Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol

Mesurer la perméabilité en milieu corrosif HP/HT : banc d'essai multi-échantillons 140 bar sur mesure

Pour un centre de recherche d'un acteur mondial de l'énergie, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un banc d'essai capable de mesurer la perméabilité de six échantillons en parallèle. L'équipement garantit des mesures de pression différentielle de haute précision (0.05%) en conditions corrosives extrêmes, sous 140 bar et à 130°C.

Client: Centre de recherche d'un acteur mondial de l'énergie
Domaine: Géosciences, Captage et stockage de CO2 (CCUS)
Technique: Mesure de perméabilité en milieu corrosif HP/HT

01 — La question de recherche

Comment mesurer une très faible chute de pression quand le fluide et les conditions dégradent le circuit de mesure ?

Caractériser la perméabilité d'un matériau poreux en conditions représentatives d'un réservoir géologique (haute pression, haute température) impose de maîtriser l'écoulement d'un fluide sur une longue durée. La fiabilité de l'expérience dépend de la capacité du système à maintenir son intégrité matérielle. Toute corrosion du circuit introduit en effet des particules, contamine le fluide et crée des dérives de mesure qui masquent les phénomènes physiques étudiés.

Dans ce projet, l'objectif était d'étudier les phénomènes de carbonatation en injectant de l'eau salée chargée en CO2 à 140 bar et 130°C. À ces conditions, le fluide devient un acide carbonique agressif. Les solutions standards, généralement en acier inoxydable, se corroderaient rapidement. Cette dégradation génère des particules qui endommagent les vannes, faussent les mesures de pression et rendent impossible toute étude fiable, un défi que nous avons également résolu sur des bancs de réacteurs en Hastelloy.

Garantir la stabilité et la fidélité d'une mesure de pression différentielle de haute précision alors que les conditions opératoires (fluide corrosif, HP/HT) dégradent activement les matériaux du circuit et les capteurs eux-mêmes.

02 — Notre démarche

Une conception guidée par l'intégrité de la mesure

Pour garantir la fiabilité des données sur le long terme, chaque choix de conception a visé à éliminer les sources de dérive et de défaillance à leur origine, plutôt qu'à en compenser les effets.

Supprimer la corrosion à la source

Le fluide du procédé (eau salée + CO2 à 130°C) attaque agressivement les aciers inoxydables. Nous avons donc construit toutes les parties en contact avec le fluide dans un matériau intrinsèquement inerte dans ces conditions, l'Hastelloy C-276. Ce choix assure l'intégrité à long terme de l'équipement et la non-contamination du fluide, garantissant la répétabilité des mesures.
Assurer une mesure de pression directe et stable

Pour mesurer une très faible chute de pression, nous avons sélectionné des capteurs dont la membrane est elle-même en alliage résistant à la corrosion. Cette approche évite les systèmes de séparation de fluide complexes, sources de fuites et d'artefacts de mesure. La sortie numérique préserve l'intégrité du signal jusqu'à l'automate, pour une mesure directe, fiable et précise.
Fiabiliser l'automatisation du circuit

Les particules issues de l'échantillon ou de la corrosion peuvent endommager les sièges des vannes à pointeau classiques et causer des fuites. Nous avons adopté une technologie de vanne dont le principe de fonctionnement est moins sensible aux particules solides. Ce choix augmente la fiabilité du système automatisé et prévient l'échec d'essais de longue durée.

03 — Au-delà de ce projet

Votre projet ressemble-t-il à l'un de ces cas ?

Géosciences et stockage de CO2 (CCUS)

Pour caractériser l'interaction roche-fluide (perméabilité, réactivité) en conditions de réservoir avec des saumures, du CO2 ou de l'H2S. Le principe d'un circuit HP/HT entièrement inerte, la mesure de pression de haute précision et l'automatisation seraient conservés.

Chimie fine et science des matériaux

Pour qualifier la résistance de matériaux (alliages, polymères) au vieillissement en présence de fluides critiques (H2 humide, saumures géothermales). L'architecture de contrôle HP/HT, l'usage de matériaux nobles et l'acquisition de données resteraient identiques, en adaptant le type d'enceinte.

Développement de procédés chimiques

Pour mettre au point des synthèses avec des réactifs ou solvants très corrosifs en conditions extrêmes. La maîtrise de l'étanchéité, l'inertie chimique du circuit et le pilotage précis des paramètres (pression, débit) sont directement transposables à des réacteurs ou des pilotes de procédé.

04 — Fiche technique

Les valeurs de ce projet. Chaque équipement étant conçu sur mesure, elles s’adaptent à votre cahier des charges.

Afficher les caractéristiques · 140 bar · 130°C · Jusqu'à 6 slim tubes en simultané

Caractéristiques techniques — Mesurer la perméabilité en milieu corrosif HP/HT : banc d'essai multi-échantillons 140 bar sur mesure
Pression d'utilisation maximale	140 bar
Température d'utilisation maximale	130°C
Capacité	Jusqu'à 6 slim tubes en simultané
Précision de la mesure de pression	0.05%
Résolution de la mesure de pression	0.01 bar
Matériaux en contact avec le fluide	Hastelloy C-276 (version décrite) ou Acier inoxydable (version de base)

IRIAN Mecatronics conçoit et fabrique des équipements haute pression et haute température sur mesure pour les laboratoires de recherche, les centres techniques et les industriels.

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05 — FAQ

Questions fréquentes

Ce banc d'essai de perméabilité peut-il être utilisé avec des fluides contenant de l'H2S ?

Oui, le principe de conception est adapté aux environnements très corrosifs, y compris en présence de gaz acides comme l'H2S. Le choix du matériau (ici, l'Hastelloy C-276) est validé au cas par cas selon les concentrations, la pression et la température pour assurer une parfaite compatibilité. L'architecture générale du banc resterait identique.

Est-il possible d'adapter ce système pour tester la perméabilité de carottes de roche ?

Absolument. Les principes fondamentaux (circuit inerte, mesure de pression différentielle précise) sont indépendants de la taille de l'échantillon. L'adaptation principale concernerait la conception de cellules d'analyse HPHT sur mesure pour accueillir des carottes de roche. Le dimensionnement des pompes et de l'instrumentation serait ajusté en fonction des nouveaux débits et volumes.

Le banc peut-il être piloté pour réaliser des injections en flux alterné ou pulsé ?

Oui, le système est piloté par un automate programmable qui offre une grande flexibilité. Il est tout à fait possible de programmer des séquences d'injection complexes, comme l'inversion du sens d'écoulement, des cycles de pression ou des injections pulsées à très bas débit. La performance dépendra de la configuration du manifold de vannes et de la pompe d'injection de précision retenue.

La conception de l'équipement est-elle conforme aux normes NACE pour les environnements corrosifs ?

Oui, nos équipements sont conçus pour répondre aux normes industrielles requises par l'application. Pour les environnements corrosifs, nous sélectionnons les matériaux (alliages, élastomères) et qualifions les modes opératoires de soudage en accord avec les recommandations NACE (ex: NACE MR0175 / ISO 15156). Tous nos équipements sont par ailleurs conformes à la Directive Équipements Sous Pression (DESP).

Votre mesure de perméabilité est faussée par la corrosion ou l'instabilité du circuit ?

Décrivez-nous votre fluide, vos conditions opératoires et la précision que vous visez. Notre bureau d'études intégré analysera votre problématique pour vous proposer une solution technique adaptée.

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