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Unité d’enseignement : PET · S2 · UE1 — Mécanique et résistance des matériaux

Mécanique des fluides
La mécanique des fluides est l’outil de base de l’ingénieur pétrolier : la boue de forage qui équilibre la pression des formations, l’huile brute qui monte dans le tubing, le brut du bassin d’Agadem pompé vers la raffinerie SORAZ de Zinder ou exporté par le pipeline Niger–Bénin, le gaz associé comprimé ou torché, tous obéissent aux mêmes lois. Ce cours de semestre 2 présente les fluides au repos puis en mouvement, les écoulements incompressibles et compressibles, les forces exercées par les fluides et enfin les machines hydrauliques (pompes et turbines). L’accent est mis sur les ordres de grandeur, les unités de champ (psi, bbl/j, ppg, ft) et les unités SI, et sur la résolution de problèmes concrets.

Objectifs d’apprentissage
- Calculer une pression hydrostatique, un gradient de pression et une poussée d’Archimède (boue de forage, bacs de stockage, manomètres).
- Appliquer l’équation de continuité et le théorème de Bernoulli à des conduites, orifices et débitmètres Venturi.
- Identifier le régime d’écoulement (nombre de Reynolds) et calculer les pertes de charge régulières et singulières (Darcy-Weisbach, Colebrook).
- Situer les équations de Navier-Stokes et reconnaître quand un écoulement doit être traité comme compressible (nombre de Mach).
- Évaluer les forces exercées par un fluide en mouvement (théorème de la quantité de mouvement) et dimensionner sommairement une pompe (hauteur, puissance, NPSH).
Prérequis

Physique générale (mécanique du point, énergie, unités SI), notions d’analyse (dérivées, intégrales simples) et maîtrise de la calculatrice scientifique.

Plan du cours
1. Leçon 1 — Propriétés des fluides et statique des fluides
2. Leçon 2 — Cinématique et dynamique des fluides parfaits : continuité et Bernoulli
3. Leçon 3 — Écoulements réels et compressibles : Reynolds, pertes de charge, Navier-Stokes
4. Leçon 4 — Forces dans les fluides, pompes et turbines
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), 0 h de travaux pratiques, 20 h de travail personnel de l’étudiant (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (TD notés, quiz en ligne, devoir surveillé) comptant pour 40 % et examen terminal écrit (problèmes chiffrés, formulaire autorisé) comptant pour 60 %.

Bibliographie
- White F. M., Fluid Mechanics, McGraw-Hill (traduction française : Mécanique des fluides).
- Candel S., Mécanique des fluides, Dunod.
- Comolet R., Mécanique expérimentale des fluides, tomes 1 et 2, Masson/Dunod.
- Bourgoyne A. T. et al., Applied Drilling Engineering, SPE Textbook Series (chapitre hydraulique de forage).
- Idel’cik I. E., Memento des pertes de charge, Eyrolles.
26 septembre 2026
Électrotechnique
Sur un champ pétrolier comme ceux d’Agadem, presque tout fonctionne à l’électricité : pompes de surface et de fond, compresseurs, moteurs de pompes à balancier, instrumentation, éclairage, protection cathodique des conduites, climatisation des salles de contrôle. L’énergie est produite sur site (groupes électrogènes ou turbines, le plus souvent) ou provient du réseau, puis transformée et distribuée jusqu’aux récepteurs. Ce cours donne au futur technicien pétrolier les bases de l’électrotechnique : circuits en courant continu, régime alternatif monophasé et triphasé, puissances et facteur de puissance, transformateurs et distribution, moteurs asynchrones, démarrage, protection et sécurité électrique, y compris en zone à atmosphère explosive. Les travaux pratiques guidés permettent de mesurer, câbler et vérifier en toute sécurité.

Objectifs d’apprentissage
- Analyser un circuit en courant continu avec les lois d’Ohm et de Kirchhoff et calculer puissances et chutes de tension.
- Calculer impédance, courant, puissances active, réactive et apparente en monophasé et en triphasé ; dimensionner une compensation du facteur de puissance.
- Expliquer le fonctionnement d’un transformateur et calculer rapport de transformation, courants et rendement.
- Décrire le moteur asynchrone triphasé, calculer vitesse de synchronisme, glissement et couple, et choisir un mode de démarrage.
- Appliquer les règles de protection des installations et des personnes, notamment en zone ATEX.
Prérequis

Mathématiques du S1 (trigonométrie, nombres complexes élémentaires), physique générale (charge, courant, tension, énergie) et mécanique générale (couple, puissance).

