادان، در اوج یا اواخر پنجره نفتی قرار دارد.

    کلیدواژگان: انعکاس ویترینایت، پتانسیل هیدروکربن زایی، پیرولیز راک اول، سازند سرگلو، سنگ مادر
  • محسن آقایی، رضا دهقان*، علی اکبر دهقان، حجت نادری صفحات 91-106

    جداکننده های دو مرحله ای گریز از مرکز، جدیدترین نسل جداکننده های ثقلی مورد استفاده در پرعیارسازی و جدایش مواد معدنی هستند. رفتار و الگوی جریان در این جداکننده ها بسیار پیچیده است. یکی از پارامترهای کلیدی موثر بر عملکرد و کارایی جداکننده های دو مرحله ای گریز از مرکز، گرانروی سیال ورودی به جداکننده است. در این مطالعه، به منظور بررسی اثر گرانروی و چگالی سیال بر عملکرد و میدان جریان داخل یک جداکننده دو مرحله ای گریز از مرکز، از رویکرد دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و مدل فاز مجزا (DPM) استفاده شد. به همین منظور، مدل های حجم سیال و تنش رینولدز به ترتیب برای شناسایی سطح اشتراک بین هسته هوا و سیال ورودی و آشفتگی مورد استفاده قرار گرفت. با افزایش گرانروی و چگالی سیال، سرعت مماسی داخل جداکننده و حجم هسته هوا کاهش می یابد که منجر به کاهش کارآیی جدایش می شود. همچنین به دلیل افزایش مقاومت سیال، بازیابی واسطه در جریان شناور افزایش می یابد. با افزایش گرانروی سیال از 3-10×1 به 3-10×09/3 پاسکال ثانیه، مقدار بازیابی واسطه در مراحل اول و دوم جداکننده به ترتیب 56 و 24 درصد افزایش می یابد، حجم هسته هوا به ترتیب 39 و 30 درصد کاهش می یابد و خطای احتمال (Ep) نیز به ترتیب 98 و 131 درصد افزایش می یابد. افزایش سهم ذرات راه یافته به محصول میانی و نیز کاهش دقت جدایش در اثر افزایش گرانروی سیال از نتایج برجسته تحقیق حاضر بود که با استفاده از ردیابی ذرات فاز گسسته مشاهده شد.

    کلیدواژگان: جداکننده دو مرحله ای گریز از مرکز، مدل تنش رینولدر، هسته هوا، دینامیک سیالات محاسباتی، مدل فاز مجزا
  • محمد کمیلیان*، امید سعیدی، مهدی رهبر صفحات 107-132

    ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری در سازندهای دارای شکستگی یکی از مسایل عمده در حفاری های عمیق است. بررسی اثر حضور شکستگی ها بر مکانیزم های ناپایداری چاه و هرزروی سیال حفاری اهمیت ویژه ای در تعیین یک الگوی حفاری کارآمد دارد. در این مقاله به منظور ارزیابی پایداری چاه قایم و همچنین بررسی هرزروی سیال حفاری، شبیه سازی سه بعدی یک چاه در یکی از میدان های نفتی خلیج فارس ارایه شده است. شبیه سازی شرایط هیدرومکانیکی این چاه و پیاده سازی شکستگی های منطقه به ترتیب با استفاده از روش المان مجزا و شبکه شکستگی های مجزا انجام شده است. به منظور اعتبارسنجی مدل ارزیابی پایداری، از معیار بیشترین جابجایی مجاز، میانگین شعاع زون شکست پلاستیک و لاگ کالیپر، استفاده شده است. ارزیابی پایداری اولیه مدل نشان داد که در عمق منتسب به سازند کژدمی، چاه در یک وضعیت ناپایدار قرار دارد. به منظور بررسی مکانیزم های هیدرومکانیکی چاه در سازند دارای شکستگی، تزریق سیال حفاری با گرانروی 08/1 سانتی پوآز و نرخ 25 بشکه بر ساعت انجام شد. لغزش در امتداد شکستگی ها، جابجایی برشی و حجم سیال هرزروی به عنوان پارامترهای موردبررسی تعیین شده است. اثر نسبت تنش های برجا () بر وضعیت پایداری و هرزروی سیال حفاری در امتداد شکستگی ها برای شش سناریو متفاوت بررسی شد. با افزایش نسبت تنش های برجا و در حالت ناهمسانگرد (2 =)، جابجایی برشی و لغزش در امتداد ناپیوستگی افزایش یافت. در این حالت برای نرخ تزریق سیال حفاری 25 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی ها کاهش پیدا می کند. بررسی پارامتری مدل برای پنج نرخ تزریق متفاوت از 5 تا 25 بشکه بر ساعت نشان داد که برای نسبت تنش های (06/1 =)، گسترش سیال در محدوده شکستگی ها بیشتر خواهد شد. همچنین شکست های کششی و جابجایی برشی در نرخ های تزریق پایین، کاهش یافت. برای نرخ تزریق 5 بشکه بر ساعت، فشار سیال در امتداد شکستگی در مقایسه با سایر نرخ های تزریق، بیشتر خواهد بود. این مسئله بر اساس کاهش جابجایی برشی در نرخ های تزریق سیال پایین تر و گسترش کمتر سیال در فضای بین شکستگی ها است.

