Pilote d'Essai HPHT pour la Simulation d'Écoulement Turbulent avec Agents DRA
Pour optimiser le transport de fluides, un acteur majeur de l’industrie des energies a fait appel à IRIAN MECATRONICS pour la conception d’un pilote d’essai sur mesure. L’objectif était de développer un banc capable de simuler l’écoulement turbulent de fluides (eau de mer, hydrocarbures) en conditions de pression (50 bar) et de température (70°C). Notre solution permet de mesurer avec précision la perte de charge et d’évaluer l’efficacité d’agents réducteurs de traînée (DRA).
Le client avait besoin d’un outil de R&D pour quantifier l’effet des agents DRA sur la perte de charge dans des pipelines. Le pilote devait reproduire fidèlement les conditions d’écoulement et permettre des mesures de pression différentielle très précises. Les contraintes étaient les suivantes :
Simulation d’Écoulement Turbulent : Le banc devait atteindre un nombre de Reynolds compris entre 5000 et 50000 pour différents fluides.
Conditions HPHT : Le système devait opérer jusqu’à 50 bar et 70°C.
Flexibilité Expérimentale : Le pilote devait intégrer trois colonnes d’essai interchangeables de différents diamètres (1/8″, 1/4″, 1/2″) pour faire varier les conditions d’écoulement.
Compatibilité des Fluides : L’équipement devait être compatible avec des fluides variés, incluant l’eau de mer, les hydrocarbures (gaz et liquides) et des eaux de réservoir à haute salinité.
Minimisation du Cisaillement : La conception devait impérativement éviter le cisaillement des agents DRA avant leur entrée dans la colonne de mesure, pour ne pas fausser les résultats.
Notre bureau d’études a conçu un pilote complet, en portant une attention particulière à la fluidique et à l’instrumentation.
Pompe d’Injection DRA de Précision : Pour injecter les agents DRA sans les dégrader, nous avons conçu et fabriqué une pompe seringue spécifique à très faible cisaillement. La conception interne, avec la suppression des arêtes vives et un cône de sortie optimisé, garantit l’intégrité des polymères injectés, une condition essentielle pour la validité des mesures.
Colonnes Chauffées Interchangeables : Le cœur du banc est un module pouvant accueillir trois colonnes de 6 mètres de long, enroulées en spires. Un système de chauffage par demi-coquilles permet une régulation thermique homogène et un changement rapide des colonnes.
Instrumentation de Haute Précision : Pour mesurer la perte de charge, un capteur de pression différentielle de haute précision est installé au plus près des entrées/sorties des colonnes, minimisant les longueurs de tubing et les coudes pour une mesure non biaisée. Des capteurs de pression absolue complètent le dispositif.
Circuit à Faible Cisaillement : L’ensemble du circuit a été pensé pour préserver les fluides. Des vannes à passage intégral et des raccords droits ont été utilisés pour éliminer les restrictions de diamètre et les changements de direction brusques.
