Colonne Saphir 120 bar sur Mesure pour l’Étude des Hydrates de Gaz
Un leader mondial de l’énergie a confié à IRIAN MECATRONICS la conception et la fabrication d’un banc d’essai haute pression sur mesure pour son centre de recherche et développement. L’objectif était d’étudier avec une grande précision la formation d’hydrates de gaz dans des conditions de pression et de température contrôlées. Notre bureau d’études a développé une solution unique et polyvalente : une colonne à tube saphir de 120 bar, fabriquée en titane et dotée de deux montages expérimentaux interchangeables pour simuler différentes conditions de gisement.
Le Défi : Visualiser et Quantifier la Formation d’Hydrates en Milieu Corrosif
Pour faire avancer ses recherches sur la gestion des hydrates de gaz, un enjeu clé dans le transport des hydrocarbures, notre client avait besoin d’un équipement de laboratoire capable de reproduire des phénomènes complexes tout en permettant une observation directe. Le cahier des charges était particulièrement exigeant, combinant des contraintes de visualisation, de matériaux, de polyvalence et de métrologie.
Les exigences techniques clés étaient les suivantes :
Visualisation Haute Pression : L’enjeu principal était de permettre une observation visuelle claire de la formation d’hydrates à travers un tube en saphir, tout en maintenant une pression de service de 120 bar.
Température Contrôlée : Assurer une régulation thermique précise sur une large plage de température, de -10°C à +80°C.
Résistance à la Corrosion : Garantir une compatibilité parfaite avec les fluides du procédé (CO2, eau chargée en sel à 30 g/L), nécessitant des matériaux d’exception.
Polyvalence Expérimentale : Le banc devait pouvoir opérer selon deux configurations distinctes et interchangeables :
En milieu poreux simulé (« pack de sable ») avec un profil de température multi-points.
En milieu agité avec une mesure fine du couple pour détecter les changements de phase.
Métrologie de Pointe : Intégrer des capteurs de haute précision pour la pression, la température (multiples thermocouples) et le couple d’agitation, avec une acquisition de données centralisée.
Sécurité et Ergonomie : Assurer une sécurité totale pour l’opérateur et une manipulation aisée de la colonne pour changer les configurations.
La Solution : Un Banc Modulaire en Titane avec Mesure de Couple en Temps Réel
Face à ce défi, IRIAN MECATRONICS a mobilisé son expertise en conception d’équipements HP/HT pour livrer une solution entièrement sur mesure.
- Matériaux d’Excellence : Pour garantir une résistance absolue à la corrosion et la pureté des analyses, toutes les pièces en contact avec les fluides (corps de colonne, têtes) ont été usinées en Titane TA6V. Les sondes de température ont été réalisées en Hastelloy X, des choix qui soulignent notre maîtrise des matériaux pour environnements agressifs.
- Conception Modulaire Innovante : Le cœur de notre solution réside dans la conception de deux « têtes » expérimentales, facilement interchangeables sur la même colonne saphir :
- Une configuration « pack de sable » incluant une chambre de pré-refroidissement des fluides en entrée et une tête instrumentée permettant de positionner jusqu’à 4 thermocouples à des hauteurs variables dans le milieu poreux.
- Une configuration « agitation » dotée d’un agitateur magnétique haute vitesse (1500 tr/min) avec une mesure de couple en temps réel. Cette fonctionnalité cruciale permet de détecter avec une très grande sensibilité la formation des hydrates par le changement de viscosité du fluide.
- Visualisation et Contrôle Thermique : La colonne transparente en saphir monocristallin offre une vue dégagée sur le processus, permettant aux chercheurs d’observer directement la nucléation et la croissance des cristaux d’hydrates. Elle est équipée d’une double enveloppe pour la circulation d’un fluide caloporteur, assurant un contrôle thermique homogène et précis sur toute la hauteur.
- Ergonomie et Sécurité : Pour faciliter la maintenance et le changement de montage, la colonne a été installée sur un axe pivotant (0-180°), permettant de la basculer en toute sécurité. Le banc intègre de manière fluide les équipements périphériques du client (pompes, débitmètres) et sécurise l’ensemble des composants sous pression derrière des panneaux protecteurs en plexiglas.
- Pilotage sur Mesure : Un logiciel d’acquisition et de pilotage a été développé sous LabVIEW, offrant une interface intuitive pour contrôler l’agitation, afficher toutes les mesures en temps réel (pression, températures, débit, couple) et enregistrer les données d’essai.
Quelques Exemples de nos Conceptions sur Mesure
