Étude et commande par mode glissant des vibrations de torsion de forage pétrolier

Abstract

On a étudié dans ce mémoire la minimisation des vibrations de torsion de la garniture de forage d’un puits de perçage, par l’utilisation de la commande par mode glissant. L’objectif de commande est d’éliminer les oscillations provoquées par le phénomène de "stick-slip" en poursuivant une vitesse de rotation constante désirée. Un modèle de torsion de deux degrés de liberté a été choisi pour décrire la dynamique de garniture, il possède une seule entrée de commande qui agit sur le top drive par l’intermédiaire d’un moteur électrique. On a aussi choisi deux modèles d’interaction outil-roche pour décrire le comportement non linéaire du système. Ensuite le modèle mathématique a été calibré avec des paramètres expérimentaux. Un contrôleur par mode glissant de premier ordre a été conçu en introduisant une surface de glissement où la dynamique du système satisfait l’objectif de commande. La stabilité de contrôleur au sens de "LYAPUNOV" a été prouvée. Une simulation étendue a été faite pour démontrer l’efficacité et la robustesse du contrôleur.