Academic literature on the topic 'Estimation de la vitesse du vent'

Cette étude a été menée au Cameroun dans le département de la Menoua, région de l’Ouest avec pour objectif une meilleure connaissance des vents induits par les véhicules en mouvement, ainsi que leurs potentiels énergétiques. Pour y parvenir, des données ont été collectées avec un anémomètre monté sur un véhicule, puis elles ont été analysées à l’aide de Microsoft Excel et du Logiciel SPSS 23. L’étude s’est intéressée à la variation de la vitesse du vent en fonction de celle du véhicule, de la position du capteur de l’anémomètre au tour du véhicule et ainsi que de l’altitude. Elle a révélé à son terme que, le vent induit par les véhicules en mouvement est un vent artificiel caractérisé par sa direction qui est unique et qui est toujours opposé au sens d’avancement du véhicule, sa vitesse qui dépend de la vitesse d’avancement du véhicule, qui varie tout autour de celui-ci (avec les positions avant et dessus présentant des avantages relatifs par rapport aux positions derrière et latérale basse) et qui est indépendante de l’altitude. Par rapport aux vents naturels, il présente l’avantage d’être plus stable et facile à prédire. Ce vent recèle également une immense quantité d’énergie dont la valorisation permettrait de développer plusieurs applications notamment dans le domaine de l’énergie des transports.

Cet article a pour objectif de présenter une nouvelle stratégie de commande optimale d’une génératrice à réluctance variable (GRV) entrainée directement par une turbine éolienne en vue de maximiser le rendement énergétique. Il s’agit d’optimiser les angles de commutations du convertisseur associé à une GRV 6/4, en modes continu (impulsion unique) et haché (modulation de largeur d’impulsion), selon un processus original qui consiste à approcher la caractéristique flux-courants pour une vitesse donnée par une courbe référence idéalisée pour la vitesse nominale qui permet de maximiser la surface correspondant à l’énergie convertie. Les résultats des simulations sont analysés et illustrent les bonnes performances du contrôleur proposé pour une application éolienne à vitesse de vent variable.

Cette étude consiste à la modélisation et à l’application de méthodes numériques afin d’optimiser les performances d’un capteur solaire plan à eau sous les conditions météorologiques du Mali, particulièrement au mois de janvier ou l’ensoleillement est faible et la consommation en eau chaude importante. Les résultats obtenus montrent que lorsque la vitesse du vent passe de 1 m/s à 4 m/s le rendement décroit de 69 % à 65 % pour une intensité du rayonnement solaire de 460 W/m2. L’augmentation de l’épaisseur de l’isolant, des diamètres intérieur et extérieur des tubes donne un rendement pouvant atteindre respectivement 67 % et 70 %. Lorsque le matériau constituant l’absorbeur, la vitre et l’isolant sont respectivement en acier chrome, en poly-méthacrylate, en mousse de polyuréthane, on obtient des rendements de 71 %, 61,5 % et 52,5 % respectivement pour une intensité du rayonnement solaire de 460 W/m2. Aussi, cette étude a montré que les paramètres externes tels que le rayonnement solaire, la vitesse du vent et internes (propriétés optiques et thermo-physiques des différents composants du capteur) influent très peu sur la température du fluide caloporteur.

El comportamiento eólico superficial en México está en función de las topoformas en los diversos espacios geográficos del país. En este estudio se analiza la dinámica del viento dominante, de acuerdo con la complejidad topográfica del área que barre. Se hace una interpretación de la carta de viento dominante, a escala 1:4.000.000, para definir sus características en las diversas regiones del país. Se consideran los elementos atmosfe1;cos causales de las modificaciones estacionales, en la direción y velocidad original del viento. [fr] La conduité éolique superficielle au Méxique est liée aux topoformes des differents espaces géographiques du pays. Dans c'étude on analyse la dyamique du vent dominant en accord avec la complexité topographique de la zone que lesquels balaient. On interprete la carte du vent dominant á une échelle 1:4.000.000 pour définir ses caractéristiques aux difterents rebrions du pays. On considére les elements atmosphériques que provoquent les modifications saisoniéres de la direction et vitesse originale du vent.

