Contribution à la synthèse d'un observateur-contrôleur pour un système de forage rotary

Abstract

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