Analyse, modélisation et commande d'un système de forage - Saldivar Marquez Martha Belem (2013)
L'interaction de la tige de forage avec le puits mène à une variété d oscillations indésirables. Trois principaux types de vibrations peuvent être distingués: torsion (stick-slip), axiale (bit-bounce) et latérale (whirling). Ces vibrations représentent une source d'échecs qui réduisent le taux de pénétration et augmentent le coût du processus. La première partie de ce travail concerne le problème de modélisation d'un système de forage vertical. Un modèle à paramètres distribués du système de forage décrit par une équation aux dérivées partielles hyperbolique avec conditions aux limites mixtes est présenté. Ce modèle initial motivé par la description physique du système peut être réduit à un système à retards de type neutre, soit par la transformation d'Alembert, soit en utilisant des techniques du domaine fréquentiel. L'intérêt du modèle obtenu est dû au fait que son analyse et sa simulation sont plus simples que celles du modèle initial aux dérivées partielles. De plus, il permet l'utilisation des méthodes de commande de systèmes de type neutre. La validation du modèle obtenu est faite de façon indirecte, en montrant qu il reproduit les phénomènes vibratoires observés pendant le processus de forage aussi que les principales stratégies fondées sur l expérience utilisées pour leur réduction. Dans la seconde partie de cette contribution, on développe des contrôleurs efficaces pour la stabilisation des systèmes à retards de type neutre. Les techniques de Lyapunov-Krasovskii conduisent à la synthèse de commandes en rétroaction par le biais de la solution d'inégalités matricielles linéaires ou bilinéaires (LMI, BMI). Basés sur différentes approches de modélisation, nous avons développé divers contrôleurs de stabilisation pour la réduction de vibration dans le système de forage. Les résultats des simulations corroborent leur efficacité.
Keywords: Forage Oscillations Thèses et écrits académiques; Équations d'onde Oscillations Thèses et écrits académiques; Vibrations d'une tige de perforation