    کلیدواژگان: تنش های برجا، هرزروی سیال، پایداری چاه، روش المان مجزا، شبکه ناپیوستگی های مجزا، مدلسازی هیدرومکانیکی
  • فرزاد ستوده، محمد عطایی*، رضا خالوکاکایی صفحات 133-143

    برنامه ریزی تولید، مهم ترین و تاثیرگذارترین موضوع در طراحی و ارزیابی اقتصادی معادن روباز و زیرزمینی است. هدف از برنامه ریزی تولید معادن، زمان بندی و تعیین توالی فعالیت های معدنکاری با در نظر گرفتن محدودیت های فنی و استخراجی به منظور دستیابی به یکی از اهداف بیشینه سازی سود یا ارزش خالص فعلی (NPV)، میزان استخراج کانسنگ از ذخیره و عمر معدن است. بهینه سازی برنامه ریزی تولید معادن زیرزمینی که برای تعیین توالی کارگاه های استخراج به کار می رود، به دلیل پیچیده بودن تصمیم گیری ها و تعامل بین محدودیت های موجود، کاری دشوار است. از آنجا که تکنیک های برنامه ریزی ریاضی قادر به حل مسایل پیچیده و چند محدودیتی هستند، می تواند برای اهداف بهینه سازی به کار گرفته شوند. در این پژوهش، پس از پرداختن به مطالعات پیشین در رابطه با طراحی محدوده و برنامه ریزی تولید معادن زیرزمینی، به توضیح گام به گام مدل ارایه شده مبتنی بر برنامه ریزی عدد صحیح برای بهینه سازی برنامه ریزی تولید، پرداخته شده است. برای اعتبار سنجی مدل ساخته شده، مثالی در نظر گرفته شده است. بدین صورت که، ابتدا، توالی استخراج کارگاه ها با استفاده از رویکرد دستی/ معمولی و سپس، با استفاده از مدل ریاضی بسط داده شده در نرم افزار GAMS/CPLEX، انجام شده است. ارزش خالص فعلی (NPV) به دست آمده از برنامه ریزی تولید دستی برابر 211/8 میلیون دلار و با استفاده از مدل ریاضی برابر 331/8 است. به بیان دیگر ارزش خالص فعلی در رویکرد مبتنی بر برنامه ریزی ریاضی 46/1 درصد بیشتر از رویکرد دستی و معمولی بوده است که حاکی از قدرت برنامه ریزی ریاضی در حل مسایل چند محدودیتی است.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی تولید، بهینه سازی، معدنکاری زیرزمینی، برنامه ریزی عدد صحیح، ارزش خالص فعلی (NPV)
  • حمید گرانیان* صفحات 145-158

