عنوان پایان‌نامه
مدلسازس ومانیتورینگ فرایند حفاری به روش زیر تعادلی بااستفاده از تخمین ونظریه ترکیب اطلاعات
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-کنترل
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 38406;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 1517
- تاریخ دفاع
- ۳۱ تیر ۱۳۸۷
- دانشجو
- تهمینه نظری
- چکیده
- چکیده در انواع روشهای حفاری، با استفاده از یک سیال یک فازی و یا دو فازی ( بسته به فشار مخزن نفتی ) تکه¬های تولید شده توسط مته ، به سطح انتقال می¬یابد. در حفاری به روش فرا تعادلی ابتدا چاه حفر شده و برای محافظت از چاه و مخزن از سیمان¬کاری و لوله جداری استفاده می¬گردد. پس از پایان حفاری، بهره¬برداری از چاه آغاز می¬گردد. در روش جدید حفاری زیر تعادلی که از سال 1932 ارائه گردید، در حین انجام عملیات حفاری، بهره¬برداری از چاه نیز انجام می¬گیرد. این روش با توجه به صدمات بسیار کمتری که به مخزن وارد می¬کند و صرفه اقتصادی بسیار بالاتر، مورد توجه قرار گرفته است. تولید نفت از مخزن به چاه در روش حفاری زیرتعادلی محقق نمی¬گردد مگر با استفاده از گل حفاری دوفازی (گاز و مایع) که فشار ته چاه را پایینتر از فشار مخزن قرار دهد. برای ایجاد شرایط امنیتی مناسب برای چاه، محدوده های خاصی برای برخی حالات سیستم تعیین می¬گردد که مانیتورینگ آنها را الزامی می¬کند. برای بررسی و کنترل شرایط حفاری، مدلسازی و مانیتورینگ حالات مهم سیستم، در اولویت قرار دارد، حال آنکه مدل منتخب باید توانایی اعمال تفسیر بر روی آن از دیدگاه یک مهندس کنترل را ارائه دهد. در این تحقیق در ابتدا انواع مدلهای موجود برای یک عملیات حفاری زیر تعادلی مورد بررسی قرار می-گیرد. از بین انواع مدلهای موجود با توجه به پیش زمینه ارائه شده در متن، یک مدل با دقت کمتر و پیچیدگی کمتر انتخاب می¬گردد. در ادامه برای رویت سرعت سیال در لوله¬های حفاری از رویتگرهای حالت غیرخطی استفاده می¬شود. نتایج با استفاده از فیلتر کالمن بی¬بو نسبت به فیلتر کالمن گسترش یافته بسیار بهتر خواهد بود و تا حدودی همگرایی تخمین¬زن به ازاء محدوده معقولی از ورودی¬ها تضمین می¬گردد، اما هیچ تضمینی برای مقاومت تخمین¬زن در مورد افزایش ناگهانی نویز وجود ندارد و برای بالا بردن حاشیه اطمینان، ترکیب تخمین معرفی می¬شود. ترکیب تخمین در دو دسته متمرکز و غیر متمرکز ارائه شده¬است که دسته اول دقت بالاتر و دسته دوم مقاومت بالاتر در مقابل نویز را ارائه می¬کنند. تخمین متمرکز، استفاده از رویتگر با استفاده از بردار خروجی متشکل از همه منابع داده است. در مقابل تخمین غیرمتمرکز چندین مجموعه تخمین با تخمین¬زن¬های محلی را ارائه می¬کنند که در نهایت حالات تخمین¬زده شده با استفاده از وزنهای بهینه بدست آمده، ترکیب می¬گردند. محدودیت¬های اعمالی برای یک فرآیند حفاری زیر تعادلی نهایتا ناحیه باریکی برای مقدار فشار خروجی ایجاد می¬کند. این محدوده باریک، لزوم افزایش دقت مدل استفاده شده را دو چندان می¬کند. با توجه به شبیه¬سازی انجام شده برای چاه و دادههای موجود از یک مدل دقیقتر روشی برای بالا بردن دقت مدل ساده¬تر با استفاده از روشهای تخمین پارامترهای مدل ارائه می¬گردد که در نهایت این روش به دو بخش مدلسازی برخط و خارج از خط منجر می¬شود.
- Abstract
- Abstract Single and multiple phase fluids are used as drilling mud to delivere the cuttings from the bit to the surface. In conventional drilling the well is drilled first and then cased and cemented to preserve the well. Once the drilling phase is finished, the well is completed and the production procedure begins. In underbalanced drilling as proposed in 1932, production is carried out as drilling is going on. This method has attracted a lot of attention since it exerts lorew damages to the reservoir and is more beneficient. In this process, oil is produced dus to the lower pressure in the wellbore which is attained by two phase drilling fluids. Specfic ranges are determined for different parameters in this process which make monitoring necessary. Modeling and monitoring of the system is essential for investigating and controlling the drilling conditions and the used model must be capable of interpreting the system ina control engineering poni of view. In the present work, firstly, Available models of underbalanced drilling are investigated and a simple model with low accuracy is selected. Nonlinear observers are applied to observe the velocity in the drill string. Although the results are much better with unscented and extended Kalman filters and the convergence of the stimator is guaranteed for a specific range of inputs, there is no guarantee for the robustnedd of the estimator in response to sudden fluctuations. Therefore estimation-fusion is introduced to the system to increase the safetly level. Estimation fusion is presented in two centralized and uncentralized categories. The former category offers ahigher accuracy and the latter offers a higher robustness. Centralized estimation applies an observer by means of an output vector which consists of all the sources of data. Uncentralized estimation presents several sets of estimation with alocal estimators and finally estimated states are comined by using the optimum weights. Limitations of underbalanced drilling exertsa narrow safe pressure on the window. According to the presented simulation and the available accurate data form a more accurate model asimpler model is presented by means of model parameter estimation methods which finally results in to online and offline modeling.
