FR3127960A1 - METHOD AND DEVICE FOR STABILIZING A FAULT SYSTEM BY CONTROLLED INJECTION OF A FLUID - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR STABILIZING A FAULT SYSTEM BY CONTROLLED INJECTION OF A FLUID Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de stabilisation d’un système de faille (1) comportant un premier bloc rocheux (2) et un deuxième bloc rocheux (4) définissant entre eux une faille (6), ledit procédé comportant les étapes successives suivantes : a) fourniture d’une consigne de déplacement du premier bloc rocheux (2) ; b) mesure d’une valeur de déplacement du premier bloc rocheux (2) ; c) génération d’un signal de commande de pression d’un fluide par application d’une loi de commande ; d) injection ou pompage d’un fluide dans ladite faille (6) selon le signal de commande de pression ; et e) répétition des étapes b) de mesure, c) de génération et d) d’injection, à une fréquence prédéterminée. L’invention concerne également un dispositif de stabilisation d’un tel système de faille mettant en œuvre le procédé de stabilisation.The present invention relates to a method for stabilizing a fault system (1) comprising a first rock block (2) and a second rock block (4) defining between them a fault (6), said method comprising the following successive steps: a) supply of a setpoint for moving the first rock block (2); b) measuring a displacement value of the first rock block (2); c) generation of a fluid pressure command signal by application of a control law; d) injection or pumping of a fluid in said fault (6) according to the pressure control signal; and e) repeating steps b) measuring, c) generating and d) injecting, at a predetermined frequency. The invention also relates to a device for stabilizing such a fault system implementing the stabilization method.

Description

PROCEDE ET DISPOSISITIF DE STABILISATION D’UN SYSTEME DE FAILLE PAR INJECTION CONTROLEE D’UN FLUIDEMETHOD AND DEVICE FOR STABILIZING A FAULT SYSTEM BY CONTROLLED INJECTION OF A FLUID

Domaine technique de l’inventionTechnical field of the invention

La présente invention concerne d’une part un procédé de stabilisation d’un système de faille et d’autre par un dispositif de stabilisation mettant en œuvre le procédé de stabilisation.The present invention relates, on the one hand, to a method for stabilizing a fault system and, on the other, to a stabilization device implementing the stabilization method.

Etat de la techniqueState of the art

Des procédés de libération d’énergie sismique par déplacement d’un bloc rocheux au niveau d’une faille ou d’un système de failles sont basés sur une injection d’un fluide dans la croûte terrestre.Seismic energy release processes by displacement of a rock block at the level of a fault or a system of faults are based on injecting a fluid into the earth's crust.

Certains de ces procédés sont fondés sur une méthode de contrôle, appelée «traffic light system», et se basent sur une variable de décision, par exemple l’amplitude d’un séisme, et une valeur seuil au-dessus de laquelle des actions, par exemple l’arrêt ou la prolongation de l'injection sont effectuées.Some of these processes are based on a control method, called " traffic light system ", and are based on a decision variable, for example the amplitude of an earthquake, and a threshold value above which actions, for example stopping or prolonging the injection are carried out.

On connait par exemple du document américain US 2018/231987, un procédé de contrôle de libération de l’énergie sismique dans lequel un fluide est injecté dans des puits situés le long d’une faille. L’injection du fluide dans les puits est déterminée à partir d’une carte thermique comprenant une pluralité de données mesurées dans la faille, telles que l’énergie potentielle, la viscosité ou les précédents évènements sismiques.We know for example from the American document US 2018/231987, a process for controlling the release of seismic energy in which a fluid is injected into wells located along a fault. The injection of fluid into the wells is determined from a thermal map comprising a plurality of data measured in the fault, such as potential energy, viscosity or previous seismic events.

Bien que ces procédés permettent généralement de dissiper l’énergie sismique accumulée au niveau d’une faille, leur mise en œuvre repose sur la génération de petits séismes pouvant endommager des constructions, des outils de production, ou des ouvrages se trouvant à proximité.Although these processes generally make it possible to dissipate the seismic energy accumulated at the level of a fault, their implementation is based on the generation of small earthquakes that can damage constructions, production tools, or structures located nearby.