Les données vent relatives à la station météorologique de Tiaret, une ville située au centre des hauts plateaux algériens, ont été traitées afin d’évaluer les caractéristiques statistiques de la vitesse du vent et du potentiel éolien à une hauteur de 10 m au-dessus du sol. Une extrapolation de ces caractéristiques avec la hauteur est ensuite effectuée et les performances attendues de 4 types de turbines sont déterminées. Les résultats obtenus donnent un aperçu sur les ressources éoliennes disponibles dans cette région et mettent en évidence les périodes les plus favorables pour l’exploitation de cette énergie. Cette étude peut fournir des informations sur la possibilité de développement d’une ferme éolienne dans la région étudiée et nous permettre de faire le meilleur choix pour les types d’éoliennes qui s’adaptent le mieux aux conditions locales.

On se propose d'étudier numériquement la dispersion d'un polluant constitué d'un mélange de dioxyde de soufre et d'air en régime turbulent autour d’un obstacle bidimensionnel. On traite principalement l'influence de l’orientation de la vitesse du vent sur les caractéristiques dynamiques et thermiques du panache, ainsi que sur la concentration du polluant autour d’un obstacle. La méthode numérique utilisée pour la résolution des équations qui décrivent l’écoulement est une méthode aux volumes finis, le maillage adopté est non uniforme, très resserré près de la cheminée et autour de l'obstacle où il y a des gradients dynamiques, thermiques et massiques importants. Le domaine d'étude considéré, est assez grand pour pouvoir visualiser les recirculations et tourbillons créés par le bâtiment. Les résultats trouvés montrent essentiellement que la présence d’un obstacle modifie l’écoulement, conditionne l'intensité des immissions au niveau du sol et la dispersion du polluant. La direction du vent a un grand effet sur l’évolution du polluant éjecté et par suite sur son impact sur l’environnement immédiat de l’obstacle.

Cette thèse propose des algorithmes pour estimer la vitesse et la direction du vent pour des éoliennes et des parcs éoliens.Tout d'abord, nous proposons des méthodes basées sur les données pour estimer la vitesse effective du rotor (REWS) sans nécessiter la connaissance de certains paramètres physiques de l'éolienne, qui pourraient être inconnus de l'opérateur. Nous fournissons deux méthodes basées sur les données, l'une basée sur la régression par processus gaussien et l'autre combinant la régression par processus gaussien avec un observateur grand gain.Ensuite, en nous basant sur cette estimation locale de la REWS, au niveau d'une éolinenne, nous abordons la question de l'estimation du vent en écoulement libre au niveau du parc éolien.Nous commençons par nous concentrer sur l'estimation de la vitesse du vent, pour une direction du vent connue. Pour un parc éolien de géométrie simple, nous démontrons qu'une mesure locale de la vitesse perturbée par la présence des éoliennes peut être utilisée pour estimer la vitesse du vent en écoulement libre. Nous fondons notre méthodologie d'estimation sur une modélisation simplifiée de l'effet de sillage qui consiste en des équations aux dérivées partielles hyperboliques du premier ordre en cascade, et dont la vitesse de transport est la vitesse du vent en écoulement libre. Nous proposons d'utiliser une solution analytique de ces équations, impliquant des retards de transport, pour effectuer une estimation de la mesure locale et mettre à jour l'estimation de la vitesse du vent en écoulement libre. Nous démontrons formellement la convergence de cette estimation et illustrons numériquement l'efficacité de cette méthode.Enfin, nous passons à une configuration plus générale où à la fois la vitesse et la direction du vent en écoulement libre sont inconnues. Nous proposons d'utiliser une modélisation bidimensionelle du sillage et de nous appuyer sur une méthode basée sur l'optimisation. Le problème d'identification que nous formulons se révèle être particulièrement difficile en raison de l'apparition de retards de transport, mais nous montrons comment contourner cette difficulté en considérant une valeur moyenne de l'historique de la vitesse du vent en écoulement libre. Des résultats de simulation obtenus avec le simulateur FAST.Farm illustrent l'intérêt de la méthode proposée
This thesis designs algorithms to estimate the wind speed and direction for wind turbines and wind farms.First, we propose data-based methods to estimate the Rotor Effective Wind Speed (REWS) for a single turbine without prior knowledge of certain physical parameters of the turbine that might be unknown to an operator.We provide two data-based methods, based respectively on Gaussian Process Regression (GPR) and on an combination of GPR with high-gain observers.Second, grounding on this REWS estimation at the local level of one turbine, we address the question of estimating the free-flow wind at the level of a wind farm.We start by focusing on wind speed estimation, for a given known wind direction. For a wind farm with a simple geometry, we prove that a local speed measurement disturbed by the presence of the turbines can be used to estimate the free-flow wind speed. We ground our estimation methodology on a simplified wake model, which consists of first-order hyperbolic partial differential equations, the transport speed of which is the free-flow wind speed. We propose to use an analytical solution of these equations, involving transport delays, to perform an estimate of the local measurement and to update the free-flow wind speed estimate. We formally prove the convergence of this estimate and numerically illustrate the efficiency of this method.Finally, we move to a more general setup where both the free-flow wind speed and direction are unknown. We propose to use a two-dimensional wake model and to rely on an optimization-based method. This identification problem reveals to be particularly challenging due to the appearance of transport delays, but we illustrate how to circumvent this issue by considering an average value of the free flow wind speed history. Simulation results obtained with the simulator FAST.Farm illustrate the interest of the proposed method

