Control and Optimization of Directional Drilling. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

Preview

PDF Thesis_Control_and_Optimization_of_Directional_Drilling_v8-_Final.pdf Download (4MB) | Preview

Arabic Abstract

لتحقيق ارتفاع في إنتاج ابار النفط وتحسين إمكانية الوصول إلى مكامن النفط في مواقع معقدة، يتم استخدام نظم التوجيه اتجاهي (DSS) لحفر آبار النفط والغاز الطبيعي (ONG). في هذا العمل تم دراسة الحفار الذي يتكون من 4 محركات من جوانب النمذجة نظرية ونظم التحكم تقنيه. حاليا يستخدم النموذج البدائي للحفار مع نظام التحكم الخطي LQR للسيطرة على النظام وتوجيهه. تمت دراسة عدة جوانب وخيارات لتحسين هذا النموذج. بداية تم تطبيق طرق التحكم المثلى مثل التحكم الامثل حول نقطة عمل محددة للنظام. بحيت أن هذه الطريقة تحدد قيم المتغيرات في نظام الحفر من أجل تقليل وقت الحفر و تقليل انحراف جهاز الحفر عن المسار المحدد. وبحيت أن نظام التحكم يحدث تلقائيا بناءا على هذه القيم بعد كل مسافة مقطوعة محددة. الجانب الآخر من الدراسة هو تطوير نظام تحكم مثل MPC لتحسين تتبع الحفار للمسار المطلوب. بحيث أن إشارات التحكم تحوي على مقدار العزم المطلوب من كل من الاربع محركات للحفار. ويتم تحديث اشارات التحكم بشكل متكرر كل فترة من الزمن. تمت مقارنة بين طريقة MPC وطريقة التحكم الامثل حول نقطة عمل محددة للنظام وتم عرض النتائج في هذا البحث. وتظهر النتائج الحيثيات التي تبين أفضل طرق التحكم لتستخدم في التوجية والسيطرة على الحفار.

English Abstract

To achieve high well production and improve accessibility of oil reservoirs in complex locations, Directional Steering Systems (DSS) is used for drilling wells in Oil and Natural Gas (ONG) industry. In this work a directional driller consisting of 4 motors is investigated both in its theoretical modeling and control technique. Currently a basic model is available with the application of Feed Back Linearization in conjunction with LQR for controlling the system. We investigate several directions for improving the model. First investigated approach is for optimization of the system using optimal control technique like Interior Point Optimization. The optimization procedure determines the drilling parameters to minimize the drilling time and the deviation from the planned trajectory. The control is updated at equal distance intervals. The second approach is to develop a Control techniques, like MPC in order to improve the tracking performance of the model. The control commands include torque of each of the 4 motors. The control is updated at regular time intervals. MPC and Interior Point Optimization techniques are compared and results are drawn which give an insight about the best methods to be adopted in controlling the system.

Item Type:	Thesis (Masters)
Subjects:	Systems Petroleum > Drilling Engineering
Department:	College of Computing and Mathematics > lndustrial and Systems Engineering
Committee Advisor:	El Shafei, Moustafa
Committee Members:	Mysorewala, Mohammed and Al-Saif, Abdul-Wahid
Depositing User:	MIRZA MOHIBULLA BAIG (g201207440)
Date Deposited:	05 Jan 2016 05:00
Last Modified:	01 Nov 2019 16:32
URI:	http://eprints.kfupm.edu.sa/id/eprint/139833