Kropyvnytskyi D. Mathematical Modeling and Optimal Control of Mud Motor Drilling Process

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0824U000243

Thesis Registration Form

0824U000243.pdf

Applicant for

Specialization

  • 151 - Автоматизація та приладобудування. Автоматизація та комп’ютерно-інтегровані технології

22-02-2023

Specialized Academic Board

ДФ 20.052.027 ID 4397

Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas

Essay

The dissertation work provides a theoretical generalization and solution to the current scientific and practical problem of optimal control in the drilling process of oil and gas wells using mud motors under conditions of uncertainty regarding the criterion of the cost per meter of penetration, taking into account the rational utilization of the drilling tool life, which allowed to synthes the corresponding optimal control system. The introduction provides an exposition of the current state of the scientific problem, its significance, and justifies the relevance of the dissertation research topic. The introduction formulates the purpose and defines the main tasks of the chosen research direction. The first chapter describes, the technological process of well drilling, considering it as an object of automation characterized by a large number of operational parameters that, to some extent, determine its efficiency. A mathematical model of the well-drilling process with mud motors is proposed In the second chapter, which includes an analytical relationship that establishes the connection between the angular velocity of the asynchronous motor and the pressure of the drilling fluid. A method for optimal control of the mechanical drilling process with a mud motor drive is developed In third chapter. This method combines rational tool life utilization and the selection of optimal control actions – axial load on the bit and pressure of the drilling fluid – based on the criterion of minimizing the cost per meter of penetration, while considering known constraints on control actions. Two-level scheme of optimal control for the well-drilling process has been developed In the fourth chapter. In this section, the problem of the second level of control is solved, which involves maintaining optimal control values determined at the first level of the system. Keywords: drilling process, well, mud motor, pressure, axial load, optimization, automation, control system, genetic algorithms, mathematical models, modeling, fuzzy variables, approximation, software

Read more

Research papers

Кропивницька В. Б., Кропивницький Д. Р. Визначення адекватності математичної моделі контролю механічної швидкості проходки свердловини. Методи та прилади контролю якості. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2015. № 2 (35). С. 105-110.

Горбійчук М. І., Кропивницький Д. Р. Математична модель процесу поглиблення свердловини під час буріння гвинтовими вибійними двигунами. Збірник наукових праць національного університету кораблебудування імені адмірала Макарова. Миколаїв: видавничий дім "Гельветика", 2021. №1 (484). С. 68-74.

Горбійчук М. І., Кропивницький Д. Р. Числовий метод обчислення критичного навантаження на долото при бурінні свердловин. Automation o ftechnological and business processes. Odessa, 2021. Volume 13. Issue 1. C. 31-42.

Горбійчук М. І., Кропивницький Д. Р. Оптимальне керування процесом поглиблення свердловини з врахуванням стану озброєння долота. Вісник Хмельницького національного університету. Том 1. №1, 2023 (317). С. 58-66.

Mykhail Horbiychuk, Dmytro Kropyvnytskyi, Vitalia Kropyvnytska. Improving Empirical Models оf Complex Technological Objects Under Conditions оf Uncertainty. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. Харків, 2023.№2(122). C. 53–63

Кропивницький Д. Р., Горбійчук М. І. Побудова математичної моделі бурового насосного агрегату для автоматичної системи керування тиском на його виході. Методи та прилади контролю якості. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2023.№ 1 (50). С. 48-59

Кропивницький Д.Р. Структура таблиць бази даних інформаційно- вимірювального комплексу СКУБ-М2. Інформаційні технології в освіті, техніці та промисловості ІТОТП 2017: тези доп. всеукр. наук.-практ. конф. аспірантів, молодих вчених і студентів, 10-13 жовтня 2017 р. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2017 С. 19-22

Кропивницька В. Б., Кропивницький Д. Р. Взаємозв’язок підсистем процесу буріння свердловин. Інформаційні технології в освіті, техніці та промисловості ІТОТП 2020: тези доп. всеукр. наук.-практ. конф. аспірантів, молодих вчених і студентів, 8 жовтня 2020 р. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2020. С. 89-90

Кропивницька В. Б., Кропивницький Д. Р. Побудова діаграми Ісікави для структурного аналізу процесу буріння. «Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення»: тези доп. міжн. інтернет-конф., 8 червня 2021 р. Тернопіль., 2021. Випуск 59. С. 29-30

Кропивницький Д. Р., Кропивницька В. Б. Дослідження амплітудно-фазових характеристик бурильної колони «Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення»: тези доп. міжн. інтернет-конф. 7-8 червня 2022 р. Тернопіль., 2022. Випуск 68. С. 85-86

Кропивницький Д. Р., Кропивницький В. Р. Формалізація процесу механічного буріння при використанні гвинтових вибійних двигунів. Нафтогазова енергетика: тези доп. міжн.-техн. конф., 21-24 вересня 2021 р. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2021. С. 50-51.

Кропивницький Д. Р. Взаємозв’язок кутової швидкості асинхронного двигуна та тиску промивальної рідини при ГВД-бурінні. Інформаційні технології в освіті, техніці та промисловості ІТОТП 2022: тези доп. всеукр. наук.-практ. конф. аспірантів, молодих вчених і студентів, 13 жовтня 2022 р. Івано-Франківськ: ІФНТУНГ, 2022. С. 100-102

Read more

Files

autoreferat-Анотація_Kropyvnytskyi.pdf

dis_Kropyvnytskyi_DR.pdf

Similar theses

0824U000442

Liudmyla Zhuchenko

Control processes automation of the carbon products heat treatmen.

0824U000096

Valerii A. Popel

Information technology for increasing the survivability of critical energy infrastructure objects by the factor of managing the information security system.

0824U000049

Maksym V. Grishyn

Computer-integrated system for controlling the wear of heat exchange tubes of solid fuel steam generators at thermal power plants

0824U000040

Derman Vadym A.

Information technology of automated environmental management of the state of the natural and man-made geosystem in the conditions of military operations

0823U101904

Vladislav S. Vlasov

Mathematical models to automate a process controlling hydroecosafety while synchronizing coal mining operations and shutting them down in the context of the Western Donbas