Dans cette thèse, nous étudions la détection homodyne (ou rétroinjection optique, ou self-mixing) appliquée à la mesure de la vitesse du vent. Il n’existe actuellement pas sur le marché de solution de mesure du vent par des moyens optiques à faible coût. L’objectif de cette thèse est de développer un tel prototype, en se basant sur le principe de la rétroinjection optique. Les différentes solutions d’anémométrie existant actuellement sont étudiées (anémométrie à coupelles, à ultrasons et à fil chaud, sondes de Pitot, PIV/PTV, sodars et lidars), avec un bref descriptif des avantages et inconvénients de chacune d’entre elles. Les équations de fonctionnement d’un laser soumis à rétroinjection optique sont redémontrées dans cette thèse. Les expressions résultantes sont des équations différentielles non linéaires et à retard, qui peuvent être réduites en un modèle statique couramment utilisé dans la littérature. Ce modèle prévoit une variation périodique de la puissance du laser pour un déplacement à vitesse constante de la cible responsable de la rétroinjection. Pour une puissance réinjectée suffisamment grande, ce modèle prévoit des discontinuités dans la puissance du laser. Nous développons un nouveau modèle issu des équations complètes linéarisées, qui permet de décrire le comportement dynamique du laser. Ce modèle prévoit notamment la présence d’oscillations amorties lors des discontinuités du modèle statique. Les caractéristiques de ces oscillations sont liées à la distance et au coefficient de réflexion de la cible. Les prédictions de ce modèle ont été vérifiées expérimentalement, et les résultats en ont été publiés dans la revue Optics Letters. Le corps de cette thèse se concentre sur l’acquisition et le traitement du signal de self-mixing, issu du passage de particules portées par le vent dans le faisceau de la diode laser utilisée. Comme la fréquence du signal est proportionnelle à la vitesse de la particule projetée sur l’axe optique du laser, nous avons mis en place un traitement dans le domaine fréquentiel par transformée de Fourier discrète. La ongueur de la transformée à utiliser est un compromis dicté par la recherche d’un rapport signal-sur-bruit optimal, le temps d’interaction de la particule avec le faisceau, et les ressources disponibles pour les calculs. Après avoir fixé ce compromis, nous calculons la fréquence de fausses détections qui en résulte. Nous étudions le biais qu’introduisent ces fausses détections sur la mesure de vitesse, ainsi qu’un algorithme permettant de compenser ce biais. Nous étudions ensuite les configurations optiques permettant de mesurer la vitesse du vent dans le plan horizontal (donnée qui intéresse les acheteurs potentiels du produit). Nous démontrons qu’il est nécessaire d’utiliser au moins quatre têtes optiques pour obtenir une acquisition fiable du signal. Des essais réalisés en soufflerie indiquent que le capteur mesure effectivement la vitesse du vent qui lui est présenté. Un démonstrateur autonome avec une unique voie de mesure a été monté sur un mât de prospection éolienne. Les mesures en résultant indiquent que le capteur est sensible à la température ambiante. Après correction par rapport à la température, la mesure effectuée est bien corrélée à une mesure de référence par un anémomètre et une girouette. Cette thèse a donc permis de développer un démonstrateur autonome permettant de mesurer la vitesse du vent en utilisant la rétroinjection optique, en conditions extérieures
In this thesis, we study the homodyne detection (or self-mixing) applied to wind speed measurements. At the moment, there is no commercially available optical anemometer with a low price point. The objective of this thesis is to develop such a prototype, which will be using the self-mixing phenomenon. Existing anemometers are studied, with a short comparison of advantages and drawbacks of each solution (cup, ultra-sonic and hot-wire anemometers, Pitot probes, PIV/PTV, sodars and lidars). The equations describing the behavior of a self-mixing laser are demonstrated in this thesis. The resulting expressions are nonlinear delayed differential equations. These equations can be reduced to a static model that is commonly used in the relevant literature. This model predicts a periodic variation of the laser power for a linear displacement of the target responsible for self-mixing. If the reflection coefficient of the target is big enough, this model predicts discontinuities in the laser power. We develop a new model from the complete equations. This new model allows for the study of the dynamical behavior of the laser. It notably predicts damped oscillations where the static model presents discontinuities. The characteristics of these oscillations are related to the distance of the target and its reflectivity. The predictions of this new model were confirmed experimentally, and the corresponding results were published in the Optics Letters journal. The main part of this thesis is focused on the acquisition and processing of the self-mixing signal, which is produced by particles carried by the wind in the laser beam. The frequency of the resulting signal is proportional to the speed of the particle projected onto the optical axis. Therefore, we use a discrete Fourier transform to study the signal in the frequency domain. The length of the Fourier transform is a compromise between the necessity of an optimal signal-to-noise ratio that can trigger the detection, the interaction time between the particle and the beam, and the resources available for computing. After choosing the right compromise, we compute the resulting false detection frequency. We study the bias arising from these false detections, and we create an algorithm that can be used to compensate this bias. Finally, we study the optical configurations that allows for the measurement of wind speed in the horizontal plane (it is this data that is interesting for the potential clients). We demonstrate that at least four optical heads are necessary to obtain a reliable acquisition. The tests conducted in a wind tunnel show that the sensor actually measures the wind speed. An autonomous demonstrator with one measuring channel has been put on a measuring mast. The resulting measurements show that the sensor is temperature sensitive. When the measurements are corrected against the temperature, they are well correlated to a reference measurement made by a cup anemometer and a wind vane. This thesis has led to the development of an autonomous demonstrator that measures the wind speed by self-mixing in a laser diode, in outdoor conditions