Il existe tout d’abord un besoin pour limiter le nombre de données à mesurer déterminer l’injection du fluide. Il existe en outre un besoin de déterminer des données dont la mesure offre une précision suffisante pour injecter correctement le fluide.First of all, there is a need to limit the number of data to be measured to determine the injection of the fluid. There is also a need to determine data whose measurement provides sufficient precision to inject the fluid correctly.

L’invention vise ainsi à fournir un procédé visant à injecter de manière contrôlée un fluide dans une faille en limitant la magnitude d’un séisme à une valeur seuil, ou encore sans même générer de séisme.The invention thus aims to provide a method aimed at injecting a fluid in a controlled manner into a fault by limiting the magnitude of an earthquake to a threshold value, or even without generating an earthquake.

A cet égard, est proposé selon un premier aspect de l’invention, un procédé de stabilisation d’un système de faille comportant un premier bloc rocheux et un deuxième bloc rocheux définissant entre eux une faille, ledit procédé comportant les étapes successives suivantes :In this regard, according to a first aspect of the invention, a method for stabilizing a fault system comprising a first rock block and a second rock block defining between them a fault is proposed, said method comprising the following successive steps:

a) fourniture d’une consigne de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille, ladite consigne de déplacement étant déterminée de sorte que si un déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux conforme à ladite consigne est produit, l’énergie accumulée dans ledit système de faille est progressivement libérée ;a) provision of a displacement setpoint of the first rock block relative to the second rock block of said fault system, said displacement setpoint being determined so that if a displacement of the first rock block relative to the second rock block in accordance with said is produced, the energy accumulated in said fault system is gradually released;

b) mesure d’une valeur de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille ;b) measurement of a displacement value of the first rock block relative to the second rock block of said fault system;

c) génération d’un signal de commande de pression d’un fluide par application d’une loi de commande et à partir d’une erreur de déplacement correspondant à la différence entre la consigne de déplacement et la valeur de déplacement mesurée ;c) generation of a fluid pressure control signal by application of a control law and from a displacement error corresponding to the difference between the displacement setpoint and the measured displacement value;

d) injection ou pompage d’un fluide dans ladite faille ou à proximité de ladite faille dudit système de faille, selon le signal de commande de pression ; etd) injecting or pumping a fluid into said fault or near said fault of said fault system, according to the pressure control signal; And

e) répétition de l’étape b) de mesure, c) de génération et d) d’injection, à une fréquence prédéterminée.e) repetition of step b) of measurement, c) of generation and d) of injection, at a predetermined frequency.

Grâce au procédé selon l’invention, il est possible de contrôler le déplacement du premier bloc rocheux en injectant un fluide à une pression déterminée par la loi de commande et permettant au premier bloc rocheux de suivre une trajectoire prédéterminée, correspondant à la consigne de déplacement.Thanks to the method according to the invention, it is possible to control the displacement of the first rock block by injecting a fluid at a pressure determined by the control law and allowing the first rock block to follow a predetermined trajectory, corresponding to the displacement instruction .

Ainsi, en contrôlant le déplacement du premier bloc rocheux, il est possible d’éviter un déplacement abrupt déclenchant une libération d’énergie soudaine pouvant causer un séisme.Thus, by controlling the displacement of the first rock block, it is possible to avoid an abrupt displacement triggering a sudden release of energy that could cause an earthquake.

En outre, le procédé selon l’invention permet de stabiliser le système de faille à partir d’un nombre limité de données à mesurer. En effet, il est possible de stabiliser le système de faille à partir d’une valeur de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux. Ceci est d’autant plus avantageux que cette donnée peut être mesurée avec une précision suffisante pour générer un signal de commande de pression qui garantit la stabilité du système de faille.In addition, the method according to the invention makes it possible to stabilize the fault system from a limited number of data to be measured. Indeed, it is possible to stabilize the fault system from a displacement value of the first rock block relative to the second rock block. This is all the more advantageous since this data can be measured with sufficient precision to generate a pressure control signal which guarantees the stability of the fault system.

Par stabilisation, la présente invention vise à décrire un procédé qui tend à ramener le système de faille vers un état d’équilibre après avoir été éloigné de ce dernier. A proprement parler, le procédé vise à stabiliser asymptotiquement, au sens de Lyapunov, le système de faille.By stabilization, the present invention aims to describe a process which tends to bring the fault system back to a state of equilibrium after having been moved away from the latter. Strictly speaking, the process aims to stabilize asymptotically, in the sense of Lyapunov, the fault system.

