چکیده: چکیده عملیات حفاری سازند از دیدگاه زمان و هزینه در صنعت بالادستی نفت و گاز بسیار اهمیت دارد به‌طوری‌که در حفاری‌های خشکی حدود یک‌ سوم و در حفاری‌های عمیق حدود نیمی از کل زمان تکمیل چاه را به خود اختصاص می‌دهد. به‌طورکلی دو دسته پارامترهای قابل کنترل و غیرقابل کنترل در بهره‌وری عملیات حفاری سازند تأثیرگذارند که نتیجه اندرکنش آن‌ها، پارامترهای پاسخ شامل نرخ نفوذ حفاری، گشتاور روی مته، سایش مته و انرژی ویژه مکانیکی است. طی یک دهه اخیر، بهینه‌سازی پارامترهای قابل کنترل عملیات حفاری بسیار مورد توجه پژوهشگران و شرکت‌های بزرگ فعال در زمینه حفاری چاه‌های نفت و گاز بوده است. بررسی مطالعات گذشته نشان داد که توجه کمی به نقش پارامترهای ژئومکانیکی در این زمینه شده است، درحالی‌که در برخی مطالعات تأثیرگذاری پارامترهای ژئومکانیکی بر بهره‌وری عملیات حفاری سازند اثبات شده است. بنابراین تحقیق کنونی با هدف دستیابی به مقادیر بهینه‌ پارامترهای قابل کنترل حفاری با نگاه ویژه به نقش پارامترهای ژئومکانیکی انجام شده است. به این منظور از داده‌های 6 چاه واقع در یک میدان نفتی جنوب غربی ایران استفاده شده است. پس از پیش‌پردازش داده‌ها، انتخاب پارامترهای تأثیرگذار بر پارامترهای پاسخ حفاری با استفاده از الگوریتم‌های هوشمند انجام شد. بر این اساس پارامترهای ژئومکانیکی عمق، مدول الاستیک، چسبندگی، تنش افقی حداکثر، نسبت پواسون، زاویه اصطکاک داخلی و مقاومت فشاری محصور شده به همراه پارامترهای حفاری وزن روی مته، سرعت چرخش مته، نرخ جریان پمپ، قطر و ساییدگی مته برای تخمین پارامتر پاسخ حفاری شامل نرخ نفوذ حفاری، گشتاور روی مته و نرخ سایش مته انتخاب شدند. در ادامه الگوریتم‌های مختلفی برای توسعه مدل‌های تخمین‌گر به‌کار گرفته شد که در این میان الگوریتم شبکه عصبی مصنوعی چندلایه مفهومی در تخمین هر سه پارامتر پاسخ حفاری از دقت و قابلیت تعمیم بالاتری نسبت به سایر الگوریتم‌ها برخوردار بوده است. انرژی ویژه مکانیکی نیز با استفاده از یک مدل تحلیلی بر اساس بالاترین هماهنگی با پارامتر مقاومت تراکمی محصور شده سنگ محاسبه شد. در ادامه برای بهینه‌سازی وزن روی مته، سرعت چرخش مته و نرخ جریان پمپ، علاوه بر رویکرد بهترین تجربیات، یک الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه با در نظر گرفتن توابع هزینه بیشینه‌سازی نرخ نفوذ حفاری و کمینه‌سازی گشتاور روی مته، سایش مته و انرژی ویژه مکانیکی توسعه داده شد. بررسی نتایج حاصل از بهینه‌سازی چندهدفه به صورت متر به متر و فواصل عمقی (سازند، طول استند و واحدهای ژئومکانیکی) نشان داد که این روش می‌تواند منجر به بهبود قابل توجهی در مدت زمان حفاری و سایش مته شود. در حالی که استفاده از مقادیر بهترین تجربیات فاقد اثربخشی مطلوب بوده است. با توجه به اثبات اثربخشی الگوریتم بهینه‌سازی توسعه یافته در این تحقیق، در آخرین مرحله یک نمودار گردش کار برای استفاده در صنعت حفاری ارایه شده است.