    تجزیه نمونه های ژیوشیمیایی برای چندین عنصر و مرتبط بودن موقعیت و وسعت محدوده کانی زایی در یک منطقه اکتشافی با عناصر اصلی، ردیاب و نشانه، باعث برتری تعیین آنومالی مرکب (آنومالی چند عنصره) بر تک عنصره می شود. هدف این پژوهش معرفی روش های رتبه بندی برای تعیین آنومالی های ژیوشیمیایی مرکب است. برای این منظور از سه روش رتبه بندی آنالیز ویژگی، VIKOR و FDAHP-VIKOR و 365 نمونه ژیوشیمیایی برداشت شده در کانسار نقره- طلای اپی ترمال چاه زرد استفاده شده است. رتبه بندی داده ها در دو مد R و Q انجام شده است. نتایج رتبه بندی در مد R نشان دهنده معیار As به عنوان با اهمیت ترین عنصر مرتبط با کانی زایی و عناصر Au، Ag و Sb در جایگاه های بعدی در منطقه مورد مطالعه است. همچنین رتبه بندی نمونه های ژیوشیمیایی نشان می دهد که آنومالی به دست آمده از هر سه روش رتبه بندی مشابه آنومالی های تجمعی هستند. نتیجه به دست آمده با الگوریتم FDAHP-VIKOR به دلیل مطابقت موقعیت و وسعت محدوده آنومالی رتبه بندی با عناصر اصلی کانی زایی یعنی طلا و نقره و حد وسط بودن وسعت این محدوده نسبت به دو روش دیگر رتبه بندی به عنوان محدوده مستعد کانی زایی معرفی می گردد. محدوده ای به وسعت 42/0 کیلومتر مربع برای طراحی شبکه حفاری گمانه در فاز اکتشافی تفصیلی و محدوده ای کوچک تر داخل آن با وسعت 10/0 کیلومتر مربع برای طراحی شبکه حفاری چگال تر پیشنهاد می شود. بنابراین روش های رتبه بندی را می توان به عنوان روشی جدید برای تعیین آنومالی های مرکب معرفی کرد.

    کلیدواژگان: : آنالیز ویژگی، روش VIKOR، روش FDAHP-VIKOR، نقشه پتانسیل کانی زایی، کانسار چاه زرد
  • جمال الدین بنی عامریان، محمد رداد*، مهدی محمدی ویژه صفحات 159-171

    در این مقاله روش واهمامیخت اویلر تعمیم یافته برای تفسیر بی‏هنجاری‏های مغناطیسی و گرانی مطالعه و بررسی می‏شود. این روش با رفع برخی محدودیت‏های روش متداول واهمامیخت اویلر برای تخمین هم زمان و خودکار عمق، شاخص ساختاری و موقعیت افقی چشمه‏های میدان پتانسیل به‏ کار می‏رود. مهم ترین محدودیت روش واهمامیخت اویلر، وابستگی غیرخطی شاخص ساختاری و میدان زمینه است که در نتیجه برآورد هم زمان این دو مولفه را غیرممکن می‏سازد. به همین دلیل برای حل این معادله ابتدا یک مقدار پیش فرض برای شاخص ساختاری در نظرگرفته شده و نتایج به دست آمده با توجه به معیارهای مختلف ارزیابی می‏شوند. شاخص ساختاری اشتباه، نتایج نهایی را تحت تاثیر قرار می‏دهد. در معادلات تعمیم یافته، معادله دیفرانسیل اویلر برای تبدیل هیلبرت میدان و مشتق‏های آن حل می‏شود. از آنجایی که تبدیل هیلبرت مقادیر ثابت صفر است، وابستگی خطی شاخص ساختاری و میدان زمینه حذف و در نتیجه محاسبه خودکار شاخص ساختاری ممکن می‏شود. از طرفی چون تبدیل هیلبرت دارای دو مولفه x و y است، تعداد معادلات در هر نقطه و در نتیجه اعتبار جواب آنها افزایش می یابد. در این مقاله ابتدا تیوری روش واهمامیخت اویلر تعمیم‏یافته به طور مفصل شرح داده می‏شود، سپس بی‏هنجاری مغناطیسی تولید شده توسط 18 کره مغناطیسی (دوقطبی مغناطیسی) با ویژگی‏های متفاوت با استفاده از این روش مطالعه می‏شود. در نهایت از این روش برای تفسیر بی‏هنجاری بوگر گرانی منطقه ای در استان کبک کشور کانادا و بی‏هنجاری مغناطیسی تولید شده توسط سنگ‏های آذرین در محدوده‏ شهرستان انار واقع در استان کرمان استفاده خواهد شد.

