Surge Pressure Prediction Using Herschel-bulkley Rheological Model And Comparison Of Analytical And Landmark Software Results.

Tez (Yüksek Lisans) -- İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2015Thesis (M.Sc.) -- İstanbul Technical University, Institute of Science and Technology, 2015Yeraltı enerji kaynakaları araştırması (petrol, gaz ve jeotermal) dünya enerji gereksinimini karşılamaya bağlı olarak artmaktadır. Günümüzde teknik olarak doğru ve maliyeti düşük sondaj uygulamaları çok kritik bir hale gelmiştir. Son birkaç on yılda, kuyu hidroliği büyük dikkat çekmiş ve buna bağlı olarak yüksek eğimli kuyular, uzun erişimli ve yatay kuyuların sayısında büyük artış görülmektedir. Bu sondaj ortamlarında formasyon basıncı ve formasyon çatlatma gradyeni arasındaki operasyonel pencere veya açıklık marjini genel olarak daha azdır ve sondaj dizisinin kuyu içerisine veya kuyudan dışarıya doğru olan manevrası sırasında meydana gelen kuyu içi basınç değişimlerinin veya dalgalanmalarının (surge veya swab olarak bilinmektedir) doğru bir şekilde tahmin edilmesi gerektiğini yansıtmaktadır. Sondaj akışkanının aşağı ve yukarı hareketinden kaynaklanan ve kuyu içi basınç dalgalanması (surge veya swab) olarak bilinen bu basınç değişimleri genellikle sürtünme basınç kayıplarıdır. Sondaj dizisi kuyu dışına doğru çekildiği zaman kuyudaki akışkanı akışkanı yukarıya doğru sürükler (drag), bu nedenle kuyu dibinde hidrostatik basınçta swab olarak bilinen bir basınç azalmasına sebep olur. Bunun tersi harekette, dizi kuyu içerisinde aşağı doğru hareket ettirildiğinde akışkanı aşağı doğru sürükler ve surge olarak bilinen kuyu içi basıncının artmasına neden olur. Sondaj dizisinin manevra operasyonu diziye boru eklemek, aşınmış matkabı değiştirmek, kuyu içerisinde kalmış parçaları dışarı çıkarmak (tahlisiye operasyonu) veya kuyu ölçüm aletlerinin (log aletleri) kuyuya indirilmesi ve çıkarılması gibi nedenlerle yapılır. Manevra operasyonlarında harcanan zaman genel olarak tüm sondaj zamanı için harcanan zamanın önemli bir bölümünü oluşturur. Manevra nedeniyle oluşan bu basınçların doğru bir şekilde belirlenmesi ve bilinmesi, sorunların azaltılmasında ve düşük maliyetli etkin bir sondaj operasyonunun yapılmasında çok büyük bir önemi vardır. Manevra nedeniyle oluşan kuyu içi basınç dalgalanmalarının (surge ve swab basınçları) hesaplanması sondaj hidroliğinde çok önemlidir. Sondaj dizisinin manevrası nedeniyle oluşabilecek yüksek basınç dalgalanmaları formasyon hasarı ve kuyu fışkırmaları gibi çok ciddi sorunlara neden olabilir. Formasyon basıncı ve formasyon çatlatma basıncı arasındaki açıklığın genel olarak küçük olduğu derindeniz kuyularının, uzun erişimli kuyuların (ERD) ve yüksek açılı kuyuların sondajı sırasında basınç dalgalanmalarının uygun bir şekilde tahmini önemi yadsınamaz bir gerçektir. Bu çalışmada, dizi hareketinden kaynaklanan basınç dalgalanmalarını hesaplayan yöntem Herschel-Bulkley akışkan modeli kullanılarak sunulmuştur ve sonuçlar Paradigm Sysdrill yazılımı (V.10) ile karşılaştırılmıştır. Çalışmada, basınç dalgalanmalarını bulmak için Merlo vd. (1995) tarafından tanıtılan sürtünme basınç kayıplarını Herschel-Bulkley akışkan için hesaplayan analitik denklemler kullanılmıştır. Sondaj dizisinin manevrası nedeniyle oluşan basınçların (surge ve swab) Herschel-Bulkley analitik modeli kullanılarak çözümü literatürde günümüze kadar yayınlanmamıştır ve bu yönüyle bu çalışma bir ilktir. Ancak, bu model denklemleri kullanılarak sondaj akışkanının sirkülasyonu sırasında meydana gelen sürtünme basınç kayıplarının (stand pipe pressure) belirlenmesine yönelik çalışmalar yayınlanmıştır. Çalışmada yapılan hesaplamalarda kuyunun düşey olduğu, kuyu anülüsünde dizinin merkezi olduğu (konsentrik), sondaj çamurunun sıkıştırılamaz