Banc de 6 Réacteurs HPHT en Hastelloy C276 pour la Recherche en Géosciences
Un grand centre de recherche en géosciences cherchait à étudier les processus biogéochimiques en conditions géologiques extrêmes sur de longues durées. Pour répondre à ce besoin, IRIAN MECATRONICS a conçu et fabriqué un banc d’essai sur mesure comprenant six réacteurs haute pression et haute température (HPHT) indépendants, entièrement réalisés en Hastelloy C276 pour une résistance maximale à la corrosion.
Défi Technique : Simuler les Interactions Fluide-Roche en Conditions Géologiques Profondes
L’objectif du laboratoire était de simuler avec une grande fidélité les réactions se produisant dans les stockages géologiques, impliquant des fluides très agressifs sur des périodes pouvant atteindre six mois. Le cahier des charges exigeait une solution capable de surmonter plusieurs défis majeurs :
- Résistance à la corrosion extrême : L’équipement devait supporter des fluides hautement corrosifs, notamment des saumures à forte salinité (jusqu’à 360 g/L) et la présence d’H₂S, sans altération des matériaux ni contamination des essais.
- Conditions HPHT stables : Maintenir de façon indépendante et stable une pression jusqu’à 150 bar et une température jusqu’à 150°C dans chacun des six réacteurs.
- Minimisation des volumes morts : Une contrainte critique pour garantir la validité des analyses, nécessitant de limiter au maximum l’espace non réactionnel dans les circuits d’échantillonnage.
- Gestion des trois phases : Assurer une interaction et une homogénéisation parfaites entre les phases gazeuse (CH₄, CO₂, H₂, O₂), liquide (saumure) et solide (échantillons de roche, argile).
- Instrumentation de précision et sécurité : Intégrer des capteurs fiables pour le suivi en continu et garantir une sécurité totale de l’installation sur des essais de longue durée.
- Ergonomie et maintenance : Faciliter le démontage, le nettoyage et la manipulation des réacteurs pour optimiser le temps des chercheurs.
Solution sur Mesure : Un Banc de Réacteurs HPHT Optimisé pour la Recherche Longue Durée
Le bureau d’études d’IRIAN MECATRONICS a développé un banc d’essai complet, intégrant des choix techniques pointus pour chaque contrainte identifiée.
Notre approche s’est concentrée sur plusieurs points clés :
- Matériau de pointe (Hastelloy C276) : Pour garantir une résistance absolue à la corrosion et limiter l’adsorption de H₂S, nous avons usiné les corps de réacteurs, les couvercles, les vannes et les tubings en contact avec le fluide dans un seul et même matériau : l’Hastelloy C276. Ce choix assure la pureté des essais et la longévité de l’équipement.
- Agitation par entraînement magnétique à double hélice : Pour une homogénéisation parfaite des trois phases, nous avons intégré un système d’agitation motorisé avec une double hélice. Ce design assure une mise en suspension efficace du solide et maximise les transferts de matière entre le gaz et le liquide, cruciaux pour les réactions biogéochimiques.
- Conception « quasi-zéro volume mort » : Toutes les vannes et les capteurs sont intégrés directement sur le couvercle de chaque réacteur. Cette architecture compacte minimise les longueurs de tubing et répond à l’exigence critique du client.
- Ergonomie optimisée : Les réacteurs sont montés sur un châssis sur mesure, qui intègre également l’armoire de pilotage et un emplacement dédié pour un chromatographe. Chaque four est monté sur une glissière pivotante, permettant un accès rapide au corps du réacteur pour la maintenance et le nettoyage.
- Pilotage indépendant et centralisé : Un logiciel développé sous LabVIEW permet aux chercheurs de piloter indépendamment la température et l’agitation de chaque réacteur, tout en enregistrant l’ensemble des données (pression, températures) de manière centralisée et continue.
Quelques Exemples de nos Conceptions sur Mesure