    کلیدواژگان: بی‏ هنجاری گرانی، بی‏ هنجاری مغناطیسی، تخمین عمق، شاخص ساختاری، واهمامیخت اویلر تعمیم ‏یافته
|
  • Hossein Mahdiyanfar * Pages 1-16

    Identification of deep ore deposits is one of important subjects in exploration field. Discrimination of dispersed mineralization zones and blind mineralization area is an important challenge in exploration of mineral deposits. Geochemical Zonality method and alteration models are traditional method that utilized for exploration of deep ore deposits specially Cu porphyry and Au veiny deposits. In this study, the anomaly thresholds have been determined using the fractal method for calculating the Zonality indexes in Tanurcheh area and then 4 important Zonality indexes have been used. In addition to these traditional methods, suitable information in this field can be achieved using interpretation of geochemical data in frequency domain. The situation of deep deposits and dispersed zones can be surveyed using interpretation of frequency anomaly in frequency coefficients of elements method. In this study, the potential of deep mineralization in one part of Kashmar Au and Cu mineralization area has been surveyed by frequency coefficients of elements method and obtained results have been compared to Zonality method and information of deep exploratory boreholes. The results of frequency coefficients method have properly been confirmed using the results of deep drillings unlike Zonality method.

    Keywords: Frequency anomaly, Fourier transform, Blind Mineralization, dispersed zone, fractal method
  • Azadeh Hosseini, Mohammad Hossein Saberi *, Bahman Zare Nejad Pages 17-29

    In the first stages of study exploration of hydrocarbon resources, geophysical methods and exploration well drilling are considered costly. Therefore, using of organic geochemical methods, it is possible to analyze the hydrocarbon resources in the region as well as Khouriyan Desert located in southern Semnan. The exploratory activities in this region have begun in 1927 by Russians to search for hydrocarbon resources. In this study, 15 samples of surface soils have been taken to a depth of 1-2 meters from this area. Surface samples taken are analyzed under the Rock-Eval pyrolysis analysis. In this analysis, the results obtained from peak S1 express the presence of free hydrocarbons in soil samples. Also, XRD analyzes and determination of soil pH in the region have been performed as surface geochemical methods. The existence of environmental alterations in the studied area has necessitated an examination of the sulfur isotope and the presence of iron ion in this region. The results of this study indicate the presence of migrated hydrocarbons on the ground, which has led to the development of hydrocarbon contaminants in this area. This issue, coupled with the existence of a hydrocarbon system of lower red, Qom and upper red, can indicate the presence of hydrocarbon reserves in this area.

    Keywords: Surface geochemistry, Hydrocarbon seepages, Khourian desert, Sulfur isotope, Rock-Eval Pyrolysis
  • Hamid Seifi *, Behzad Tokhmechi, Ali Moradzadeh Pages 31-52

    Summary Using rock physics models, it is possible to simulate the reservoir more precisely and as a result, the risk of exploration and production of oil and gas will be reduced significantly. In this study, three models of Self-Consistent-Gassmann, Xu-Payne and Xu-White model was investigated in a two wells in a carbonate reservoir in southwest of Iran. Then, two fused model was proposed to improve the accuracy and improve the efficiency by using the Sugeno fuzzy integral fusion method and Simple Additive Weighting (SAW) Model, respectively. The compressional wave velocity and shear wave velocity were estimated using 5 mentioned models. The results show that in Xu-White and Sugeno fuzzy integral models, the estimation of compressional and shear velocity in well A have the lowest (79 and 81) and the highest correlation coefficient (99 and 98) with real data, respectively. This indicate that the Sugeno fused model is the best estimate. Introduction Since the seismic reservoir characterization have a very important role in all stages of exploration up to the development and production of hydrocarbon reservoirs, it is important to identify the relationship between reservoir properties and their elastic behavior, using rock physics model. In order to improve the rock physics models, researchers proposed different methods, which in this study Sugeno fuzzy integral fusion method has been used. Methodology and Approaches The study of the elastic properties of rock physics on carbonate rock was carried out through of Self-Consistent-Gassmann, Xu-Payne and Xu-White rock physics models. All these models were built to derive optimal elastic properties to obtain reliable estimates of compressional wave velocity, shear wave velocity. The main step consisted of modeling each of the seismic rock properties over a specified porosity, pore space system and hydrocarbon type. At the end, these two models are fused by the Sugeno fuzzy integral fusion model and SAW model. All the models have been evaluated by measured (observed) data. Results and Conclusions Three models of Self-Consistent-Gassmann, Xu-Payne and Xu-White rock physics were evaluated and compared using petrophysical and geological data, in a carbonate reservoir of an Iranian oil field. By examining the results of compressional and shear wave velocity estimation using two fusion methods (SAW and Sugeno) and three models of rock physics, it is determined that the methods and models used for the studied carbonate reservoir have given a satisfactory result, but the Sugeno fusion model has improved the results. The reason for this could be related to the use of optimization algorithms in the Sugeno.

