Banc d’Essai Multi-Cellules 400 bar / 250°C pour l’Analyse de l’Endommagement de Formation

Dans le cadre d’un partenariat R&D stratégique avec un leader mondial de l’énergie, IRIAN MECATRONICS a conçu et fabriqué un banc d’essai sur mesure pour simuler les conditions extrêmes de forage. L’enjeu était de quantifier avec une haute précision l’endommagement de la roche réservoir au contact de fluides de forage complexes. Le résultat est un système multi-cellules unique, opérant en haute pression et haute température (HPHT) et capable de résister à des environnements chimiques particulièrement agressifs.

Relever les Défis de la Simulation de Forage Haute Pression et Haute Température

Notre partenaire cherchait à reproduire en laboratoire les interactions complexes entre les fluides de forage et la roche réservoir afin d’optimiser des opérations critiques. Le cahier des charges, particulièrement exigeant, imposait le développement d’un équipement capable de surmonter des contraintes techniques et chimiques majeures, tout en permettant de mener jusqu’à trois essais en parallèle de manière totalement indépendante.

Conditions HPHT Extrêmes : L’équipement devait maintenir une pression stable de 400 bar et une température de 250°C pour simuler fidèlement les conditions de fond de puits.
Résistance Chimique Maximale : Compatibilité obligatoire avec une large gamme de fluides, incluant des saumures, des huiles, des boues de forage chargées en solides, et surtout des acides forts comme l’acide chlorhydrique (HCl) à 15%.
Flux Radial et Dynamique : Le système devait permettre une injection radiale des fluides dans des échantillons de roche ou de sable, ainsi qu’une circulation dynamique en boucle fermée pour les boues.
Modularité et Flexibilité : Le banc devait pouvoir opérer sur un, deux ou trois échantillons simultanément, avec des mesures et des contrôles indépendants pour chaque cellule.
Analyse de l’Endommagement : L’objectif final était de cartographier l’invasion des fluides et des solides dans la roche afin de quantifier l’endommagement (la réduction de perméabilité) à différentes profondeurs de l’échantillon.

Conception d’un Banc Modulaire en Hastelloy pour des Essais HPHT Fiables

Face à ce défi technique, notre bureau d’études a développé une solution propriétaire alliant robustesse, précision et sécurité. L’architecture du banc a été entièrement conçue pour répondre aux contraintes extrêmes de corrosion et de haute pression.

Sélection Stratégique des Matériaux : Pour garantir une résistance totale face aux fluides hautement corrosifs, notamment l’acide HCl, nous avons spécifié l’usage d’Hastelloy® pour toutes les pièces en contact avec les fluides (corps de cellule, tubings, vannes). Cet alliage haute performance assure la longévité de l’équipement et la pureté des essais.
Cellules HPHT avec Piston Flottant : Chaque cellule a été conçue pour résister à 400 bar et est équipée d’un système de chauffe par colliers chauffants régulés. Un piston flottant interne s’adapte automatiquement à la hauteur de l’échantillon, offrant une grande flexibilité pour tester différentes tailles de roches.
Châssis Modulaire et Ergonomique : Le châssis robuste est conçu pour accueillir les trois cellules verticalement. Pour faciliter la manipulation des lourds bouchons de cellule, un système de glissières et un treuil de levage électrique ont été intégrés, garantissant des opérations de maintenance et de chargement d’échantillons rapides et sécurisées.
Système d’Injection et de Circulation Intégré : Le banc inclut des cellules de transfert de fluide également en Hastelloy®, une boucle de circulation dédiée pour les boues, et un panneau de contrôle pour l’injection de gaz. Chaque circuit est instrumenté avec des capteurs de pression haute précision pour un suivi fin des paramètres d’essai.
Pilotage Centralisé et Acquisition de Données : L’ensemble du système est piloté par un logiciel sur mesure qui permet de programmer les séquences d’injection, de réguler la température et la pression, et d’enregistrer toutes les données en temps réel dans un fichier exportable, assurant une traçabilité complète et une analyse aisée des résultats.