Determination of the suitable drilling operating parameters in different geological formations El-Sharara Oil Field (South-Western Libya)

Purpose. The objective of this study is to determine the best operating conditions for the most notable drilling parameters (i.e. weight on bit (WOB), rotary drilling speed (RPM), and characteristics of drilling fluid) using field data obtained from El-Sharara Oil Field. Methods. The used data has been extracted from daily drilling reports of well named (NC-186/K04h) field. Such data contains information about the geological formations, casing strings, drill-bits, fuel consumption, flow rate of drilling fluid and other drilling parameters. Findings. The results reveal that, the lower geological formations of El-Sharara Oil Field, the harder are the upper formations. Therefore, it is recommended to apply heavy loads (i.e. WOB of 45000 lb) with low drilling speed (i.e. 100 rpm) in the lower formations; and to apply small loads (i.e. WOB of 19000 lb) with high drilling speed (i.e. 160 rpm) in the upper formations. Originality. This study evaluates the performance of drilling operation based on the interaction between rock formations and machine drilling parameters. Practical implications. Understanding such interaction between rock formations and machine drilling parameters will remarkably improve the rate of penetration (ROP) in the related geological formations. Consequently, the overall drilling costs will be reduced in terms of drilling time, life of drill-bit and fuel consumption.Мета. Визначення оптимальних експлуатаційних умов для технологічних параметрів буріння – осьового навантаження на долото (ОНД), швидкості обертального буріння (ШOБ), характеристик бурового розчину на основі емпіричних даних, отриманих на нафтовому родовищі Ель-Шарара. Методика. У роботі вивчені та систематизовані дані експлуатації нафтової свердловини NC-186/K04h, що містять інформацію про геологічні формації родовища, обсадних колонах, бурових коронках, витрат палива і бурової рідини та інших параметрах буріння. Результати. Дослідження показало, що, чим нижче розташовані нафтоносні геологічні формації Ель-Шарара, тим міцніше породи верхніх формацій. Рекомендовано застосовувати велике навантаження (ОНД – близько 104 кг), при низькій ШOБ (100 об/хв) у нижніх формаціях; і мале навантаження (ОНД – 86 кг) при високій ШOБ (160 об/хв) – у верхніх формаціях. Встановлено кореляційний взаємозв’язок комплексу технологічних параметрів буріння з умовами геологічних формацій родовища. Наукова новизна. Для умов нафтового родовища Ель-Шарара дана наукова оцінка ефективності буріння на основі встановлення взаємозв’язку параметрів формацій і бурових установок. Практична значимість. Врахування взаємозв’язку геологічних формацій і параметрів механічного буріння дозволить суттєво підвищити швидкість проходки свердловин, при цьому загальні витрати на буріння будуть скорочені за рахунок зменшення часу буріння, споживання палива та збільшення терміну служби бурових коронок.Цель. Определение оптимальных эксплуатационных условий для технологических параметров бурения – осевой нагрузки на долото (ОНД), скорости вращательного бурения (СВБ), характеристик бурового раствора на основе эмпирических данных, полученных на нефтяном месторождении Эль-Шарара. Методика. В работе изучены и систематизированы данные о эксплуатации нефтяной скважины NC-186/K04h, которые содержат информацию о геологических формациях месторождения, обсадных колоннах, буровых коронках, расходе топлива и буровой жидкости, а также других параметрах бурения. Результаты. Исследование показало, что, чем ниже расположены нефтеносные геологические формации Эль-Шарара, тем тверже породы верхних формаций. Рекомендуется применять большую нагрузку (ОНД – около 104 кг), при низкой СВБ (100 вр/мин) в нижних формациях; и малую нагрузку (ОНД – 86 кг) при высокой СВБ (160 вр/мин) – в верхних формациях. Установлена корреляционная взаимосвязь комплекса технологических параметров бурения с условиями геологических формаций месторождения. Научная новизна. Для условий нефтяного месторождения Эль-Шарара дана научная оценка эффективности бурения на основе установления взаимосвязи параметров формаций и буровых установок. Практическая значимость. Учет взаимосвязи геологических формаций и параметров механического бурения позволит существенно увеличить скорость проходки скважин, при этом общие затраты на бурение будут сокращены за счет уменьшения времени бурения, потребления топлива и увеличения срока службы буровых коронок.The authors declare that the paper has not been originated under any project and no funding has been raised for this research

Evaluation of open pit slope stability using various slope angles and element types