    Keywords: Data Fusion, Self Consistent -Gassmann Model, Shear, Compressional Wave Velocity, Simple Additive Weighting Model, Xu-Payne Model, Xu-White Model
  • NEDA ASADI, Alireza Shafiei * Pages 53-63

    One of the most advanced methods of cutting materials is water jet cutting. Due to its advantages over other cutting methods, it has been widely used in recent years. Cutting with a water jet is a subset of fluid and structure interaction issues in which water flows into the boundaries of the rock, and this changes the shape of the rock in the impact area. In order to examine this issue accurately, the boundary conditions of water and rock must be coupled in order to obtain the correct behavior of the collision area, which is the most important and complex part of simulation by theoretical, experimental and numerical methods. In this paper, the rock cutting with water jet is simulated using a smoothed particle hydrodynamics method, which is a lagrangian numerical and meshfree method. For this purpose, firstly, the governing equations for fluid and solid are discretized with the help of the predictive-correct algorithm. Then, using the algorithm based on these equations, two-dimensional collision of water jet and rock and breaking behavior of rock are simulated. With this method, the depth and width of the cut can be determined at different speeds of the water jet and the optimal cutting speed of the stone is obtained. The results of the simulation have acceptable accuracy compared to the experimental results and shows that the smoothed particle hydrodynamics method is a suitable method for the analysis of rock cutting with water jet.

    Keywords: Water Jet, Smoothed Particle Hydrodynamics, Depth of Cutting, Width of Cutting, Brittle Rock
  • Golnaz Jozanikohan *, Alireza Seyfan Pages 65-77

    The clustering analysis is a method for data classification based on the similarity, so that the most similar data are placed in the same cluster. The cluster analysis of petrophysical data is able to determine the quality of sandstone reservoir based on the different existing lithologies. Since the most sandstone reservoirs have different kinds of interbedded shales as well as different detrital and chemical minerals due to their sedimentation environment, they show a variety of lithologies and consequently different reservoir qualities. The determination of the most effective petrophysical logs based on the environment understudy has a significant effect on the clustering quality, lithology determination, and the reservoir quality evaluation. In this research, to determine the most effective logs in the two stage and k-means methods, the GR, LLD, LLS, MSFL, DT, URAN, THOR, POTA, CALI, NPHI, RHOB logs were chosen as the input in IBM SPSS, Statistic version 24. Based on the obtained results, the GR, LLD, LLS, NPHI, and RHOB logs are the most effective logs for two stage clustering method. This result was in agreement with the k-means method findings. Based on the clustering results, the understudy sandstone formation with a thickness of 222 meters were classified to three lithological groups of carbonate-anhydrite, shaly and clean sandstone with the thickness of 44.40, 73.26, 104.34 meters, respectively. The clean sandstone had the best quality with regards to the average porosity and permeability in compare to the other subsections.

    Keywords: Well logging Data, Clustering Method, Lithology
  • Ehsan Hosseiny *, Sadegh Barati Boldaji Pages 79-89

    Summary The Middle Jurassic Sargelu Formation consists of gray shales and argillaceous limestones in the southwestern Iran. According to lithology, petrophysical and geochemical characteristics, Sargelu is considered as a probable active source rock in the southwestern Iran. The purpose of this paper is to evaluation of hydrocarbon generation potential of Sargelu Formation and its distribution of quantity, quality and maturity in Lorestan, Abadan plain, Dezful embayment, and northwestern Persian Gulf. The evaluation is based on Rock-Eval and vitrinite reflection results of 365 samples from 16 fields and outcrops. Geochemical parameters indicate very good hydrocarbon generation potential for Sargelu during the geological time in different parts of study area. IntroductionSeveral petroleum systems are active in the southwestern Iran and different formations are considered as first or secondary source rock for them. Sargelu Formation is one of the richest source rocks for Jurassic petroleum system in the southwestern Iran and Arabian adjusting areas. Although several researches have been evaluated petroleum potential of Sargelu in the south-west of Iran, none of them study Sargelu in a regional scale. This work assesses hydrocarbon generation of Sargelu (quantity, quality and maturity) in the regional scale in the southwestern Iran and northwestern Persian Gulf. The study area is approximately 725 km long and 350 km wide. Methodology and ApproachesThis study discusses the petroleum potential of Sargelu Formation in south west of Iran, based on data collected from different studies carried out previously. 365 Rock-Eval and 31 vitrinite reflectance data from 16 fields and outcrops were uploaded and evaluated by p.IGI.3.5.1 software. Results and ConclusionApproximately 95% of the samples have a TOC content > 1%, which is consistent with good to very good source rock potential. TOC and HI vary from 0.13 to 26.42 and from 0.9 to 1168, respectively. Samples from eastern Lorestan basin (Gashoon, region 1 to 5) indicate good to very good petroleum potential with kerogen type II, while samples from Dezful embayment and Abadan plain indicate fair to good petroleum potential with kerogen type III and II/III. Moreover, samples selected from western Lorestan basin have kerogen type III/IV. The trend of maturity of Sargelu source rock in the study area is exactly in inverse relation to TOC and HI distribution indicating Sargelu in western Lorestan basin, Dezful embayment and Abadan plain generates high amount of oil and gas during geological time with increasing its maturity.