akışkan olduğu ve kararlı akış durumları kabul edilmiştir. Ticari yazılım olan Paradigm Sysdrill (v.10) simülatörü sondaj kuyusunun planlanmasında, yön kontrolünde ve sondaj mühendisliği analizlerinde yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Bu program iki önemli modülden oluşmaktadır; bunlar (1) Sysdrill kuyu planlama ve yön kontrolü ve (2) Sysdrill sondaj mühendisliği. Bu çalışmada Sysdrill yazılımı Herschel-Bulkley modeli kullanılarak analitik olarak çözülen problem sonuçlarını karşılaştırmak için kullanılmıştır. Yazılımın dizi hareketi nedeniyle oluşan kuyu içi basınç dalgalanmalarını yanlış hesapladığı (sadece Herschel-Bulkley model değil, aynı zamanda Bingham Plastik ve Power Law gibi diğer reolojik modelleri içinde) belirlenmiştir. Konu hakkında yazılım firmasıyla irtibata geçilmiş ve programın yeni versiyonunda bu hatanın giderileceği bilgisi teyit edilmiştir. Barit-ağırlaştırılmış ve ağırlaştırılmamış su bazlı sepiolit çamurlar çalışmada kullanılmıştır. Sysdril yazılımından tahmin edilen sonuçlar farklılık göstermiştir ve kuyu içi basınç dalgalanmaları değerleri analitik model sonuçlarından alınanlara göre daha düşüktür. Kuyuiçi basınç dalgalanmaları (surge basınçları) Bingham Plastik ve Power Law reolojik modelleri kullanılarakta tahmin edilmiş ve sonuçlar Herschel-Bulkley model sonuçlarıyla karşılaştırılmıştır. Ayrıca, bu basınç dalgalanması üzerine etki eden parametreleri incelemek için duyarlılık analizi de gerçekleştirilmiştir. Kuyuiçi basınç dalgalanmaları dizi manevra hızı ve akışkan yoğunluğu ile doğrusal bir ilişki etkisi gösterirken, kuyu açıklığı (borehole clearance) doğrusal olmayan bir ilişki göstermiştir. Çalışma göstermiştir ki, kuyu içi basınç dalgalanması belli bir sıcaklık değerine kadar artan sıcaklıkla azalırken, daha sonra bu sıcaklıktan yüksek sıcaklıklarda basınç değerlerinde bir artış göstermiştir. Formasyon sıcaklığının çamur reolojisi ve kuyu içi basınç dalgalanması üzerine olan etkisini daha iyi anlayabilmek için belirtilen çamur örneklerinin reolojik sabitleri hem Fann35A döner viskometre hem de Fann50SL yüksek sıcaklık ve yüksek basınç (YSYB) reometresi kullanılarak ölçülmüştür. Sıcaklık koşullarını daha doğru canlandıran reometre ölçümlerinden elde edilen sonuçların viskometre sonuçlarından oldukça farklı değerler verdiği belirlenmiştir. Yüksek sıcaklıklı kuyuların analizinde viskometreden elde edilen sonuçlara göre yapılacak olan mühendislik analizlerinin yanlışlıklara ve dolayısıyla istenmeyen sorunlara neden olabileceği de gösterilmiştir. 350oF formasyon sıcaklığına kadar hem ağırlaştırılmış hem de ağırlaştırılmamış sepiolit çamurlarının sondaj dizisinin manevra hızlarının artırılmasına izin verdiği de belirlenmiştir. Bunula birlikte, doğru manevra hızlarının belirlenebilmesi için reometreye dayalı reolojik sabitlerin belirlenmesi gerekmektedir. Çalışmadan elde edilen diğer önemli sonuçlar aşağıda özet olarak verilmektedir: • Herschel-Bulkley modelinin analitik çözümü sonuçlarından elde edilen kuyu içi basınç dalgalanmaları (surge/swab) ticari yazılımın sonuçlarından daha iyi sonuç vermektedir. Analitik çözüm sonuçları daha yüksektir ve sonuçlar daha korunaklı ve güvenlikli bir çözüm vermektedir. • Kuyu içi basınç dalgalanmalarının artışına neden olan en önemli parametre manevra sırasındaki dizi hızının değeridir. Artan dizi hızıyla birlikte bu basınçlarda artmaktadır. • Kuyu içi basınç dalgalanmaları artan çmaur yoğunluğuyla birlikte artmaktadır, ancak artış oranı dizi hızındaki kadar yüksek değildir. • Dizi ve formasyon arasındaki anüler açıklık ile basınç dalgalanma değeri arasında ters bir ilişki vardır ve artan anüler açıklıkla birlikte basınç dalgalanmaları hızlı bir şekilde düşmektedir. • Hem barit-ağırlaştırılmış hem de ağırlaştırılmamış