Par déplacement, la présente invention vise à décrire une distance parcourue, dite distance de glissement, par le premier bloc rocheux relativement au deuxième bloc rocheux, ou bien une vitesse, dite vitesse de glissement, du premier bloc rocheux relativement au deuxième bloc rocheux.By displacement, the present invention aims to describe a distance traveled, called sliding distance, by the first rock block relative to the second rock block, or else a speed, called sliding speed, of the first rock block relative to the second rock block.

Le déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux peut correspondre au déplacement relatif de plusieurs points du premier bloc par rapport à plusieurs points du deuxième bloc rocheux.The displacement of the first rock block with respect to the second rock block may correspond to the relative displacement of several points of the first block with respect to several points of the second rock block.

Le déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux peut aussi correspondre au déplacement moyen de points du premier bloc rocheux par rapport à des points du deuxième bloc rocheux.The displacement of the first rock block relative to the second rock block can also correspond to the average displacement of points of the first rock block relative to points of the second rock block.

Le déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux peut encore correspondre au déplacement moyen d’un groupe de points du premier bloc rocheux par rapport à un groupe de points du deuxième bloc rocheux.The displacement of the first rock block relative to the second rock block can still correspond to the average displacement of a group of points of the first rock block relative to a group of points of the second rock block.

Par faille, la présente invention vise une zone de rupture en profondeur dans la roche, pouvant se prolonger jusqu’à une surface terrestre.By fault, the present invention aims at a rupture zone deep in the rock, which can extend to a terrestrial surface.

C’est parce qu’il existe une corrélation entre la pression de fluide injecté dans la faille et le frottement entre le premier bloc rocheux et le deuxième bloc rocheux, qu’il est possible de modifier le frottement entre ces blocs en ajustant la pression du fluide injecté pour déplacer le premier bloc rocheux selon une trajectoire prédéterminée.It is because there is a correlation between the fluid pressure injected into the fault and the friction between the first rock block and the second rock block that it is possible to modify the friction between these blocks by adjusting the pressure of the fluid injected to move the first rock block along a predetermined trajectory.

L’énergie accumulée peut ainsi être libérée progressivement et sans causer le moindre séisme, jusqu’à un nouveau point d’équilibre stable où il peut ne plus être nécessaire d’appliquer le procédé de stabilisation.The accumulated energy can thus be released gradually and without causing the slightest earthquake, up to a new point of stable equilibrium where it may no longer be necessary to apply the stabilization process.

La consigne de déplacement du premier bloc rocheux peut être une consigne de vitesse.The displacement setpoint of the first rock block can be a speed setpoint.

La consigne de vitesse du premier bloc rocheux peut être une valeur constante. La consigne de vitesse du premier bloc rocheux peut être définie par une ou plusieurs rampes. La consigne de vitesse du premier bloc rocheux peut être définie par un ou plusieurs échelons de vitesse. La consigne de vitesse du premier bloc rocheux peut être définie par la combinaison d’au moins une valeur constante, et/ou une rampe et/ou un échelon.The speed setpoint of the first rock block can be a constant value. The speed setpoint of the first rock block can be defined by one or more ramps. The speed setpoint of the first rock block can be defined by one or more speed steps. The speed setpoint of the first rock block can be defined by the combination of at least one constant value, and/or a ramp and/or a step.

Selon un exemple de mise en œuvre, le procédé de stabilisation peut comporter en outre une étape de détermination de ladite loi de commande à partir d’un modèle mathématique représentant le système de faille et prenant en compte des incertitudes liées à des perturbations dudit système de faille, ledit modèle mathématique prenant la forme suivante :According to an exemplary implementation, the stabilization method may further comprise a step of determining said control law from a mathematical model representing the fault system and taking into account uncertainties linked to disturbances of said system of flaw, said mathematical model taking the following form:

où et sont des matrices constantes représentant la partie nominale du système, est un vecteur d’état représentant le déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux en au moins un point de la faille, est un vecteur des entrées du système représentant le signal de commande de pression, est une matrice représentant des incertitudes liées à l’influence de l’entrée à la friction, est une fonction comportant des incertitudes liées à la friction, à la position et la géométrie de la faille, à des propriétés élastiques, visqueuses et inélastiques des blocs rocheux, et à la dépendance du système de faille à des phénomènes multiphysiques et multiéchelles qui ne sont pas pris en compte au modèle nominal.Or And are constant matrices representing the nominal part of the system, is a state vector representing the displacement of the first rock block relative to the second rock block at at least one point of the fault, is a vector of system inputs representing the pressure command signal, is a matrix representing uncertainties related to the influence of the input friction, is a function with uncertainties related to friction, position and geometry of the fault, to elastic, viscous and inelastic properties of rock blocks, and to the dependence of the fault system on multiphysical and multiscale phenomena which are not not taken into account in the nominal model.

Avantageusement, le modèle mathématique n’a pas besoin d’être mis à jour ou recalculé après chaque mesure ou chaque injection. En effet, il est seulement nécessaire de déterminer le vecteur d’état .Advantageously, the mathematical model does not need to be updated or recalculated after each measurement or each injection. Indeed, it is only necessary to determine the state vector .

Selon un autre exemple, l’étape de détermination de la loi de commande peut comporter une étape de détermination d’un paramètre de stabilité de ladite loi de commande, ladite loi de commande prenant la forme suivante :According to another example, the step of determining the control law can include a step of determining a stability parameter of said control law, said control law taking the following form:

où est un coefficient prédéterminé influant sur la rapidité du système,Or is a predetermined coefficient influencing the speed of the system,

le paramètre de stabilité étant solution de l’équation de Riccati :the stability parameter being solution of the Riccati equation:

où est un paramètre qui dépend d’un coefficient et de selon la formule et les conditions suivantes :Or is a parameter that depends on a coefficient and of according to the following formula and conditions:

avecwith

où est la matrice identité.Or is the identity matrix.

Selon un exemple, le procédé de stabilisation peut comporter en outre une étape d’estimation du vecteur d’état dudit modèle mathématique, par un observateur d’état, à partir de la mesure de la valeur de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille.According to one example, the stabilization method can further comprise a step of estimating the state vector said mathematical model, by a state observer, from the measurement of the displacement value of the first rock block relative to the second rock block of said fault system.

L’étape de détermination du paramètre de stabilité peut être effectuée en temps réel après chaque étape b) de mesure.Stability Parameter Determination Step can be performed in real time after each measurement step b).

L’étape de détermination du paramètre de stabilité peut précéder l’étape b) de mesure.Stability Parameter Determination Step may precede step b) of measurement.

Selon un autre exemple de mise en œuvre, l’étape b) de mesure peut comporter une sous-étape de détermination d’une valeur de vitesse du premier bloc rocheux relativement au deuxième bloc rocheux, ou d’une valeur de distance parcourue par le premier bloc rocheux relativement au deuxième bloc rocheux.According to another exemplary implementation, step b) of measurement may comprise a sub-step of determining a value of the speed of the first rock block relative to the second rock block, or of a value of the distance traveled by the first rock block relative to the second rock block.

L’invention a aussi pour objet, selon un deuxième aspect, un dispositif de stabilisation d’un système de faille comportant un premier bloc rocheux et un deuxième bloc rocheux définissant entre eux une faille, ledit dispositif comportant :The invention also relates, according to a second aspect, to a device for stabilizing a fault system comprising a first rock block and a second rock block defining between them a fault, said device comprising:

- une unité de contrôle de configurée pour recevoir une consigne de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille, ladite consigne de déplacement étant déterminée de sorte que si un déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux conforme à ladite consigne est produit, l’énergie accumulée dans ledit système de faille est progressivement libérée ;- a control unit configured to receive a displacement instruction of the first rock block relative to the second rock block of said fault system, said displacement instruction being determined so that if a displacement of the first rock block relative to the second rock block in accordance with said instruction is produced, the energy accumulated in said fault system is gradually released;

- un dispositif de mesure configuré pour mesurer, selon une fréquence prédéterminée, une valeur de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille, ladite unité de contrôle étant configurée pour générer un signal de commande de pression d’un fluide par application d’une loi de commande et à partir d’une erreur de déplacement correspondant à la différence entre la consigne de déplacement et la valeur de déplacement mesurée ; et- a measuring device configured to measure, according to a predetermined frequency, a displacement value of the first rock block relative to the second rock block of said fault system, said control unit being configured to generate a pressure command signal from a fluid by application of a control law and from a displacement error corresponding to the difference between the displacement instruction and the measured displacement value; And

- un dispositif d’injection configuré pour injecter ou pomper un fluide dans ladite faille ou à proximité de ladite faille dudit système de faille, selon le signal de commande de pression.- an injection device configured to inject or pump a fluid into said fault or near said fault of said fault system, according to the pressure control signal.