    Keywords: Vitrinite reflectance, Petroleum potential, Rock-Eval, Sargelu, Source rock
  • Mohsen Aghaei, Reza Dehghan *, Ali Akbar Dehghan, Hojat Naderi Pages 91-106

    Two-stage centrifugal separators are the most novel generation of gravity separators that are increasingly used in the beneficiation of coal and minerals. The flow pattern and behavior in these separators is very complex. In this research, computational fluid dynamics (CFD) and discrete phase model (DPM) were used to investigate the influence of medium viscosity on the flow field and on the performance of a two-stage centrifugal separator. Volume of fluid (VOF) and Reynolds stress model (RSM) were used to tack the liquid-liquid interface and turbulence modeling, respectively. With increase in the medium viscosity, the performance of the separator was decreased as a consequence of decreasing the tangential velocity, and the air volume fractions inside the separator. Moreover, a high viscosity increases the drag force and consequently the medium recovery into the float stream. Such an effect consequently increased the separation density of the separator. When the medium viscosity was changed from 1×10-3 to 3.09×10-3 Pa.s, the medium recovery of the first and the second stages of the separator were increased about 56% and 23.7 %, respectively. Ecart probable (Ep) values for the first and second stages were also increased 98% and 131%, and the air volume fractions were decreased about 38.73% and 29.35%, respectively.

    Keywords: Two-stage centrifugal separator, Reynolds stress model (RSM), Air core, Computational fluid dynamics (CFD), Discrete phase model (DPM)
  • Mohammad Komeilian *, Omid Saeidi, Mahdi Rahbar Pages 107-132

    Wellbore instability and drilling fluid loss in fracture formation is one of the main issues in deep drilling. In order to determine an efficient drilling methodology it is necessary to investigate the effect of fracture on instability and fluid loss mechanism. In this article in order to evaluation of the vertical wellbore stability and fluid loss in fracture formation, three dimensional simulation of of a wellbore in the Persian Gulf was carried out using Discrete Fracture Network (DFN) and Distinct Element Method (DEM). Validation of the model and stability analysis of wellbore was carried out using maximum allowed movement, normalized yield zone radius criteria and caliper log data. The initial analysis of the model showed that the wellbore is in an unstable state for kakhdumi formation. In order to investigate the hydromechanical mechanism in fracture formation, drilling fluid was injected by rate of 25 BPH and viscosity of 1.08 cP to the wellbore. Slip in fractures, shear displacement and the volume of fluid loss was determined as main parameters for wellbore stability analysis. The effect of in-situ stresses ratio (σ_H/σ_h ) on instability mechanism and fluid loss was carried out based on six different scenarios for in-situ stresses ratio. By increasing in-situ stresses ratio and in an anisotropic (σ_H/σ_h =2) satat, slips and shear displacement along the discontinuity increased. In this case, for 25 BPH drilling fluid flow ratio the fluid pressure decrease along the discontinuities. The parametric study for five different fluid flow ratio showed that in (σ_H/σ_h =1.06) the fluid expansion in fracture increased. Moreover, tension failure and shear displacement decreased in low fluid flow ratio. In 5 BPH fluid flow ratio, the fluid pressure in fractures decreased compared with higher fluid flow ratio. This is because of less shear displacement and fluid expansion along fracture in lower fluid flow ratio.

