نشریه زمین شناسی مهندسی

---

پارامترهای الاستیک سنگ به دو روش دینامیکی و استاتیکی قابل اندازه­گیری هستند. در روش دینامیکی، با اندازه­گیری سرعت عبور امواج تراکمی (Vp) و برشی (Vs) در شرایط برجا و یا آزمایشگاه، ویژگی­های الاستیک دینامیکی سنگ به‌دست می­آیند. در روش استاتیکی نیز با انجام آزمایش­های تخریبی مانند مقاومت فشاری تک محوری و یا سـه محوری بر روی مغزه سنگ، پارامترهای مقاومتی و الاستیک استاتیکی اندازه­گیری می­شوند. روش­های استاتیکی نتایج واقع­بینانه­تری نسبت به روش­های دینامیکـی مـی­دهند، اما هزینه انجام آن بیش‌تر بوده و اندازه­گیری آن به نقـاط دارای مغزه سنگی محدود می­شود. متأسفانه پارامترهای دینامیکی و استاتیکی با یک‌دیگر برابر نیستند و معمولاً پارامترهای دینامیکی از پارامترهای استاتیکی متناظر خود بزرگ‌تر هستند. به‌منظور اندازه­گیری پیوسته ویژگی­های مکانیک سنگ در طول چاه، ایجاد روابط تجربی بین پارامترهای دینامیکی و استاتیکی ضروری به‌نظر می­رسد. در این پژوهش با انجام آزمایش­های مقاومت فشاری تک‌محوری و التراسونیک بر روی مغزه­های نفتی مربوط به سازندهای کربناته سروک و آسماری یکی از چاه­های نفتی جنوب غرب ایران، روابطی تجربی برای تخمین مقاومت فشاری تک‌محوره (c&sigma) و مدول یانگ استاتیکی (Es) بر اساس سرعت موج تراکمی (Vp) و مدول یانگ دینامیکی (Ed) پیشنهاد شده است که یکی از پیش­نیازهای اساسی برای تحلیل پیوسته پایداری در طول مسیر حفاری چاه­های نفت و گاز را تأمین می­کند.

---

مقاومت تک محوری و مدول الاستیسیته سنگ ها در مهندسی ژئوتکنیک، مکانیک سنگ و مهندسی زمین شناسی، جزو پارامترهای حیاتی در طراحی می باشد. بدین منظور از دو روش رگرسیون اجزا اصلی و روش هیبریدی الگوریتم بهینه سازی ذرات بر مبنای ماشین های برداری رگرسیون استفاده شده است. پارامترهای استفاده شده در این مدلسازی شامل سرعت موج فشاری، نسبت پواسون و تخلخل دینامیکی می باشد. مدل سازی بر مبنای نتایج حاصل از آزمایش مقاومت تک محوری فشاری و التراسونیک بر روی 115 نمونه سنگ آهک انجام شده است. دقت مدل های توسعه یافته با استفاده از شاخص های آماری شامل ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای مطلق مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که دقت هر دو روش در تخمین پارامترهای هدف بالا می باشد. مقدار الگوریتم بهینه سازی ذرات به منظور تعیین بهینه حالت محدودیت جعبه و حالت اپسیلون مورد استفاده قرار گرفت. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.78، 22.45 و 0.363 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.51 و 0.357 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.71، 34.23 و 0.421 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7، 34.23 و 0.43 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد تابع کرنل درجه دوم نتایج بهتری در تخمین مقاومت فشاری تک محوری و مدول الاستیسیته ارائه می کند. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت تک محوری با استفاده از تابع کرنل در ماشین های بردار پشتیبان به ترتیب 0.83، 16.98 و 0.329 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.76، 22.15 و 0.296 بدست آمده است. مقدار ضریب همبستگی، مربع متوسط خطای نرمال شده و متوسط خطای برای محموعه آموزش در مدل سازی مقاومت مدول الاستیسیته با روش رگرسیون اجزا اصلی به ترتیب 0.73، 29.11و 0.45 بدست آمد. مقادیر حاصل برای مجموعه تست در این حالت به ترتیب 0.7 ، 25.67 و 0272 بدست آمده است.مدل سازی در روش رگرسیون ماشین برداری به استفاده از چهار تابع کرنل خطی، درجه دوم، مکعبی و گوسین انجام شد. به علاوه، مقایسه نتایج حاصل از رگرسیون اجزا اصلی و ماشین برداری رگرسیون نشان می دهد که ماشین برداری رگرسیون نتایج بهتری را ارائه می نماید.