Selon un exemple de réalisation, la loi de commande peut être déterminée à partir d’un modèle mathématique représentant le système de faille et prenant en compte des incertitudes liées à des perturbations dudit système de faille, ledit modèle mathématique prenant la forme suivante :According to an exemplary embodiment, the control law can be determined from a mathematical model representing the fault system and taking into account uncertainties linked to disturbances of said fault system, said mathematical model taking the following form:

où et sont des matrices constantes représentant la partie nominale du système de faille, est un vecteur d’état représentant le déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux, est un vecteur des entrées du modèle représentant le signal de commande de pression, est une matrice représentant des incertitudes liées à l’influence dudit signal de commande de pression à la friction, est une fonction comportant des incertitudes liées à la friction, à la position et la géométrie de la faille, à des propriétés élastiques, visqueuses et inélastiques des blocs rocheux, et à la dépendance du système de faille à des phénomènes multiphysiques et multiéchelles qui ne sont pas pris en compte dans la partie nominale dudit modèle mathématique.Or And are constant matrices representing the nominal part of the fault system, is a state vector representing the displacement of the first rock block relative to the second rock block, is a vector of the model inputs representing the pressure command signal, is a matrix representing uncertainties related to the influence of said pressure control signal on friction, is a function with uncertainties related to friction, position and geometry of the fault, to elastic, viscous and inelastic properties of rock blocks, and to the dependence of the fault system on multiphysical and multiscale phenomena which are not not taken into account in the nominal part of said mathematical model.

Selon un autre exemple de réalisation l’unité de contrôle peut comporter un observateur d’état configuré pour estimer le vecteur d’état dudit modèle mathématique à partir d’une mesure de la valeur de déplacement du premier bloc rocheux par rapport au deuxième bloc rocheux dudit système de faille par le dispositif de mesure.According to another exemplary embodiment, the control unit may comprise a state observer configured to estimate the state vector said mathematical model from a measurement of the displacement value of the first rock block relative to the second rock block of said fault system by the measuring device.

Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comporter une pluralité de dispositifs d’injection et une pluralité de dispositifs de mesure.According to one embodiment, the device may comprise a plurality of injection devices and a plurality of measurement devices.

Selon un exemple, l’unité de contrôle peut être configurée pour générer un signal de commande de pression d’un fluide pour chaque dispositif d’injection de ladite pluralité de dispositifs d’injection de sorte que les valeurs de déplacement du premier bloc rocheux mesurées par la pluralité de dispositifs de mesure sont sensiblement égales à la consigne de déplacement.According to one example, the control unit can be configured to generate a fluid pressure command signal for each injection device of said plurality of injection devices so that the displacement values of the first rock block measured by the plurality of measuring devices are substantially equal to the displacement instruction.

Selon un autre exemple, pouvant être complémentaire de l’exemple décrit précédemment, l’unité de contrôle peut être configurée, pour générer un signal de commande de pression d’un fluide pour chaque dispositif d’injection de ladite pluralité de dispositifs d’injection de sorte que la moyenne des valeurs de déplacement mesurées par la pluralité de dispositifs de mesure est sensiblement égale à la consigne de déplacement.According to another example, which may be complementary to the example described above, the control unit can be configured to generate a fluid pressure control signal for each injection device of said plurality of injection devices so that the average of the displacement values measured by the plurality of measuring devices is substantially equal to the displacement instruction.

Selon un mode de réalisation, l’unité de contrôle peut être configurée pour calibrer la consigne en fonction de limitations techniques du dispositif d’injection de fluide.According to one embodiment, the control unit can be configured to calibrate the setpoint according to technical limitations of the fluid injection device.