sepiolit temelli sondaj akışkanı durumunda, formasyon sıcaklığının dolayısı ile sondaj akışkanının belli bir değerine kadar (çamur jelleşmesi etkisi görülünceye kadar olan sıcaklık artışları) kuyu içi basınç dalgalanma (surge ve swab) değerlerinde azalma görülmektedir ve bu sıcaklık eşiğine (350o F) kadar manevra hızları arttırılabilir. • Sıcaklık ile birlikte değişen sondaj akışkanının reolojik sabitlerinin kuyu içi basınç dalgalanmaları (surge/swab) değerleri üzerine büyük etkisi vardır. • Sürtünme basınç kayıplarını daha doğru tahmin etmek için Herschel-Bulkley modelini göz önüne alan çamur yapışma sabiti (mud clinging constant) denklemleri ve/veya grafikleri günümüze kadar geliştirilmemiş ve literatürde yoktur. Bu nedenle, çalışmada Power Law akışkan için geliştirilmiş olan denklemler kullanılmıştır. • Yüksek sıcaklık koşullarında bütün özellikleri reometreden belirlenen sadece sepiolit temelli çamur özellikleri bu çalışmada kullanılmıştır. Diğer çamur türleri için (KCL, polimer temelli çamurlar, Lignosülfonat gibi) bu çalışma tekraralanabilir ve sepiolit çamur sonuçlarıyla karşılaştırılabilir.In drilling hydraulics, the estimation of surge and swab pressures is important due to the fact that, the excessive surge pressures generated by pipe movement in tripping operations may result in serious consequences such as blowout and formation damage. Tripping operation can be performed due to several reasons such as adding pipe stand to drillstring, changing worn bit, removing fallen parts from borehole (fishing) or running logging tools. The time spent in tripping operation is a significant portion of the total time spent during overall drilling operations. During the drilling of offshore wells in deep waters, extended reach drilling (ERD) wells and highly deviated wells, small margins are encountered between pore pressure and formation fracture pressure. In such cases, the proper prediction of surge and swab pressure may exhibit paramount importance in order to ensure trouble free and cost effective drilling operations. In this work, the method for estimating surge pressures by analytical calculations using Herschel-Bulkley rheological model is presented and the results are compared with those obtained from Paradigm Sysdrill software, version 10. In calculating the frictional pressure losses for Herschel-Bulkley model the equations introduced by Merlo, et al. (1995) are employed. The barite-weighted and unweighted fresh water sepiolite muds are used in this study. The results estimated with Sysdrill software shows discrepancy, and the surge pressures are lower as compare to the results taken from analytical model. The surge pressures are also estimated using Bingham Plastic and Power Law model, and results are compared with Herschel-Bulkley rheological model. Additionally, a sensitivity analysis is performed to investigate the major parameters that affect surge pressures. The effect of tripping speed and fluid density exhibits the direct relationship, while the effect of borehole clearance exhibits the inverse relationship to the surge pressures. The study shows that, upto the certain degree of temperature, the surge pressures decrease with the increase in formation temperature, and then afterwards the surge pressures display an increment. For better understanding of formation temperature effect on mud rheology and surge pressures, the rheological constants for the mentioned mud samples are taken, using both Fann35A rotational viscometer and Fann50SL high temperature and high pressure (HTHP) rheometer. It is also determined that at the formation temperature up to 350°F, the use of both weighted and unweighted sepiolite muds allow to fasten the tripping speed of the drillstring.Yüksek LisansM.Sc

