Analysis and Control of Oilwell Drilling Vibrations

A Time-Delay Systems Approach
 
 
Springer (Verlag)
  • erschienen am 9. März 2015
  • |
  • XXIII, 282 Seiten
 
E-Book | PDF mit Adobe DRM | Systemvoraussetzungen
E-Book | PDF mit Wasserzeichen-DRM | Systemvoraussetzungen
978-3-319-15747-4 (ISBN)
 

This book reports the results of exhaustive research work on modeling and control of vertical oil well drilling systems. It is focused on the analysis of the system-dynamic response and the elimination of the most damaging drill string vibration modes affecting overall perforation performance: stick-slip (torsional vibration) and bit-bounce (axial vibration). The text is organized in three parts.

The first part, Modeling, presents lumped- and distributed-parameter models that allow the dynamic behavior of the drill string to be characterized; a comprehensive mathematical model taking into account mechanical and electric components of the overall drilling system is also provided. The distributed nature of the system is accommodated by considering a system of wave equations subject to nonlinear boundary conditions; this model is transformed into a pair of neutral-type time-delay equations which can overcome the complexity involved in the analysis and simulation of the partial differential equation model.

The second part, Analysis, is devoted to the study of the response of the system described by the time-delay model; important properties useful for analyzing system stability are investigated and frequency- and time-domain techniques are reviewed.

Part III, Control, concerns the design of stabilizing control laws aimed at eliminating undesirable drilling vibrations; diverse control techniques based on infinite--dimensional system representations are designed and evaluated. The control proposals are shown to be effective in suppressing stick-slip and bit-bounce so that a considerable improvement of the overall drilling performance can be achieved.

This self-contained book provides operational guidelines to avoid drilling vibrations. Furthermore, since the modeling and control techniques presented here can be generalized to treat diverse engineering problems, it constitutes a useful resource to researchers working on control and its engineering application in oil well drilling.

1430-9491
2015
  • Englisch
  • Cham
  • |
  • Schweiz
Springer International Publishing
  • 86
  • |
  • 86 s/w Abbildungen
  • |
  • 86 schwarz-weiße Abbildungen, Bibliographie
  • 8,38 MB
978-3-319-15747-4 (9783319157474)
10.1007/978-3-319-15747-4
weitere Ausgaben werden ermittelt
Belem Saldivar has a B.S. degree in electronics and telecommunications engineering; she has also a M.Sc. degree in Automatic Control and a conjoint Ph.D. degree in Automatic Control and in Informatics and Applications. Her research is focused on the analysis, modeling and control of finite and infinite-dimensional dynamical systems. Islam Bousaada has the B.S., M.Sc. and Ph.D. degrees in Mathematics. His research is focused on qualitative theory of differential equations and its applications, normal forms, nonlinear analysis and formal calculus. Hugues Mounier has the B.S. degree in computer science, M.Sc. and Ph.D. degrees in automatic control. His research interests include differentially flat systems, infinite dimensional systems (delay- and PDE-based), model free control, real time systems and their applications to the design of engineering systems. Silviu-Iulian Niculescu has the B.S., M.Sc. and Ph.D. degrees in Automatic Control. His research interests include delay systems, robust control, operator theory and numerical methods in optimization and their applications to the design of engineering systems.
Introduction.- Part I Modelling.- An Overview of Drillstring Models.- Bit-Rock Frictional Interface.- Comprehensive Modelling of a Vertical Oilwell Drilling System.- Part II Analysis.- Neural-Type Time-Delay Systems: Theoretical Background.- Bifurcation Analysis of the Drilling System.- Ultimate Boundedness and Analysis.- Part III Control.- Field Observations and Empirical Drilling Control.- Low-Order Controllers.- Flatness-Based Control of Drilling Vibrations.- Stick-Slip Control: Lyapunov-Based Approach.- Practical Stabilization of the Drilling System.- Performance Analysis of the Controllers.- Appendices: Short Summary of Classical Local Bifurcations.- Lyapunov Stability Theory.- Drilling Model Parameters.- Pontryagin Stability Conditions.

Dateiformat: PDF
Kopierschutz: Adobe-DRM (Digital Rights Management)

Systemvoraussetzungen:

Computer (Windows; MacOS X; Linux): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose Software Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

Tablet/Smartphone (Android; iOS): Installieren Sie bereits vor dem Download die kostenlose App Adobe Digital Editions (siehe E-Book Hilfe).

E-Book-Reader: Bookeen, Kobo, Pocketbook, Sony, Tolino u.v.a.m. (nicht Kindle)

Das Dateiformat PDF zeigt auf jeder Hardware eine Buchseite stets identisch an. Daher ist eine PDF auch für ein komplexes Layout geeignet, wie es bei Lehr- und Fachbüchern verwendet wird (Bilder, Tabellen, Spalten, Fußnoten). Bei kleinen Displays von E-Readern oder Smartphones sind PDF leider eher nervig, weil zu viel Scrollen notwendig ist. Mit Adobe-DRM wird hier ein "harter" Kopierschutz verwendet. Wenn die notwendigen Voraussetzungen nicht vorliegen, können Sie das E-Book leider nicht öffnen. Daher müssen Sie bereits vor dem Download Ihre Lese-Hardware vorbereiten.

Bitte beachten Sie bei der Verwendung der Lese-Software Adobe Digital Editions: wir empfehlen Ihnen unbedingt nach Installation der Lese-Software diese mit Ihrer persönlichen Adobe-ID zu autorisieren!

Weitere Informationen finden Sie in unserer E-Book Hilfe.


Dateiformat: PDF
Kopierschutz: Wasserzeichen-DRM (Digital Rights Management)

Systemvoraussetzungen:

Computer (Windows; MacOS X; Linux): Verwenden Sie zum Lesen die kostenlose Software Adobe Reader, Adobe Digital Editions oder einen anderen PDF-Viewer Ihrer Wahl (siehe E-Book Hilfe).

Tablet/Smartphone (Android; iOS): Installieren Sie die kostenlose App Adobe Digital Editions oder eine andere Lese-App für E-Books (siehe E-Book Hilfe).

E-Book-Reader: Bookeen, Kobo, Pocketbook, Sony, Tolino u.v.a.m. (nur bedingt: Kindle)

Das Dateiformat PDF zeigt auf jeder Hardware eine Buchseite stets identisch an. Daher ist eine PDF auch für ein komplexes Layout geeignet, wie es bei Lehr- und Fachbüchern verwendet wird (Bilder, Tabellen, Spalten, Fußnoten). Bei kleinen Displays von E-Readern oder Smartphones sind PDF leider eher nervig, weil zu viel Scrollen notwendig ist. Mit Wasserzeichen-DRM wird hier ein "weicher" Kopierschutz verwendet. Daher ist technisch zwar alles möglich - sogar eine unzulässige Weitergabe. Aber an sichtbaren und unsichtbaren Stellen wird der Käufer des E-Books als Wasserzeichen hinterlegt, sodass im Falle eines Missbrauchs die Spur zurückverfolgt werden kann.

Weitere Informationen finden Sie in unserer E-Book Hilfe.


Download (sofort verfügbar)

107,09 €
inkl. 19% MwSt.
Download / Einzel-Lizenz
PDF mit Adobe DRM
siehe Systemvoraussetzungen
E-Book bestellen

107,09 €
inkl. 19% MwSt.
Download / Einzel-Lizenz
PDF mit Wasserzeichen-DRM
siehe Systemvoraussetzungen
E-Book bestellen