En effet, la commande de pression de fluide est limitée par la capacité du dispositif d’injection de fluide. Par exemple, si une consigne de déplacement requiert une commande de pression de fluide trop important au vue de la capacité du dispositif d’injection de fluide, l’unité de contrôle peut fournir une nouvelle consigne en fonction de ces limites technologiques.Indeed, the fluid pressure control is limited by the capacity of the fluid injection device. For example, if a displacement instruction requires too much fluid pressure control in view of the capacity of the fluid injection device, the control unit can provide a new instruction according to these technological limits.

Cela est d’autant plus intéressant dans le cas où la consigne est une distance. En effet, l’unité de contrôle peut être configurée pour estimer un durée minimal d’atteinte de la consigne en fonction des capacités du dispositif d’injection de fluide.This is all the more interesting in the case where the setpoint is a distance. Indeed, the control unit can be configured to estimate a minimum duration for reaching the setpoint according to the capabilities of the fluid injection device.

Brève description des figuresBrief description of figures

On va maintenant poursuivre l’exposé de l’invention par la description d’un exemple de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- la représente schématiquement un système de faille comportant un premier bloc rocheux et un deuxième bloc rocheux définissant une faille dans lequel est installé un dispositif d’asservissement selon l’invention, et
- la représente l’architecture du dispositif d’asservissement de la .We will now continue the description of the invention with the description of an exemplary embodiment, given below by way of non-limiting illustration, with reference to the appended drawings in which:
- there schematically represents a fault system comprising a first rock block and a second rock block defining a fault in which is installed a servo-control device according to the invention, and
- there represents the architecture of the servo device of the .

Claims (10)

Procédé de stabilisation d’un système de faille (1) comportant un premier bloc rocheux (2) et un deuxième bloc rocheux (4) définissant entre eux une faille (6), ledit procédé comportant les étapes successives suivantes :
a) fourniture d’une consigne (D) de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1), ladite consigne (D) de déplacement étant déterminée de sorte que si un déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) conforme à ladite consigne (D) est produit, l’énergie accumulée dans ledit système de faille (1) est progressivement libérée ;
b) mesure d’une valeur de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1);
c) génération d’un signal (U) de commande de pression d’un fluide par application d’une loi de commande et à partir d’une erreur (ed) de déplacement correspondant à la différence entre la consigne (D) de déplacement et la valeur de déplacement mesurée ;
d) injection ou pompage d’un fluide dans ladite faille (6) ou à proximité de ladite faille (6) dudit système de faille (1), selon le signal (U) de commande de pression ; et
e) répétition des étapes b) de mesure, c) de génération et d) d’injection, à une fréquence prédéterminée.Method for stabilizing a fault system (1) comprising a first rock block (2) and a second rock block (4) defining between them a fault (6), said method comprising the following successive steps:
a) provision of a displacement instruction (D) for the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1), said displacement instruction (D) being determined so that if a displacement of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) in accordance with said instruction (D) is produced, the energy accumulated in said fault system (1) is gradually released;
b) measurement of a displacement value of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1);
c) generation of a fluid pressure control signal (U) by application of a control law and from a displacement error (e d ) corresponding to the difference between the setpoint (D) of displacement and the measured displacement value;
d) injecting or pumping a fluid into said fault (6) or close to said fault (6) of said fault system (1), according to the pressure control signal (U); And
e) repetition of steps b) of measurement, c) of generation and d) of injection, at a predetermined frequency. Procédé de stabilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’il comporte en outre une étape de détermination de ladite loi de commande à partir d’un modèle mathématique représentant le système de faille (1) et prenant en compte des incertitudes liées à des perturbations dudit système de faille (1), ledit modèle mathématique prenant la forme suivante :

où et sont des matrices constantes représentant la partie nominale du système de faille (1), est un vecteur d’état représentant le déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) en au moins un point de la faille (6), est un vecteur des entrées du modèle représentant le signal (U) de commande de pression, est une matrice représentant des incertitudes liées à l’influence dudit signal (U) de commande de pression à la friction, est une fonction comportant des incertitudes liées à la friction, à la position et la géométrie de la faille (6), à des propriétés élastiques, visqueuses et inélastiques des blocs rocheux (2, 4), et à la dépendance du système de faille (1) à des phénomènes multiphysiques et multiéchelles qui ne sont pas pris en compte dans la partie nominale dudit modèle mathématique.Stabilization method according to claim 1, characterized in that it further comprises a step of determining said control law from a mathematical model representing the fault system (1) and taking into account uncertainties related to disturbances of said fault system (1), said mathematical model taking the following form:

Or And are constant matrices representing the nominal part of the fault system (1), is a state vector representing the displacement of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) at at least one point of the fault (6), is a vector of the model inputs representing the pressure control signal (U), is a matrix representing uncertainties linked to the influence of said pressure control signal (U) on friction, is a function with uncertainties related to friction, fault position and geometry (6), elastic, viscous and inelastic properties of rock blocks (2, 4), and fault system dependence ( 1) to multiphysical and multiscale phenomena which are not taken into account in the nominal part of said mathematical model. Procédé de stabilisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’étape de détermination de la loi de commande comporte une étape de détermination d’un paramètre de stabilité de ladite loi de commande, ladite loi de commande prenant la forme suivante :

où est un coefficient prédéterminé influant sur la rapidité du système de faille (1),
le paramètre de stabilité étant solution de l’équation de Riccati :

où est un paramètre qui dépend d’un coefficient et de selon la formule et les conditions suivantes :

avec

où est la matrice identité et une matrice définie positive.Stabilization method according to Claim 2, characterized in that the step of determining the control law includes a step of determining a stability parameter of said control law, said control law taking the following form:

Or is a predetermined coefficient influencing the speed of the fault system (1),
the stability parameter being solution of the Riccati equation:

Or is a parameter that depends on a coefficient and of according to the following formula and conditions:

with

Or is the identity matrix and a positive definite matrix. Procédé d’identification du système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une étape d’estimation du vecteur d’état dudit modèle mathématique, par un observateur d’état, à partir d’une mesure de la valeur de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1).System identification method according to claim 2 or 3, characterized in that it further comprises a step of estimating the state vector said mathematical model, by a state observer, from a measurement of the displacement value of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1). Procédé de stabilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l’étape b) de mesure comporte la détermination d’une valeur de vitesse du premier bloc rocheux (2) relativement au deuxième bloc rocheux (4), ou d’une valeur de distance parcourue par le premier bloc rocheux (2) relativement au deuxième bloc rocheux (4).Stabilization method according to any one of Claims 1 to 4, characterized in that step b) of measurement comprises the determination of a speed value of the first rock block (2) relative to the second rock block (4), or of a distance value traveled by the first rock block (2) relative to the second rock block (4). Dispositif de stabilisation d’un système de faille comportant un premier bloc rocheux (2) et un deuxième bloc rocheux (4) définissant entre eux une faille (6), ledit dispositif comportant :
- une unité de contrôle (16) de configurée pour recevoir une consigne (D) de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1), ladite consigne (D) de déplacement étant déterminée de sorte que si un déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) conforme à ladite consigne (D) est produit, l’énergie accumulée dans ledit système de faille (1) est progressivement libérée ;
- un dispositif de mesure (14) configuré pour mesurer, selon une fréquence prédéterminée, une valeur de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1), ladite unité de contrôle étant configurée pour générer un signal (U) de commande de pression d’un fluide par application d’une loi de commande et à partir d’une erreur (ed) de déplacement correspondant à la différence entre la consigne (D) de déplacement et la valeur de déplacement mesurée ; et
- un dispositif d’injection (12) configuré pour injecter ou pomper un fluide dans ladite faille (6) ou à proximité de ladite faille (6) dudit système de faille (1), selon le signal (U) de commande de pression.Device for stabilizing a fault system comprising a first rock block (2) and a second rock block (4) defining between them a fault (6), said device comprising:
- a control unit (16) configured to receive a displacement instruction (D) of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1), said displacement instruction (D) being determined so that if a displacement of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) in accordance with said instruction (D) is produced, the energy accumulated in said fault system (1) is gradually released;
- a measuring device (14) configured to measure, according to a predetermined frequency, a displacement value of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1), said control unit being configured to generate a fluid pressure control signal (U) by application of a control law and from a displacement error (e d ) corresponding to the difference between the displacement setpoint (D) and the measured displacement value; And
- an injection device (12) configured to inject or pump a fluid into said fault (6) or close to said fault (6) of said fault system (1), according to the pressure control signal (U). Dispositif de stabilisation selon la revendication 5, caractérisé en ce que la loi de commande est déterminée à partir d’un modèle mathématique représentant le système de faille (1) et prenant en compte des incertitudes liées à des perturbations dudit système de faille (1), ledit modèle mathématique prenant la forme suivante :