Depuis les premières mesures in situ du vent solaire en 1960, les propriétés macroscopiques et microscopiques de ce plasma éjecté par le Soleil ont été intensivement étudiées, tant du point de vue théorique qu'observationnel. Aujourd'hui encore, certaines des propriétés du vent solaire sont incomprises, comme par exemple le transport de l'énergie dans un plasma peu collisionnel. Mesurer précisément la température des électrons et leurs propriétés non thermique est nécessaire pour comprendre les propriétés du transport. Pour ce faire, la spectroscopie du bruit quasi-thermique est un outil fiable, en étant moins sensible aux perturbations produites par le satellite que les détecteurs de particules classiques. Le bruit quasi-thermique est produit par les fluctuations du champ électrique causées par le mouvement des charges du plasma directement mesurées par une paire d'antennes reliée à un récepteur radio suffisamment sensible. L'étude de ce bruit permet de déterminer les moments des distributions de vitesses des particules. De nombreux résultats ont ainsi été obtenus à partir du récepteur radio de la sonde Ulysse, en décrivant les distributions des électrons par une somme de Maxwelliennes. Cependant une limitation de l'instrument ne permet pas de mesurer avec une précision suffisante la température totale des électrons avec un tel modèle de fonctions de distribution. Pour pallier à ce problème, une nouvelle méthode d'analyse des spectres de bruit quasi-thermique, utilisant une distribution des électrons de type kappa est proposée. Son application aux données de la sonde Ulysse permet de mesurer les variations avec la distance de la température totale des électrons et de leurs propriétés super thermiques dans le vent solaire. Le profil de température montre un comportement intermédiaire entre adiabatique et isotherme, et le paramètre kappa est constant avec la distance au Soleil. Ces résultats sont en accord avec les modèles exosphériques. Le vent solaire est également en interaction avec l'ensemble des objets du Système Solaire. Deux exemples d'interactions plasma-poussières sont présentés dans la deuxième partie de cette thèse : l'accélération des nanoparticules et leurs découvertes dans le vent solaire à une unité astronomique ; et la modification du champ magnétique interplanétaire par les poussières cométaires. Enfin, un point de vue plus global est adopté. Une comparaison du flux d'énergie, qui dans le cas du vent solaire est observé comme étant très stable temporellement et spatialement, est effectuée pour de nombreux vents stellaires. Cette comparaison met en évidence une similitude entre les étoiles de types solaire et les géantes froides, ainsi qu'une éventuelle conséquence de l'accrétion de matière sur les vents stellaires des T-Tauri.

