Browsing by Author "Riane, Rami"

Now showing 1 - 5 of 5

Contribution à la synthèse d'observateur adaptatif à entrées inconnues d'un système de forage rotary : simulations sous labview
(2014) Riane, Rami
Lors des opérations de forage pétrolier, de violentes vibrations peuvent se produire dans le train de tiges de forage, ces vibrations indésirables conduisent à une fatigue accrue des garnitures de forage qui peut provoquer leur rupture prématurée. En outre, elles réduisent l'efficacité du processus de forage. On distingue trois classes de vibrations parasites répertoriées suivant leurs plans d'évolution, à savoir : les vibrations axiales (bit-bounce), les vibrations de torsion (stick-slip) , les vibrations latérales (whirl). Le travail effectué dans le cadre de ce mémoire consiste à comprendre l'un de ces vibrations, c'est les vibrations de torsion causées par le phénomène Stick-Slip aussi connu par le phénomène de collé-glissé ou adhérence–glissement. A cet effet un modèle de contact outil-roche est donné, ainsi celui du système de forage rotary, une synthèse d'un observateur adaptatif à entrée inconnue est faite, cet observateur à pour objectif en premier lieu, l'estimation de la vitesse de rotation de l'outil de forage. L'observateur proposé dans ce mémoire constitue une alternative efficace et économique aux systèmes de mesure embarqués utilisés récemment dans les forages pétroliers. Cet observateur est testé sous l'environnement Labview
Contribution à la synthèse d'un observateur-contrôleur pour un système de forage rotary
(Universite M'Hamed Bougara : Faculté des hydrocarbures et de la chimie, 2021) Riane, Rami; Kidouche, Madjid( Directeur de thèse)
La production des hydrocarbures passe par le fonctionnement d’un processus de forage dont le plus répandu dans l’industrie pétrolière s’appelle le forage Rotary, ce processus consiste à concasser la roche par un outil de forage qui s’appelle trépan, ce dernier est entraîné en rotation via la garniture de forage afin de créer le puits. Lors de cette opération, de violentes vibrations peuvent se produire au niveau de la garniture de forage, selon leurs axes d’occurrence, on distingue trois classes de vibrations : axiales, latérales, et de torsion, ces vibrations indésirables conduisent à une fatigue accrue de la garniture de forage et ils provoquent une rupture prématurée de cette dernière, en outre, elles réduisent l’efficacité du processus de forage et par conséquent rendre l’opération relativement coûteuse. Le travail effectué dans le cadre de cette thèse, consiste à donner un modèle de la dynamique de rotation de la garniture de forage à plusieurs degrés de liberté capable de représenter le phénomène de Stick-slip en se basant sur l’outil Simscape de Matlab et un modèle de l’interaction outil-roche construit sous le même environnement. De plus, le contrôle de la vitesse de l’outil réalisé sur la base d’un modèle allégé à deux degrés de liberté, sauf que dans ce travail une supposition essentielle est prise, c’est que la vitesse de l’outil n’est pas mesurable, pour cela, un observateur à entrée inconnue est mise en oeuvre, cet observateur s’appuie, dans son fonctionnement, sur les mesures faites à la surface à savoir le courant du Top-drive et sa vitesse de rotation. Ainsi le contrôleur conçu est dit contrôleur basé-observateur. Nous réalisons, à l’occasion de ce travail, une synthèse par deux approches, LQG et H1. À la fin de ce travail, une partie expérimentale est présentée dans la perspective de prouver la démarche adoptée dans cette thèse lors de la synthèse de l’observateur à entrée inconnue
Modeling of Torsional Vibrations Dynamic in Drill-String by Using PI-Observer
(Springer, 2021) Riane, Rami; Kidouche, M.; Doghmane, Mohamed Zinelabidine; Illoul, R.
Torsional vibrations, appeared in drill string of oil well, are one of the major cause of drilling failures, in most of cases the penetration rate reduction and drilling costs expansion. The driller’s intervention is basically based on parameters manipulation to mitigate torsional vibrations, precisely variation of the angular velocity of the Top drive. The weight on bit variation is also proven to be practically effective in the reduction of such vibration but with a considerable time delay. In this paper, we modeled the nonlinear dynamic of the down hole using a PI Observer, thus, we estimate the downhole angular speed and perceive the torsional vibrations as soon as they appear so that the time delay is minimized. The obtained model is useful to design robust controller to mitigate the torsional vibrations in real-time.
Stick-Slip vibration suppression in drill string using observer-based LQG controller
(MDPI, 2022) Riane, Rami; Doghmane, Mohamed Zinelabidine; Kidouche, Madjid; Tee, Kong Fah; Djezzar, Sofiane
Hydrocarbon exploration and production activities are guaranteed through various operations including the drilling process, which is realized by using rotary drilling systems. The process involves crushing the rock by rotating the drill bit along a drill string to create a borehole. However, during this operation, violent vibrations can occur at the level of the drill string due to its random interaction with the rocks. According to their axes of occurrence, there are three types of vibrations: axial, lateral, and torsional, where the relentless status of the torsional vibrations is terminologically known as the stick-slip phenomenon. Such a phenomenon can lead to increased fatigue of the drill string and cause its abortive fracture, in addition to reducing the efficiency of the drilling process and consequently making the exploration and production operations relatively expensive. Thus, the main objective of this paper is to eliminate the severe stick-slip vibrations that appear along the drill string of the rotary drilling system according to the LQG observer-based controller approach. The rock–bit interaction term is highly nonlinear, and the bit rotational velocity is unmeasurable; an observer was first designed to estimate the unknown inputs of the model, and then the controller was implemented in the drill string model with 10 degrees of freedom. The estimation process was essentially based on surface measurements, namely, the current and rotational velocity of the top drive. Thereafter, the performance of the proposed observer-based LQG controller was tested for different simulation scenarios in a SimScape/Matlab environment, for which the controller demonstrated good robustness in suppressing the severe stick-slip vibrations. Furthermore, the simulation and experimental results were compared to other controllers designed for the same model; the proposed observer-based LQG controller showed better performance, and it was less sensitive to structured disturbances than H∞. Thence, it is highly recommended to use the proposed approach in smart rotary drilling systems
Unknown Resistive Torque Estimation of a Rotary Drilling System Based on Kalman Filter
(Taylor & Francis, 2020) Riane, Rami; Kidouche, M.; Illoul, R.; Doghmane, Mohamed Zinelabidine
Rotary drilling systems are widely used in petroleum engineering to drill oil and gas wells. Control of drilling process is a very important topic because it allows industrials to optimize drilling cost, improve borehole quality, and protect equipment. Many researchers have dealt with the control of rotary drilling systems, wherein, the main difficulty is that the rock-bit interaction term is highly nonlinear, and mathematical models simulate its dynamic but with insufficient fidelity because of the lack of measurement devices for bottom torque for these systems. In order to design an efficient controller, it is mandatory to have the model highly loyal to the rotary drilling system, which can represent the dynamic of the system under the rock-bit interaction term. The objective of this study is to estimate the unknown input torque based on Kalman filter, the estimation has been validated on a test bench. Moreover, it has been noticed that Kalman estimator has better efficiency in comparison to the pole placement method. The algorithm has been implemented on CompactRio using LabView environment and applied to experimental equivalent system to rotary drilling system equipment