où et sont des matrices constantes représentant la partie nominale du système de faille (1), est un vecteur d’état représentant le déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) en au moins un point de la faille (6), est un vecteur des entrées du modèle représentant le signal (U) de commande de pression, est une matrice représentant des incertitudes liées à l’influence dudit signal (U) de commande de pression à la friction, est une fonction comportant des incertitudes liées à la friction, à la position et la géométrie de la faille (6), à des propriétés élastiques, visqueuses et inélastiques des blocs rocheux (2, 4), et à la dépendance du système de faille (1) à des phénomènes multiphysiques et multiéchelles qui ne sont pas pris en compte dans la partie nominale dudit modèle mathématique.Stabilization device according to Claim 5, characterized in that the control law is determined from a mathematical model representing the fault system (1) and taking into account the uncertainties linked to disturbances of the said fault system (1) , said mathematical model taking the following form:

Or And are constant matrices representing the nominal part of the fault system (1), is a state vector representing the displacement of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) at at least one point of the fault (6), is a vector of the model inputs representing the pressure control signal (U), is a matrix representing uncertainties linked to the influence of said pressure control signal (U) on friction, is a function with uncertainties related to friction, fault position and geometry (6), elastic, viscous and inelastic properties of rock blocks (2, 4), and fault system dependence ( 1) to multiphysical and multiscale phenomena which are not taken into account in the nominal part of said mathematical model. Dispositif de stabilisation selon la revendication 7, caractérisé en ce l’unité de contrôle (16) comporte un observateur d’état configuré pour estimer le vecteur d’état dudit modèle mathématique à partir d’une mesure de la valeur de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) dudit système de faille (1) par le dispositif de mesure (14).Stabilization device according to Claim 7, characterized in that the control unit (16) comprises a state observer configured to estimate the state vector said mathematical model from a measurement of the displacement value of the first rock block (2) relative to the second rock block (4) of said fault system (1) by the measuring device (14). Dispositif de stabilisation selon l’une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de dispositifs d’injection (12) et une pluralité de dispositifs de mesure (14), l’unité de contrôle (16) étant configurée pour générer un signal (U) de commande de pression d’un fluide pour chaque dispositif d’injection (12) de ladite pluralité de dispositifs d’injection (12) de sorte que les valeurs de déplacement du premier bloc rocheux (2) mesurées par la pluralité de dispositifs de mesure (14) sont sensiblement égales à la consigne (D) de déplacement.Stabilization device according to any one of Claims 6 to 8, characterized in that it comprises a plurality of injection devices (12) and a plurality of measuring devices (14), the control unit (16) being configured to generate a fluid pressure command signal (U) for each injection device (12) of said plurality of injection devices (12) such that the displacement values of the first boulder (2 ) measured by the plurality of measuring devices (14) are substantially equal to the displacement instruction (D). Dispositif de stabilisation selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu’il comporte une pluralité de dispositifs d’injection (12) et une pluralité de dispositifs de mesure (14), l’unité de contrôle (16) étant configurée pour générer un signal (U) de commande de pression d’un fluide pour chaque dispositif d’injection (12) de ladite pluralité de dispositifs d’injection (12) de sorte que la moyenne des valeurs de déplacement du premier bloc rocheux (2) par rapport au deuxième bloc rocheux (4) mesurées par la pluralité de dispositifs de mesure (14) est sensiblement égale à la consigne (D) de déplacement.Stabilization device according to any one of Claims 6 to 9, characterized in that it comprises a plurality of injection devices (12) and a plurality of measuring devices (14), the control unit (16) being configured to generate a fluid pressure command signal (U) for each injection device (12) of said plurality of injection devices (12) such that the average of the displacement values of the first block of rock (2) relative to the second rock block (4) measured by the plurality of measuring devices (14) is substantially equal to the displacement setpoint (D).
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US20180231987A1 (en) 2017-02-16 2018-08-16 International Business Machines Corporation Controlled fluid injection to reduce potential seismic energy along fault lines
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