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 ring-de-forage-un-espoir-de-progres-pour-la-commande-en-surface/
SUMMARY:Émilien Garcia (I2M\, Aix-Marseille Université): Approche non-lin
 éaire du monitoring de forage : un espoir de progrès pour la commande en
  surface ?
DESCRIPTION:Émilien Garcia: Approche non-linéaire du monitoring de forage
  : un espoir de progrès pour la commande en surface ?\nL'activité de for
 age\, incontournable dans la société moderne\, a un coût quotidien trè
 s élevé. Afin d'en optimiser la durée\, il est primordial d’éviter e
 t prévenir tout incident lors du forage\, ce qui passe notamment par le c
 ontrôle des efforts appliqués sur l'outil en forage : le poids sur l'out
 il WOB (pour Weight On Bit) et le couple à l'outil TOB (Torque On Bit). C
 es efforts ne sont généralement pas mesurés\, encore moins en temps ré
 el. Ils doivent donc être estimés à partir de mesures disponibles en su
 rface\, même lorsque les trajectoires de puits deviennent complexes\, ce 
 que ne permet pas la méthode standard dans l'industrie.\nAu cours de cett
 e thèse\, une fonction de transfert non-linéaire entre les efforts déli
 vrés au train de tiges en surface et ceux qui parviennent à l'outil au f
 ond du puits a ainsi été développée. Elle introduit un modèle mécani
 que de frottements tiges/puits\, dont l’utilisation exige de connaître 
 la trajectoire du puits et ses dérivées spatiales avec fiabilité jusqu
 ’à l’ordre 4 (!). Or\, les méthodes traditionnelles pour estimer la 
 trajectoire du puits ont des estimations de ses dérivées très variées 
 les unes par rapport aux autres.\nAfin de pallier ces divergences\, une m
 éthode de lissage non-linéaire de la trajectoire d'un puits a été intr
 oduite. Basée sur l'analyse multirésolution de la trajectoire\, elle gar
 antit la convergence simultanée d'un polygone et de ses différences divi
 sées vers une fonction régulière et ses dérivées. Grâce à ce lissag
 e\, le modèle de frottement peut être appliqué à différents jeux de d
 onnées recueillis sur des forages réels. Le lissage de la trajectoire du
  puits améliore l’ajustement des coefficients de frottement le long du 
 puits par le modèle de frottement. In fine\, ces coefficients permettent\
 , au travers du modèle de frottements\, une meilleure estimation des effo
 rts à l'outil en forage que la méthode standard.\n-\nNon-linear approach
  to drilling monitoring: a hope of progress for surface control?\nDrilling
  is a central activity in our modern society to provide enough energy whil
 e the needs are constantly growing. Related daily costs are very high\, an
 d therefore it is critical to optimize drilling durations\, which can be r
 ealized by preventing any drilling malfunction. Controlling the efforts ap
 plied on the drilling bit is one way to check that the optimal conditions 
 while drilling are gathered. These efforts\, called Weight On Bit (WOB) an
 d Torque On Bit (TOB)\, also allow to estimate the Mechanical Specific Ene
 rgy (MSE)\, which is the energy required by the bit to drill one unit volu
 me of rock. The objective is to minimize such energy all along the drillin
 g. Then it is important to estimate the MSE in real-time to detect any mal
 function while drilling if the MSE becomes too high.\nHowever\, the bit is
  usually thousands of meters distant from the drilling floor\, which makes
  it difficult to measure the efforts endured by the bit directly near the 
 bit\, and even more difficult to monitor them in real-time at the surface.
  To control them\, it is necessary to estimate them by another way\, using
  the only useful and available measurements at the surface. Excellence Log
 ging already developed a method to estimate WOB and TOB in real-time\, but
  the validity of this method is not ensured\, in particular when the wellb
 ore trajectory is complex. Throughout this thesis\, a nonlinear transfer f
 unction has then been developed to estimate the bottom efforts transmitted
  to the bit from the surface efforts provided to the drillstring\, conside
 ring the trajectory inherent singularities.\nChapter 1 introduces the equa
 tions of the friction model used and developed in this thesis\, after a bi
 - bliographical and critical study of the existing methods to estimate WOB
  and TOB. This study includes the references method\, used by Excellence L
 ogging\, as well as the friction models also called “Torque and Drag” 
 (or T&amp\;D). Chapter 1 also contains the critical study of the existing 
 reconstruction methods to estimate the wellbore trajectory. A comparison o
 f those methods is realized to determine which one allows the best traject
 ory derivatives estimates\, which are essential to properly apply the fric
 tion model.\nChapter 2 introduces a trajectory smoothing method mathematic
 ally analyzed\, which provides bet- ter spatial derivatives estimates. As 
 the smoothing must consider the singularities of the trajectory to smooth\
 , the method must be nonlinear. After an introduction to Multiresolution A
 nalysis\, the smoothing method is then introduced and analyzed. It ensures
  simultaneous convergences of a polygon and its di- vided differences towa
 rds a C∞(R) function and its derivatives. The smoothing process is then 
 validated on a theoretical curve and applied on a real wellbore trajectory
  considering ideal surface measurements.\nChapter 3 is dedicated to the im
 provement of the surface pipe tension estimation. This parameter is not me
 asured at surface\, it is estimated through another measurement realized o
 n the drillstring hoisting system. While hoisting or lowering the drillstr
 ing\, this measurement must be carefully converted into the surface pipe t
 ension\, which is not currently the case. After a bibliographical study of
  the existing models to correctly process the conversion\, a real-time con
 version procedure is proposed and then applied to a dataset for validation
 .\nThe methods developed in both Chapters 2 and 3 are then implemented and
  applied on several da- tasets all along the Chapter 4. Without measuremen
 ts at bit\, a proper validation cannot be undertaken\, so WOB and TOB are 
 estimated through several drilling depths intervals using the developed fr
 iction model and then compared to the estimations provided by the referenc
 es method.\nThen\, Chapter 5 concludes this thesis by listing the realized
  developments. Improvements and limits of the new transfer function are me
 ntioned\, as well as prospects for this work in order to improve once more
  the validity of the transfer function.-\n*Membres du jury :\n- Monsieur J
 acques LIANDRAT\, Professeur des Universités\, Centrale Marseille-I2M\, M
 arseille\, France\, directeur de thèse.\n- Monsieur Frédéric LEBON\, Pr
 ofesseur des Universités\, Aix-Marseille Université\, Marseille\, France
 .\n- Monsieur Christian GOUT\, Professeur des Universités\, INSA Rouen\, 
 France.\n- Monsieur Philippe DUFOURCQ\, Enseignant-chercheur\, Centrale Su
 pélec\, Gif-sur-Yvette\, France\, directeur de thèse.\n- Monsieur Jacque
 s LESSI\, Directeur scientifique\, Excellence Logging\, Colombes\, France\
 , directeur de thèse.\n- Madame Isabelle RAMIÈRE\, Ingénieur de Recherc
 he\, CEA\, Aix en Provence\, France.\n- Madame Mickaele LE RAVALEC\, Chef 
 de département IFPEN\, Rueil-Malmaison\, France.\n- Monsieur Bruno COCHEL
 IN\, Professeur des Universités\, Centrale Marseille\, Marseille\, France
 .\nLiens :\n- theses.fr\n- Fiche de l'ED184
CATEGORIES:Soutenance de thèse,Analyse Appliquée
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