Phytohormones as Growth Regulators During Abiotic Stress Tolerance in Plants

Phytohormones (PHs) play crucial role in regulation of various physiological and biochemical processes that govern plant growth and yield under optimal and stress conditions. The interaction of these PHs is crucial for plant survival under stressful environments as they trigger signaling pathways. Hormonal cross regulation initiate a cascade of reactions which finely tune the physiological processes in plant architecture that help plant to grow under suboptimal growth conditions. Recently, various studies have highlighted the role of PHs such as abscisic acid, salicylic acid, ethylene, and jasmonates in the plant responses toward environmental stresses. The involvement of cytokinins, gibberellins, auxin, and relatively novel PHs such as strigolactones and brassinosteroids in plant growth and development has been documented under normal and stress conditions. The recent identification of the first plant melatonin receptor opened the door to this regulatory molecule being considered a new plant hormone. However, polyamines, which are not considered PHs, have been included in this chapter. Various microbes produce and secrete hormones which helped the plants in nutrient uptake such as N, P, and Fe. Exogenous use of such microbes help plants in correcting nutrient deficiency under abiotic stresses. This chapter focused on the recent developments in the knowledge related to PHs and their involvement in abiotic stresses of anticipation, signaling, cross-talk, and activation of response mechanisms. In view of role of hormones and capability of microbes in producing hormones, we propose the use of hormones and microbes as potential strategy for crop stress management.Fil: EL Sabagh, Ayman. Scientific And Technological Research Council Of Turkey; TurquíaFil: Islam, Mohammad Sohidul. Kafrelsheikh University; EgiptoFil: Hossain, Akbar. Hajee Mohammad Danesh And Technology University; BangladeshFil: Iqbal, Muhammad Aamir. University Of Poonch; PakistánFil: Mubeen, Mohammad. Comsats University Islamabad; PakistánFil: Waleed, Mirza. Comsats University Islamabad; PakistánFil: Reginato, Mariana Andrea. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Instituto de Investigaciones Agrobiotecnológicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones Agrobiotecnológicas; ArgentinaFil: Battaglia, Martin. Cornell University; Estados UnidosFil: Ahmed, Sharif. International Rice Research Institute; FilipinasFil: Rehman, Abdul. The Islamia University Of Bahawalpur; PakistánFil: Arif, Muhammad. The University Of Agriculture; PakistánFil: Athar, Habib-Ur-Rehman. Bahauddin Zakariya University; PakistánFil: Ratnasekera, Disna. University Of Ruhuna; Sri LankaFil: Danish, Subhan. Bahauddin Zakariya University; PakistánFil: Raza, Ali. Sichuan Agricultural University; ChinaFil: Rajendran, Karthika. Vellore Institute Of Technology; IndiaFil: Mushtaq, Muntazir. Icar-national Bureau Of Plant Genetic Resources; IndiaFil: Skalicky, Milan. Czech University Of Life Sciences Prague; República ChecaFil: Brestic, Marian. Czech University Of Life Sciences Prague; República ChecaFil: Soufan, Walid. King Saud University; Arabia SauditaFil: Fahad, Shah. University Of Haripur; PakistánFil: Pandey, Saurabh. Guru Nanak Dev University; IndiaFil: Abdelhamid, Magdi T.. National Research Centre Dokki; Egipt

Maize Adaptability to Heat Stress under Changing Climate

The rapidly increasing human population is an alarming issue and would need more food production under changing climate. Abiotic stresses like heat stress and temperature fluctuation are becoming key issues to be addressed for boosting crop production. Maize growth and productivity are sensitive to temperature fluctuations. Grain yield losses in maize from heat stress are expected to increase owing to higher temperatures during the growing season. This situation demands the development of maize hybrids tolerant to heat and drought stresses without compromising grain yield under stress conditions. The chapter aimed to assess the updates on the influence of high-temperature stress (HTS) on the physio-biochemical processes in plants and to draw an association between yield components and heat stress on maize. Moreover, exogenous applications of protectants, antioxidants, and signaling molecules induce HTS tolerance in maize plants and could help the plants cope with HTS by scavenging reactive oxygen species, upregulation of antioxidant enzymes, and protection of cellular membranes by the accrual of compatible osmolytes. It is expected that a better thought of the physiological basis of HTS tolerance in maize plants will help to develop HTS maize cultivars. Developing HTS-tolerant maize varieties may ensure crops production sustainability along with promoting food and feed security under changing climate

Measurement, modelling, and closed-loop control of crystal shape distribution: Literature review and future perspectives