Plan du cours
1. Leçon 1 — Circuits électriques en courant continu
2. Leçon 2 — Courant alternatif monophasé et triphasé
3. Leçon 3 — Transformateurs et distribution de l’énergie électrique
4. Leçon 4 — Moteurs asynchrones, protection et sécurité électrique
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 6 h de cours magistral (CM), 4 h de travaux dirigés (TD), 10 h de travaux pratiques (TP) et 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, comptes rendus des TP guidés, participation) et examen terminal écrit. La présence aux TP et le respect des consignes de sécurité électrique sont obligatoires.

Bibliographie
- Wildi T., Sybille G. — Électrotechnique, De Boeck / Presses de l’Université Laval.
- Séguier G., Notelet F. — Électrotechnique industrielle, Tec & Doc Lavoisier.
- Bourgeois R., Cogniel D., Lasne B. — Mémotech Électrotechnique, Casteilla.
- Schneider Electric — Guide de l’installation électrique (selon CEI 60364).
- Théodore Wildi — Electrical Machines, Drives and Power Systems, Pearson.
26 septembre 2026
Résistance des matériaux
La résistance des matériaux (RDM) permet de dimensionner les pièces et les structures pour qu’elles supportent les efforts sans rompre ni trop se déformer. Dans l’industrie pétrolière, elle est partout : tiges de pompage soumises à des millions de cycles, tiges de forage tordues sur des kilomètres, tubages comprimés, supports de tuyauteries, charpentes de racks et passerelles, boulonnerie des brides, poutres de ponts roulants dans les ateliers. Ce cours présente les sollicitations simples — traction, compression, cisaillement, torsion, flexion —, puis deux modes de ruine essentiels : le flambage et la fatigue. Chaque notion est appliquée à des cas concrets des champs d’Agadem, de la raffinerie SORAZ ou des stations du pipeline.

Objectifs d’apprentissage
- Calculer contraintes et déformations en traction, compression et cisaillement simple, et vérifier une pièce avec un coefficient de sécurité.
- Dimensionner un arbre plein ou creux en torsion et calculer son angle de torsion.
- Tracer les efforts tranchants et moments fléchissants d’une poutre isostatique et vérifier contrainte et flèche.
- Calculer la charge critique d’Euler d’un élément comprimé selon ses conditions d’appui.
- Expliquer le phénomène de fatigue et vérifier une pièce avec la courbe de Wöhler et le diagramme de Goodman.
Prérequis

Mécanique générale (statique, équilibre des solides, moments), mathématiques du S1 (dérivées, intégrales simples) et notions de matériaux (acier, module d’Young).

Plan du cours
1. Leçon 1 — Traction, compression et cisaillement simple
2. Leçon 2 — Torsion des arbres
3. Leçon 3 — Théorie des poutres : flexion simple
4. Leçon 4 — Flambage et fatigue des matériaux
Modalités d’évaluation

Volume horaire : 10 h de cours magistral (CM), 10 h de travaux dirigés (TD), pas de TP, 20 h de travail personnel (TPE) ; 2 crédits. Évaluation : contrôle continu (quiz en ligne, séries d’exercices de TD) et examen terminal écrit (exercices de dimensionnement, formulaire autorisé).

Bibliographie
- Beer F. P., Johnston E. R., DeWolf J. T., Mazurek D. F. — Mécanique des matériaux, Chenelière / De Boeck.
- Agati P., Lerouge F., Rossetto M. — Résistance des matériaux, Dunod.
- Timoshenko S. — Résistance des matériaux, Dunod.
- Bazergui A., Bui-Quoc T., Biron A., McIntyre G., Laberge C. — Résistance des matériaux, Presses internationales Polytechnique.
- Shigley J. E., Mischke C. R. — Mechanical Engineering Design, McGraw-Hill (fatigue).
26 septembre 2026