Le transport de neige par le vent occasionne des nuisances qui entravent certaines activités du secteur des transports et du tourisme. Il déplace les dépôts de neige et modifie la structure du manteau neigeux. A ce titre, il participe à l'augmentation du risque d'avalanche. Ces différents aspects justifient l'activité de recherche menée depuis plusieurs années au Cemagref de Grenoble et dans laquelle cette étude trouve naturellement sa place. Ainsi les travaux précédents ont contribué à la modélisation physique et numérique de prévision du transport de neige par le vent. Cela dit, le transport éolien de particules met en jeu différents phénomènes complexes que les connaissances actuelles ne suffisent pas à décrire avec précision. Dans ce contexte, des travaux expérimentaux ont été conduits à la fois en soufflerie et sur le terrain. Ces derniers ont permis des premières investigations sur le comportement des fluctuations de concentration en régime permanent, en particulier par le biais de traitements d'images et d'analyses spectrales. Cette thèse a également porté sur la variabilité des profils de concentration en conditions naturelles, c'est-à-dire dans un écoulement turbulent instationnaire. Tous les résultats in-situ ont nécessité l'usage d'instruments adaptés dont certains ont du être réétalonnés de manière spécifique
Blowing snow causes disturbances that affect both tourism and transportation. Moreover, snowdrifts and accelerated snow metamorphosis dramatically increase the risk of avalanches. These observations call for more scientific and technical researches like those realized in Cemagref, Grenoble, France, where this Ph-D was achieved. Past works contributed to the development of physical and numerical models about blowing snow but the difficulties encountered to match the results get in the field and the general complexity involved in Aeolian particle transport required more studies. That’s why new experimental measurements were recorded either in a wind-tunnel or in the field. On one hand, image processing and spectral analysis were used to investigate the fluctuations of particle concentration blown in a stationary turbulent flow. On the other hand, the variability of concentration profiles during natural events of blowing snow was studied thanks to flux measurements. These latter required some dedicated sensors with specific calibration

Cette thèse étudie l’estimation de vitesse de rotation d’un corps rigide à partir de mesures de directions (par exemple champ magnétique, direction du soleil) embarquées. L’objectif est de remplacer les gyromètres qui sont chers comparés aux autres capteurs inertiels et sujets à des saturations et à des dysfonctionnements. Dans une première partie de la thèse, on traite les cas spécifiques d’une rotation à axe fixe ou légèrement variable. Dans une seconde partie, on traite le cas d’une rotation quelconque par un observateur asymptotique non-linéaire. On construit l’observateur à partir de mesures de deux vecteurs de référence non colinéaires, ou bien d’un seul vecteur. La connaissance des coordonnées inertielles des vecteurs de référence n’est pas nécessaire. On étend ensuite l’observateur pour estimer en plus le couple et les paramètres d’inertie. Les équations d’Euler jouent un rôle central dans les travaux présentés ici. Il apparaît que, du moins pour les illustrations considérées, les gyromètres peuvent être remplacés par un algorithme d’estimation basé sur des capteurs de direction qui sont bien moins chers et plus robustes
This thesis addresses the general question of estimating the angular rate of a rigid body from on-board direction sensors (e.g. magnetometers, Sun sensors). The objective is to replace rate gyros which are very expensive compared to direction sensors, prone to saturation during high rate rotations and subject to failure. In a first part of the thesis, we address the specific cases of single-axis and slightly perturbed axis rotations.In a second part, we address the general case by an asymptotic non-linear observer. We build the observer from two non-collinear vector measurements or from a single vector measurements. The knowledge of the inertial coordinates of the reference vectors is not necessary. We then extend the observer to further estimate unknown torques and inertia parameters. The Euler’s equations play a central role in all the works developed in this thesis. It appears that, at least for the illustrative cases considered, rate gyros could be replaced with an estimation algorithm employing direction sensors which are much cheaper,more rugged and more resilient sensors