Purpose. The objective of this study is to demonstrate a method to select the optimal slope angle related to three principal factors: safety, productivity and mining costs. Also, it aims to investigate the accuracy of numerical analysis using different element types and order. Methods. Series of two-dimensional elasto-plastic finite-element models has been constructed at various slope angles (e.g. 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65°, and 70°) and different element types (e.g. 3-noded triangle (T3), 6-noded triangle (T6), 4-noded quadrilateral (Q4) and 8-noded quadrilateral (Q8).The results are presented, discussed and compared at various slope angles and element types in terms of critical strength reduction factor (CSRF) or its equivalent factor of safety (FOS), total rock slope displacement, mine production and mining costs. Findings. The results reveal that, the mine productivity increases as slope angle increases, however, slope stability deteriorates. Alternatively, the factor of safety (FOS) decreases as slope angle becomes steeper (e.g. minimum factor of safety is obtained at highest steep angle of 70°). Despite of the increasing in computation time, the analysis shows that, the accuracy of the modelling increases when adopting high-order element types (e.g. 8-noded quadrilateral and 6-noded triangle elements). Originality. This study provides a methodology for the application of the numerical modelling methods on open pit mine. As a result, the mine planners will be able to know ahead of time the optimal slope angle with respect to safety, production and mining costs. Practical implications. This study sheds light on the usefulness of adopting numerical modelling analysis in the feasibility studies to determine and compare mining costs against safety and slope angle.Мета. Розробка методики для підбору оптимального кута нахилу борта кар’єру з видобутку мідно-нікелевих руд з урахуванням трьох головних чинників: безпека, продуктивність та витрати, а також перевірка точності чисельного аналізу при використанні елементів різного типу і порядку. Методика. Побудовано серії двовимірних пружно-пластичних кінцево-елементних моделей (КЕМ) для різних кутів нахилу борта кар’єру (наприклад, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65° і 70°) та з елементами різного типу (3-вузловий трикутник (T3), 6-вузловий трикутник (T6), 4-вузловий чотирикутник (Q4) і 8-вузловий чотирикутник (Q8)). Чисельне моделювання виконано у програмному продукті Rock and Soil 2-Dimensional Analysis Program. В якості критерію руйнування прийнято критерій міцності Кулона-Мора. Результати. Дослідження показали, що продуктивність шахти зростає зі збільшенням кута нахилу борта кар’єру; однак при цьому зменшується його стійкість, і навпаки, чим крутіше кут нахилу борта, тим менше коефіцієнт безпеки. Так, мінімальному значенню коефіцієнта безпеки відповідає найбільший кут нахилу 70°. Незважаючи на більш тривалі обчислення, аналіз показав, що точність моделювання зростає при використанні елементів високого порядку (8-вузлового чотирикутника і 6-вузлового трикутника). Наукова новизна. Розроблено новий методичний підхід для застосування чисельного моделювання для оцінки стійкості бортів кар’єрів з точки зору граничного коефіцієнта зниження міцності або його еквівалентного коефіцієнта безпеки, загального зсуву схилів, продуктивності та витрат на видобуток. Практична значимість. Дослідження доводять ефективність застосування чисельного моделювання для визначення доцільності витрат при різних кутах нахилу борта для забезпечення безпеки робіт. В результаті його застосування проектувальники кар’єрів зможуть заздалегідь спланувати оптимальний кут нахилу борта з урахуванням безпеки, продуктивності і витрат.Цель. Разработка методики для подбора оптимального угла наклона борта карьера по добыче медно-никелевых руд с учетом трех главных факторов: безопасность, производительность и затраты, а также проверка точности численного анализа при использовании элементов различного типа и порядка. Методика. Построены серии двумерных упругопластических конечно-элементных моделей (КЭМ) для разных углов наклона борта карьера (например, 40°, 45°, 50°, 55°, 60°, 65° и 70°) и с элементами разного типа (3-узловой треугольник (T3), 6-узловой треугольник (T6), 4-узловой четырехугольник (Q4) и 8-узловой четырехугольник (Q8)). Численное моделирование выполнено в программном продукте Rock and Soil 2-Dimensional Analysis Program. В качестве критерия разрушения принят критерий прочности Кулона-Мора. Результаты. Исследования показали, что производительность шахты растет с увеличением угла наклона борта карьера, однако при этом уменьшается его устойчивость, и наоборот, чем круче угол наклона борта, тем меньше коэффициент безопасности. Так, минимальному значению коэффициента безопасности соответствует самый большой угол наклона 70°. Несмотря на более длительные вычисления, анализ показал, что точность моделирования возрастает при использовании элементов высокого порядка (8-узлового четырехугольника и 6-узлового треугольника). Научная новизна. Разработан новый методический подход для применения численного моделирования для оценки устойчивости бортов карьеров с точки зрения предельного коэффициента снижения прочности или его эквивалентного коэффициента безопасности, общего смещения склонов, производительности и затрат на добычу. Практическая значимость. Исследования доказывают эффективность применения численного моделирования для определения целесообразности затрат при различных углах наклона борта для обеспечения безопасности работ. В результате его применения проектировщики шахт смогут заранее спланировать оптимальный угол наклона борта с учетом безопасности, производительности и затрат.The authors acknowledge the support of Rocscience Inc. for getting a free two-week full-version of RS2D (Rock-Soil two-dimensional finite-element analysis program). The authors are grateful for their support