Crystal morphology is known to be of great importance to the end-use properties of crystal products, and to affect down-stream processing such as filtration and drying. However, it has been previously regarded as too challenging to achieve automatic closed-loop control. Previous work has focused on controlling the crystal size distribution, where the size of a crystal is often defined as the diameter of a sphere that has the same volume as the crystal. This paper reviews the new advances in morphological population balance models for modelling and simulating the crystal shape distribution (CShD), measuring and estimating crystal facet growth kinetics, and two- and three-dimensional imaging for on-line characterisation of the crystal morphology and CShD. A framework is presented that integrates the various components to achieve the ultimate objective of model-based closed-loop control of the CShD. The knowledge gaps and challenges that require further research are also identified

(n, k)-Multiple Factorials with Applications

In this paper, we define (n, k) triple factorial and extend the definition up to a finite number of multi-factorials of the said type. We express the Pochhammer’s symbol and hypergeometric functions involving these factorials. Also, we express some elementary functions in the form of (n, k)!r satisfying the classical result

Protection of Plant Varieties in Compliance with Pakistan’s Response to International Obligations

The Agreement on Trade-Related Aspects of Intellectual Property Rights (TRIPS) of the World Trade Organization (WTO) enforces an “obligation on all member countries to protect plant varieties either by patents or by a sui generis regime or by a combination of both”. Pakistan adopted the “sui generis choice” to give protection to plant varieties. The rights of commercial breeders are protected under the present legal regime, and further, it gives positive rights to farmers. It also goes “beyond the widely recognized international sui generis regime represented by the International Union for the Protection of Plant Varieties” (UPOV). In compliance with international obligations, Pakistan passed the Plant Breeders’ Rights Act, 2016. This research paper discusses the new legislation and highlights its features and gaps. Further, to what extent the PBR Act can bring together Pakistan’s conflicting obligations under “the UN Convention on Biological Diversity (CBD), The Cartagena Protocol on Bio-safety (CPB), and the International Treaty on Plant Genetic Resources for Food and Agriculture (ITPGRFA)”

Sustainable environment, energy and finance in China: Evidence from dynamic modelling using carbon emissions and ecological footprints

The excess utilization of conventional energy sources and their impact on environmental degradation have compelled emerging economies to explore alternative sustainable energy sources in order to protect the environment. This study investigates the impact of sustainable finance (market capitalization) and other sustainable economic factors (exports, energy consumption, economic growth, and urbanization) on both carbon emissions/greenhouse gases emissions) and ecological footprints in China from 1970 to 2017. Considering the Environmental Kuznets Curve perspective, a novel Dynamic Autoregressive Distributed Lag technique is applied. This model is efficient enough to draw actual positive and negative simulations, while showing the change of independent variables and their impact on the dependent variable. The empirical results of this study indicate that sustainable finance exerts a positive and negative influence on carbon emissions in the long- and short-run, respectively. Likewise, the results are robust with ecological footprints through which it is evident that sustainable finance placed a lucrative cause to preserve the environment. Outcomes of additional predictors state that in the long-run, sustainable economic factors (urbanization) capture a positive impact on carbon emissions, while others, such as economic growth, energy consumption, and exports improve environmental quality. Conversely, short-run results state that urbanization supports the environment. Still, economic development, energy use, and exports tend to damage the environment, exerting a positive impact on CO2 emissions in China. The policy implications from this study can be very useful in accomplishing the widely stated global sustainable development and environment goals. Keywords: Sustainable environment, energy and finance, market capitalization, Carbon/CO2 emissions, ecological footprints, DARDL, China.<br/

Numerical Simulation and Nonlinear Control of a Continuous Yeast Bioreactor

Here, the oscillatory behavior of Saccharomyces cerevisiae (baker’s yeast) was investigated during the operation of a continuous bioreactor as it is detrimental to the stability and productivity of such a system. An unstructured segregated model was employed to study this phenomenon. The mathematical model couples a biological cell population balance model (PBM), representing the dynamics of cell mass distribution, with the mass balance of the rate-limiting substrate. High resolution flux limiter finite volume schemes have been proposed for approximating model equations efficiently and accurately. Moreover, analytical solution of a simplified yeast cell PBM was derived and the accuracy of proposed numerical schemes was analyzed by comparing analytical and numerical solutions. Good agreements in results and error analysis proved the accuracy of the proposed numerical schemes. Finally, the Globally Linearizing Control (GLC) was used for obtaining the total cell mass per unit volume. The GLC damps oscillations in substrate concentration by controlling the total cell number per unit volume. The ability of this controller to stabilize the steady-state and periodic solutions was analyzed through numerical simulations