L’énergie renouvelable générée en sortie de systèmes de production éolienne et hydrolienne est très fluctuante. Ces fortes variations de la puissance sont liées à la turbulence intrinsèque au vent et aux courants. Ce phénomène est également appelé intermittence et il s’agit d’une contrainte majeure pour le développement de ce type d’énergie. Cette thèse présente l’analyse et la caractérisation de ces fluctuations stochastiques grâce à une approche statistique. Le cadre théorique est celui des cascades d’énergie multifractales. Les outils et méthodes utilisés visent à étudier l’influence de la turbulence pleinement développée sur les turbines horizontales tripales. Cette approche offre une méthode d’analyse multi-échelle de la turbulence, indépendamment de la taille du système considéré. L’analyse spectrale de la vitesse du vent et du courant permet la caractérisation des propriétés scalaires de la turbulence à partir d’une estimation de la dissipation. La décomposition modale empirique offre d’autre part, l’observation de l’interaction multi-échelle entre l’entrée et la sortie de tels systèmes de production. L’étude de l’intermittence de la puissance permet en particulier, la création d’outils de prévision qui reposent sur des bases physiques liées à l’intermittence et à l’invariance d’échelle. Ces outils peuvent répondre au besoin d’adaptation du réseau électrique face aux fluctuations de l’énergie éolienne
The renewable energy output from wind and tidal turbines generates large fluctuations. Such large power variability are inherent to the turbulent wind and currents nature. This phenomenon is also called intermittency and it is a major obstacle for the development of this kind of energy. This thesis presents the analysis and characterization of stochastic fluctuations through a statistical approach. The theoretical framework is the multifractal energy cascades. The tools and methods aim to study the influence of the fully developed turbulence on a three-blade horizontal axis turbine. This approach provides a method for multiscale turbulence analysis, regardless the size of the considered system. The spectral analysis of wind and current velocity allows the characterization of flow scaling properties from a dissipation estimate. The Empirical Mode Decomposition offers on the other hand, an observation of the multiscale interaction between the input and output of such energy production systems. The study of the power intermittency allows in particular the conception of forecasting tools based on physical principles related to intermittency and to scaling. These tools are able to provide a solution for grid adaptation facing the wind and tidal energy fluctuations

Je propose une nouvelle methode tomographique, la stereotomographie, pour estimer les macro modeles de vitesse en sismique reflexion. Il s'agit d'une methode de tomographie de pente qui, en plus des temps de trajet, utilise le pointe des pentes locales des evenements. Contrairement a la tomographie de temps de trajet, cette methode ne necessite pas l'introduction d'interfaces dans la description du modele. Les evenements pointes peuvent n'etre que localement coherents et il n'est pas necessaire de suivre des arrivees continues dans toutes les traces. Je presente une formulation generale des methodes de tomographie de pente. Le modele peut etre decrit par un champ de vitesse et un couple de segments de rais associe a chaque evenement pointe. Parmi ces methodes, la stereotomographie a l'avantage d'une plus grande robustesse. Elle consiste a comparer donnees observees (positions, temps et pentes) et donnees calculees par trace de rais, tout en prenant en compte les incertitudes de mesure. Les donnees sont pointees sur des panneaux de sommation de pentes locales, tache qui a ete automatisee. Le probleme inverse non-lineaire est resolu par optimisation locale. Les derivees de frechet sont estimees par trace de rai paraxial. Plusieurs tests sont analyses demontrant les performances de la methode : une etude de sensibilite a 1-d ; une evaluation de la precision du pointe a 1-d ; un exemple 2-d sans pointe en presence de fortes variations laterales de vitesse. Deux applications ont ete realisees a 2-d. Une etude a ete menee sur une ligne d'une campagne effectuee en mer du nord (champ d'oseberg). Le modele de vitesse estime a ete utilise pour effectuer une migration et obtenir une image du sous-sol. Les resultats ont ete juges tres interessants par la compagnie norsk hydro. Une application sur le jeu de donnees synthetique marmousi, bien connu pour sa complexite, a ete realisee. Les resultats sont prometteurs.