Evaluation of classical machine learning techniques towards urban sound recognition embedded systems

Automatic urban sound classification is a desirable capability for urban monitoring systems, allowing real-time monitoring of urban environments and recognition of events. Current embedded systems provide enough computational power to perform real-time urban audio recognition. Using such devices for the edge computation when acting as nodes of Wireless Sensor Networks (WSN) drastically alleviates the required bandwidth consumption. In this paper, we evaluate classical Machine Learning (ML) techniques for urban sound classification on embedded devices with respect to accuracy and execution time. This evaluation provides a real estimation of what can be expected when performing urban sound classification on such constrained devices. In addition, a cascade approach is also proposed to combine ML techniques by exploiting embedded characteristics such as pipeline or multi-thread execution present in current embedded devices. The accuracy of this approach is similar to the traditional solutions, but provides in addition more flexibility to prioritize accuracy or timing

The Budding Yeast “Saccharomyces cerevisiae” as a Drug Discovery Tool to Identify Plant-Derived Natural Products with Anti-Proliferative Properties

The budding yeast Saccharomyces cerevisiae is a valuable system to study cell-cycle regulation, which is defective in cancer cells. Due to the highly conserved nature of the cell-cycle machinery between yeast and humans, yeast studies are directly relevant to anticancer-drug discovery. The budding yeast is also an excellent model system for identifying and studying antifungal compounds because of the functional conservation of fungal genes. Moreover, yeast studies have also contributed greatly to our understanding of the biological targets and modes of action of bioactive compounds. Understanding the mechanism of action of clinically relevant compounds is essential for the design of improved second-generation molecules. Here we describe our methodology for screening a library of plant-derived natural products in yeast in order to identify and characterize new compounds with anti-proliferative properties

Manipulating and probing the polarisation of a methyl tunnelling system by field-cycling NMR

In NMR the polarisation of the Zeeman system may be routinely probed and manipulated by applying resonant rf pulses. As with spin-½ nuclei, at low temperature the quantum tunnelling states of a methyl rotor are characterised by two energy levels and it is interesting to consider how these tunnelling states might be probed and manipulated in an analogous way to nuclear spins in NMR. In this paper experimental procedures based on magnetic field-cycling NMR are described where, by irradiating methyl tunnelling sidebands, the polarisations of the methyl tunnelling systems are measured and manipulated in a prescribed fashion. At the heart of the technique is a phenomenon that is closely analogous to dynamic nuclear polarisation and the solid effect where forbidden transitions mediate polarisation transfer between ¹H Zeeman and methyl tunnelling systems. Depending on the irradiated sideband, both positive and negative polarisations of the tunnelling system are achieved, the latter corresponding to population inversion and negative tunnelling temperatures. The transition mechanics are investigated through a series of experiments and a theoretical model is presented that provides good quantitative agreement

Image enlargement using multiple sensors

Image sensing is generally performed with multiple spectral sensors. For example, combination of three sensors (red, green, and blue) is used for color image reproduction, and electrooptical and infrared sensors are used for surveillance and satellite imaging, respectively. The resolution of each sensor can be intensified by taking the other sensors into account and applying correlations between different sensors. There are various successful applications of image enlargement using multiple sensors and even multimodal sensors. However, there still are several open issues in sensor processing which can be explained by signal processing-based image enlargement using redundancy among the sensors

A calcium-based plasticity model for predicting long-term potentiation and depression in the neocortex