    Keywords: In-situ stress, Fluid loss, Wellbore stability, Distinct element method, Discrete fracture network, Hydromechanical modeling
  • Farzad Sotoudeh, Mohammad Ataei *, Reza Khaloo Kakaie Pages 133-143

    Production scheduling is the most important and influential issue in open pit and underground mining design and planning. The main purpose of mine production planning is time scheduling and determination of mine activities sequencing under some technical and extraction constraints in order to achieve one of the following goals: maximizing Net Present Value (NPV), the amount of ore extraction or mine life. Underground mine planning optimization which is used to determine the sequence of stopes extraction, is difficult due to the complexity of decision making and the interaction between existing constraints. Since, mathematical programming techniques are capable for solving complex and multi-limiting problems, they can be used for optimization purposes. In this study, after reviewing previous studies on the design and planning of underground mine production, the step by step explanation of a proposed model based on Integer Programming (IP) has been addressed. In order to validate proposed model, an example of 9 stopes was considered. First, the sequence of extraction was carried out using manual design and then using extended mathematical model in GAMS/CPLEX software. The current NPV obtained by manual production scheduling was 8.211 million dollars. While, this value for mathematical model was 8.331 million dollars. In other words, NPV value in mathematical model was 1.46% higher than manual method which indicate the power of mathematical programming for solving complex problems.

    Keywords: Production scheduling, Optimization, Underground Mining, integer programming, Net Present Value
  • Hamid Geranian * Pages 145-158

    The analysis of geochemical samples of several elements and the relevance of the location and extent of mineralization area in an exploration region with the mineralization, pathfinder and indicator elements, makes it possible to determine the composite anomaly (multi-element anomaly) on a single element. The purpose of this paper is to introduce ranking methods for the determination of composite geochemical anomalies. For this purpose, three ranking methods namely that of characteristic analysis, VIKOR and FDAHP-VIKOR methods are used. 365 geochemical samples taken in the epithermal Ag-Au Chah-Zard deposit have also been used. Ranking results in R mode indicate that As criterion is the most important element related to mineralization and Au, Ag and Sb elements take the next positions. Also, the ranking of geochemical samples show that the anomalies obtained from all three methods are similar to cumulative anomalies. The result obtained with the FDAHP-VIKOR algorithm is due to conformity of the location and extent of the anomaly area with the geochemical anomalies of the main mineralization elements, Ag and Au elements, and the median area of this range, as compared to the other two methods which is introduced as a potential mineralization area. An area of 0.42 Km2 is proposed for the design of a borehole drilling network in a detailed exploration phase and a smaller area of 0.10 Km2 within it is proposed for designing a density drilling network. Therefore, ranking methods can be introduced as a new method for determining the composite anomalies.

    Keywords: Characteristic Analysis, VIKOR Method, FDAHP-VIKOR Method, Mineral Potential Mapping, Chah-Zard Deposit
  • Jamaledin Baniamerian, Mohammad Radad *, Mehdi Mohammadi Vizheh Pages 159-171

    In this paper, the extended Euler deconvolution method is studied for interpreting magnetic and gravity anomalies. This method, overcoming some limitations of the conventional Euler deconvolution method, is utilized for simultaneous and automatic estimate of the depth, structural index and horizontal location of potential field sources. The main limitation of the conventional Euler deconvolution method is non-linear dependency of structural index and background field; hence a simultaneous estimation of these parameter is not possible. For overcoming this problem, a value of structural index is presumed and the obtained results are evaluated according to various criteria. A wrong structural index affects the final results. In the extended Euler deconvolution, the Euler differential equation is solved for Hilbert transform of the field and its derivatives. Since the Hilbert transform of a constant value is zero, the linear dependency of structural index and background filed will be removed, and therefore the automatic calculation of structural index will be possible and the presumption of structural index is not required anymore. Moreover, since Hilbert transform has two components of x and y, the number of equations to be solved at each point is increased, and consequently the solutions are more reliable. In this paper, firstly, a background theory of the extended Euler deconvolution is discussed in detail. Then the method is applied to a magnetic anomaly produced over eighteen magnetic sphere (dipole) having different magnetic properties. Finally, the method is used for interpreting a Bouguer gravity anomaly of Noranda in Quebec province of Canada and also a magnetic anomaly of an area located near Anar city of Kerman province of Iran.

    Keywords: Magnetic anomaly, Gravity anomaly, Depth estimate, Structural index, Extended Euler deconvolution