Pour permettre la localisation des réservoirs pétroliers et donner une image des interfaces d'un milieu sédimentaire, la sismique réflexion consiste à y propager des ondes et à enregistrer les champs d'onde refléchis. Le problème majeur revient à estimer le champ de vitesse du sous-sol. Ses grandes structures sont retrouvées, grâce aux temps de trajet des ondes, par les méthodes sismiques classiques. Néanmoins, celles-ci négligent des hétérogénéités de dimension plus petite (d'échelle hectométrique) qui ont un impact important sur les temps d'arrivée. Notre travail a pour but de quantifier les effets de cette hétérogénéité et, en la modélisant par un champ aléatoire anisotrope, d'en estimer les paramètres géostatistiques. Une procédure (la tomographie statistique) est développée pour estimer la covariance du champ de vitesse à partir des temps d'arrivée. Elle s'appuie sur l'étude des fluctuations des temps, qui est un domaine de la théorie de la propagation d'onde en milieu aléatoire. Nous l'avons étendue au cas d'une anisotropie géométrique, mieux adaptée aux situations réelles de sismique d'exploration. Sous l’hypothèse de réflecteurs faiblement perturbés, nous avons adapté ces résultats à la géométrie particulière de la sismique réflexion. Nos résultats sont valides sur données synthétiques 2d, simulées via les différences finies sur l’équation d'onde acoustique. Un premier essai sur données réelles prouve aussi la pertinence de cette nouvelle approche, qui permet de quantifier le degré d'hétérogénéité d'un sous-sol.

Si on le compare aux différentes sources d'énergie couramment utilisées, l'éolien reste un secteur encore relativement jeune. Par contre, en observant l'évolufion de la puissance éolienne mondiale depuis quelques années, on note, depuis 1994, une croissance annuelle de près de 30%. Au moment d'écrire ces lignes, celle-ci se chiffre à environ 115 GW. Cette hausse s'explique en partie par le fait que la production d'énergie par le vent devient une altemafive de plus en plus concurrentielle. La nécessité de réduire nos émissions de gaz à effet de serre aidant, la production d'énergie par des sources renouvelables est de plus en plus envisagée. Comme tout système de production d'énergie, si on désire l'utiliser efficacement, il est essentiel de bien en connaître la source. 11 faut donc, avant l'installation d'une éolienne, effectuer une quantification de la ressource présente sur le site envisagé. Celle-ci passe, entre autre, par la mesure de vent. 11 est à noter que, comme pour toute autre mesure, cette dernière est entourée d'une certaine incertitude. Une part de cette instabilité est rattachée à la transposition de l'étalonnage de l'appareil de mesure des conditions de laboratoire aux condifions atmosphériques réelles. La présente étude se consacre à cette problématique en tentant de vérifier l'influence de la température, du choix des instruments et de la composante verticale de vitesse sur la mesure de vent à l'aide d'anémomètres à coupoles et à hélice. Pour ce faire, différents anémomètres et enregistreurs de données ufilisés par l'industrie sont à l'étude. Les enregistreurs utilisés sont : le Go-logger de Ohmega, le Symphonie de NRG et le Nomad2 de Second Wind. Les anémomètres testés sont : le NRG#40, le NRG IceFreelII, le Riso P2546A, le RMY-5103 et le RMY-5305. Avant le début du projet, ces instruments ont été installés sur une tour de mesure de 20 mètres. Les données recueillies lors de cette parfie du projet ont permis de déterminer les caractéristiques du système de mesure et leurs effets sur la collecte de données. La seconde partie du projet consiste en une analyse en soufflerie de la dépendance en température de la mesure effectuée par les divers instruments. Également, diverses configurations de connections ont été testées. Les résultats découlant de la mesure extérieure n'ont permis aucune conclusion quant à une influence notable de la température. Ceci s'explique par le fait que la plage de températures observée ne fut pas assez étendue. Pour ce qui est de l'influence de la vitesse verticale, il est reconnu que certains anémomètres y sont très sensible. Toutefois, les faibles vitesses verticales observées n'ont permises aucune conclusion quant à une influence notable. 11 a tout de même été noté que la comparaison de données temporelles correspondantes entre deux enregistreurs peut présenter des résultats très divergents. Pour ce qui est des tests en soufflerie, la plage de température parcourue, de - 5°C à 25°C, n'a pas permis de constater une influence marquée de la variation de température. Les tests d'interconnexion des appareils ont toutefois démontrés des problèmes de traitement avec l'enregistreur de données Ohmega Go-logger. La mesure des signaux des anémomètres R.M. Young s'est avérée erronée car, pour une portion de la plage de vitesse adoptée, leur fréquence dépasse la limite de lecture de l'enregistreur. Des problèmes d'instabilité de la lecture de l'anémomètre NRG IcefreellI ont également été observés pour les vitesses de 6 à lOm/s