Pyramidal cells (PCs) form the backbone of the layered structure of the neocortex, and plasticity of their synapses is thought to underlie learning in the brain. However, such long-term synaptic changes have been experimentally characterized between only a few types of PCs, posing a significant barrier for studying neocortical learning mechanisms. Here we introduce a model of synaptic plasticity based on data-constrained postsynaptic calcium dynamics, and show in a neocortical microcircuit model that a single parameter set is sufficient to unify the available experimental findings on long-term potentiation (LTP) and long-term depression (LTD) of PC connections. In particular, we find that the diverse plasticity outcomes across the different PC types can be explained by cell-type-specific synaptic physiology, cell morphology and innervation patterns, without requiring type-specific plasticity. Generalizing the model to in vivo extracellular calcium concentrations, we predict qualitatively different plasticity dynamics from those observed in vitro. This work provides a first comprehensive null model for LTP/LTD between neocortical PC types in vivo, and an open framework for further developing models of cortical synaptic plasticity.We thank Michael Hines for helping with synapse model implementation in NEURON; Mariana Vargas-Caballero for sharing NMDAR data; Veronica Egger for sharing in vitro data and for clarifications on the analysis methods; Jesper Sjöström for sharing in vitro data, helpful discussions, and feedback on the manuscript; Ralf Schneggenburger for helpful discussions and clarifications on the NMDAR calcium current model; Fabien Delalondre for helpful discussions; Francesco Casalegno and Taylor Newton for helpful discussion on model fitting; Daniel Keller for helpful discussions on the biophysics of synaptic plasticity; Natali Barros-Zulaica for helpful discussions on MVR modeling and generalization; Srikanth Ramaswamy, Michael Reimann and Max Nolte for feedback on the manuscript; Wulfram Gerstner and Guillaume Bellec for helpful discussions on synaptic plasticity modeling. This study was supported by funding to the Blue Brain Project, a research center of the École polytechnique fédérale de Lausanne, from the Swiss government’s ETH Board of the Swiss Federal Institutes of Technology. E.B.M. received additional support from the CHU Sainte-Justine Research Center (CHUSJRC), the Institute for Data Valorization (IVADO), Fonds de Recherche du Québec–Santé (FRQS), the Canada CIFAR AI Chairs Program, the Quebec Institute for Artificial Intelligence (Mila), and Google. R.B.P. and J.DF. received support from the Spanish “Ministerio de Ciencia e Innovación” (grant PGC2018-094307-B-I00). M.D. and I.S. were supported by a grant from the ETH domain for the Blue Brain Project, the Gatsby Charitable Foundation, and the Drahi Family Foundation

The complete genome sequence and comparative genome analysis of the high pathogenicity Yersinia enterocolitica strain 8081

The human enteropathogen, Yersinia enterocolitica, is a significant link in the range of Yersinia pathologies extending from mild gastroenteritis to bubonic plague. Comparison at the genomic level is a key step in our understanding of the genetic basis for this pathogenicity spectrum. Here we report the genome of Y. enterocolitica strain 8081 (serotype 0:8; biotype 1B) and extensive microarray data relating to the genetic diversity of the Y. enterocolitica species. Our analysis reveals that the genome of Y. enterocolitica strain 8081 is a patchwork of horizontally acquired genetic loci, including a plasticity zone of 199 kb containing an extraordinarily high density of virulence genes. Microarray analysis has provided insights into species-specific Y. enterocolitica gene functions and the intraspecies differences between the high, low, and nonpathogenic Y. enterocolitica biotypes. Through comparative genome sequence analysis we provide new information on the evolution of the Yersinia. We identify numerous loci that represent ancestral clusters of genes potentially important in enteric survival and pathogenesis, which have been lost or are in the process of being lost, in the other sequenced Yersinia lineages. Our analysis also highlights large metabolic operons in Y. enterocolitica that are absent in the related enteropathogen, Yersinia pseudotuberculosis, indicating major differences in niche and nutrients used within the mammalian gut. These include clusters directing, the production of hydrogenases, tetrathionate respiration, cobalamin synthesis, and propanediol utilisation. Along with ancestral gene clusters, the genome of Y. enterocolitica has revealed species-specific and enteropathogen-specific loci. This has provided important insights into the pathology of this bacterium and, more broadly, into the evolution of the genus. Moreover, wider investigations looking at the patterns of gene loss and gain in the Yersinia have highlighted common themes in the genome evolution of other human enteropathogens