هدف هر عملیات حفاری، حفاری کردن در زمان کوتاه و یا هزینه کمتر همراه با ایمنی در عملیات است. مفهوم زمان برای هر عملیات حفاری را می توان با نرخ نفوذ مته (rop) بیان کرد. پارامترهای زیادی بر روی سرعت حفاری تأثیر دارند که در صورت یافتن ارتباط بین این پارامتر ها و سرعت حفاری می توان به مدلی جهت بهینه سازی عملیات حفاری دست پیدا کرد. در حوضه زاگرس جنوبی سازندها تا عمق 3000 متری دارای شکستگی و تخلخل فراوان هستند و به علت هرزروی فراوان گل، حفاری با هوا و کف انجام می گیرد. در این مطالعه هدف اصلی بر این است تا رابطه بین پارامترهای مکانیکی (وزن روی مته، سرعت دوران مته)، پارامترهای هیدرولیکی (دبی هوای تزریقی و سیال تزریقی به همراه مواد کف زا) و پارامتر های محیطی (سختی سازند و عمق) در حفاری با کف برای پیش بینی و رسیدن به بیشترین سرعت حفاری بدست آید. جهت رسیدن به هدف از داده های 2 حلقه چاه (شماره 6 و 10) میدان شانول واقع در حوضه زاگرس جنوبی استفاده شده است. نرخ بهینه هوای تزریقی برای حفاری با کف و هوا جهت کاهش مشکلات با استفاده از نرم افزار هیدرولیک حفاری با هوا محاسبه شد که در این راستا میزان بهینه حجم تزریقی هوا برای حفاری با کف بین 1000 تا cfm 2000 بدست آمد. در ادامه از توانمندیهای شبکه عصبی برای ایجاد مدلی جهت پیش بینی سرعت حفاری با داشتن پارامترهای مختلف استفاده شد و مشاهده گردید که مدل ارائه شده دارای دقت و برازش قابل قبول بر داده ها است. سپس از این مدل در طراحی آزمایشات جهت پیش بینی سرعت حفاری برای حالت های گوناگون طراحی شده در نرم افزار minitab و ایجاد رابطه ساده تر بین پارامتر های تاثیر گذار با نرخ نفوذ مته استفاده شد. در نهایت تأثیر پارامترهای حفاری با کف بر روی سرعت حفاری در حفره های 26، 5/17 و 25/12 اینچی در دو چاه مورد مطالعه بررسی و مشخص شد که سرعت چرخش مته و عمق بیشترین وکمترین تاثیر را بر سرعت حفاری دارند. همچنین بهترین ترکیب پارامتر های قابل کنترل برای بهینه سازی سرعت حفاری تعیین گردید و با توجه به ترکیب حالات مختلف مشاهده شد که با افزایش عمق چنانچه از وزن روی مته و سرعت چرخش مته کمتری استفاده گردد با افزایش پارامتر های هیدرولیکی می توان به بیشترین سرعت حفاری دست یافت.

حفاری با کف یکی از زیر شاخه های حفاری زیر تعادلی است که دارای مزایای زیادی در بسیاری از عملیات حفاری می باشد. اطلاع از هیدرولیک و انتقال خرده های حفاری (تمیزکاری چاه) توسط سیال کف یکی از مهم ترین عوامل موثر در هزینه، زمان و کیفیت حفاری چاه برای تولید نفت و گاز می باشد. هدف این مطالعه، تحقیق و تحلیل کارایی تمیزکاری سیال حفاری کف در چاه های شیب دار با استفاده از روش های هوشمند، آماری و دینامیک سیالات محاسباتی می باشد که در مطالعات دیگر صورت نگرفته است. پارامترهای رئولوژیکی سیالات حفاری غیرنیوتنی بنتونیتی و سیال کف، با استفاده از الگوریتم ژنتیک با درجه اطمینان بالایی تعیین گردید. با طراحی شبکه عصبی مصنوعی، سرعت سقوط ذرات در سیالات نیوتنی و غیرنیوتنی تخمین زده شد. مقادیر r و rms حاصل از پیش بینی در داده های آموزش برابر با 997/0 و 021/0 و برای داده های آزمون برابر با 974/0 و 072/0 می باشند. همچنین کارایی انتقال خرده ها توسط کف در فضای حلقوی افقی پیش بینی گردید. مقادیر r و rms در داده های آموزش برابر با 993/0 و 807/0 و برای داده های آزمون برابر با 914/0 و 9/1 حاصل گردید. بعلاوه، کارایی انتقال خرده ها با استفاده از روش رگرسیون خطی چند متغیره، پیش بینی گردید و مقادیر r برای دو سری داده آموزش و تست برابر با 91/0 و 84/0 می باشد. مدل سازی دینامیک سیالات محاسباتی، توسط نرم افزار فلوئنت برای دو حالت جریان سیال کف و انتقال خرده ها با کف انجام پذیرفت. مقایسه نتایج روش عددی با نتایج آزمایشگاهی برای جریان کف، خطای نسبی کمتر از 11% را نشان داد. مقایسه نتایج با مقادیر آزمایشگاهی برای انتقال خرده ها، خطای نسبی کمتر از 8% نشان می دهد. با توجه به نتایج حاصله، مدل رئولوژیکی قانون توان در شبیه سازی عددی انتقال خرده ها در حالت فضای حلقوی شیب دار نتایج دقیق تری ارائه می دهد. با توجه به نتایج حاصل در این مطالعه، روش های شبکه عصبی و دینامیک سیالات محاسباتی با قابلیت اطمینان خوبی، می توانند در مدل سازی انتقال خرده ها بکار روند.

در این پایان نامه به مطالعه توزیع فضایی کیفیت آب زیرزمینی با استفاده از روش تحلیل فاکتوری r مد و شبکه عصبی مصنوعی در آبخوان دشت گناباد طی سال های 85 الی 92 پرداخته شده است.