Abstract Greenhouse gas emission (GHG) is the main contributor to global warming, so the industry players need to take a huge step to reduce GHG. Furthermore, the implementation of carbon tax has eroded oil project values and drives teams to think about ways to reduce the carbon tax. This paper highlights the subsurface studies, gas balancing method, and surface modification effort to reduce the gas emission in Field B while reaping the benefits not just of reduced carbon tax but increased oil production and revenue. Gas injection is not just increasing reservoir pressure but also reduces emission. Several reservoirs in the field have been depleted by 66% to 500 psi. The team converted the existing oil wells to gas injection wells instead of spending high CAPEX to drill new gas injection well. This way the team can confirm the benefit of gas injection with a low-risk cash injection. The field has a high amount of unproduced Non-Associated Gas (NAG), but this NAG cannot be produced without a gas evacuation plan. Producing the NAG will cause the field to vent higher with existing facilities installations. So, the team came out with a plan to monetize the gas by installing a new gas pipeline and new gas processing platform. Furthermore, the Associated Gas (AG) which was vented previously can be channeled to the new compression system to further reduce the emission. Currently, the gas from the surge tank is lined up straight to the vent stack. A Vapour Recovery Unit (VRU) was proposed to install upstream of the surge vessels. The VRU will pump the gas back to an AG gas compressor and straight to the gas sales line. The gas injection project has increased the reservoir pressure from 500 psi to 700 psi. As a result, one idle well reactivated to produce oil, two wells were drilled from the same reservoir, and gas venting was reduced by up to 7 MMscf/d. Because of this success, several other wells were identified for gas injection candidates in other reservoirs. NAG gas project is expected to provide 100 MMscf/d revenue. In addition to that, the NAG project also helps to reduce AG venting because of AG compressor limitations. The additional AG volumes are around 5 MMscf/d. VRU installation is still undergoing doability and commerciality study because the gas from the surge vessel is minimal. However, the team's dream towards zero gas emission is a step closer if VRU installation is brought forward. Because the field is not well equipped with a gas meter for each piece of equipment. An accurate and understanding of gas balance estimation is important to drive zero gas emission.

Blowdown is a planned or unplanned release of pressurized natural gas from stations, equipment (vessels) or pipelines. In high pressure pipelines, the blowdown leads to low temperatures within the fluid and high vent rates due to larger gas inventory volumes. Blowdown is a hazardous operation, and for this reason several methods have been proposed to improve the accuracy in the estimation of the blowdown rate and the blowdown time in pipelines. In general, these approaches include either physical volume or pipe models with numerical and analytical methods of solution. For instance, a very simple approach for the estimation of the blowdown time is presented by American Gas Association (AGA); this approach can be used a as first-approximation to verify the size of the blowdown stack/valve. Another well-known simple method to predict gas-line blowdown times was presented by Weiss, Botros and Jungowski (WBJ) (1988); this method involves the application of correction factors that regards the pipeline as a volume. However, due to the transient nature of the blowdown and the proven accuracy of their formulation, in recent years transient simulations have been performed using commercial simulation software. This work compares simplified approaches and an acknowledged transient method integrating significant effects of fluid mechanics (quasi-steady flow for one phase), heat and mass transfer and rigorous thermodynamics. This transient method is extensively used by process design engineers since it is included as a calculation tool or utility in commercial simulation software. Experimental data taken from acknowledged literature allows estimating the level of accuracy of these approaches. Due to the complexity and sometimes non-availability of the transient models included in commercial simulation software, a novel and innovative simplified hybrid approach is presented in this work. This approach includes novel and improved correlations as well as numerical solutions of a physical model that can be easily translated into a computational code or sequentially structured in a spreadsheet. This method allows for estimating relevant variables associated to the pressure – time computation and the optimal sizing of blowdown stack/valves in gas pipelines, based on recommended gas blowdown times; these times were estimated considering a balance between the maximum permissible blowdown duration and the minimum wall and fluid temperatures that can safely be contained in the pipeline. Finally, comparisons between the results obtained by using commercial software and the novel approach are presented, showing a fair level of accuracy of this method (7.6 % maximum error percentage) considering its simplicity with regard to the transient modelling.