Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol
Mesurer la perméabilité d’une roche à 500°C sous 500 bar en milieu corrosif : conception d’un perméamètre HP/HT sur mesure
Pour un institut de recherche public en géosciences, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un perméamètre haute pression, haute température (HP/HT). Cet équipement sur mesure permet de mesurer la perméabilité d'échantillons de roche sur de longues durées, dans des conditions extrêmes (500 bar, 500°C) et en présence de fluides aqueux agressifs.
En bref
- Client
- Institut de recherche public en géosciences
- Domaine
- Géoscience & étude du sous-sol
- Technique
- Mesure de perméabilité
01 — La question de recherche
Comment mesurer la perméabilité d'un matériau poreux en conditions HP/HT et en présence de fluides corrosifs ?
La mesure de la perméabilité d'une roche consiste à faire percoler un fluide à travers un échantillon et à mesurer la perte de charge qui en résulte. Maintenir ces conditions de manière stable et reproductible devient un défi majeur lorsque la pression et la température augmentent, et plus encore quand les fluides sont corrosifs. La conception de l'équipement doit alors garantir une étanchéité parfaite, une compatibilité chimique des matériaux et une mesure précise de la température au cœur de l'expérience, car celle-ci conditionne la viscosité du fluide et donc le résultat du calcul.
Maintenir une étanchéité parfaite et durable autour d'un échantillon de roche, tout en le soumettant à une pression et une température très élevées avec des fluides corrosifs, sans compromettre la précision de la mesure ni la sécurité de l'opérateur.
02 — Notre démarche
Une conception guidée par la précision de la mesure et l'ergonomie de l'opérateur
Inverser l'architecture de la cellule pour sécuriser et accélérer la manipulation
Les cellules HP/HT classiques imposent de manipuler un lourd couvercle. Pour faciliter les essais en série, nous avons inversé cette architecture : le bouchon supérieur est fixe, et c'est le corps de la cellule qui descend. L'opérateur accède à l'échantillon directement et sans soulever de charge, ce qui sécurise et accélère les changements.
Instrumenter au cœur de l'échantillon pour une mesure de température fiable
La température du fluide est critique pour le calcul de perméabilité. Une mesure sur la paroi externe serait imprécise. Nous avons donc intégré trois thermocouples au plus près de la roche, dont deux dans le fluide. L'utilisateur connaît la température réelle et élimine une source d'erreur majeure dans son calcul.
Garantir l'étanchéité à 500°C avec des joints sans polymère
À 500°C, les joints polymères sont détruits. Pour garantir l'étanchéité à 500 bar, nous avons mis en œuvre une technologie basée sur des joints en graphite comprimé. Cette solution, qui a fait ses preuves sur nos réacteurs pour essais de corrosion, permet à l'équipement d'opérer sur toute sa plage de fonctionnement en toute sécurité.
03 — Caractéristiques techniques
| Pression d'utilisation | 500 bar |
|---|---|
| Température d'utilisation | 500 °C |
| Dimensions de l'échantillon | Ø 1.5" x 3" (Ø 38.1 x 76.2 mm) |
| Matériaux en contact avec le fluide de pore | Inconel 625 |
| Matériau corps de cellule et bouchons | 316LN |
| Pompe d'injection (amont) | 0.1 µL/min à 105 mL/min, 517 bar max, volume 223.5 mL |
04 — Autres applications
Votre projet ressemble-t-il à l'une de ces applications ?
Énergie géothermique
Pour évaluer la performance d'un réservoir, il est crucial de mesurer l'évolution de la perméabilité de roches soumises à des saumures chaudes et corrosives.
Stockage de déchets nucléaires
L'étude du comportement à long terme de matériaux de confinement (argiles, bétons) exige de maintenir des conditions stables sur de longues durées. La capacité de ce banc à opérer avec des fluides spécifiques et à assurer des mesures de faibles débits serait directement transposable.
Production d'hydrogène haute température
La caractérisation de matériaux d'électrodes en contact avec de la vapeur d'eau surchauffée est un enjeu clé. Le principe de la cellule, le système de chauffe précis et l'étanchéité haute température seraient conservés, en adaptant les matériaux pour une compatibilité hydrogène.
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