Presse d’Essai Triaxial HPHT sur Mesure pour la Recherche en Géomécanique

Reproduire les Conditions Géologiques Profondes en Laboratoire

Un grand centre de recherche universitaire en géosciences, spécialisé dans l’étude du comportement des roches sous conditions extrêmes, cherchait à reproduire fidèlement les environnements géologiques profonds en laboratoire. IRIAN MECATRONICS a relevé le défi en concevant et fabriquant une presse d’essai triaxial Haute Pression Haute Température (HPHT) sur mesure, capable d’appliquer des contraintes complexes tout en offrant une précision de mesure élevée et une résistance aux fluides agressifs.

Le Défi : Simuler des Conditions Géomécaniques Extrêmes avec une Précision Inégalée

Le laboratoire nécessitait un équipement polyvalent pour caractériser finement les propriétés mécaniques et hydrauliques des roches. Le cahier des charges imposait des performances de pointe et une grande fiabilité pour des essais potentiellement longs :

Appliquer et réguler une pression de confinement isostatique jusqu’à 150 MPa avec une précision de ±0,2 MPa.
Contrôler la pression du fluide interstitiel (pore) jusqu’à 100 MPa avec une précision de ±0,2 MPa.
Générer une contrainte axiale sur l’échantillon (Ø 20 mm x 40 mm ) pouvant atteindre 500 MPa, mesurée avec une précision de ±0,2 MPa.
Maintenir l’échantillon à une température homogène jusqu’à 150°C, contrôlée à ±5°C près.
Mesurer avec une très haute résolution la déformation axiale (±1 µm ) et le volume des pores (±0,001 cm³ ).
Permettre des mesures de perméabilité couvrant une large gamme, de 10⁻¹³ m² jusqu’à 10⁻¹⁷ m².
Garantir la compatibilité chimique du circuit de pression interstitielle avec des fluides potentiellement corrosifs (acides/bases forts).
Offrir un pilotage flexible (déplacement constant ou pression constante ) avec une stabilité garantie sur de longues durées.

Notre Solution : Une Presse Triaxiale Modulaire, Précise et Robuste

Fort de son expérience dans la conception d’équipements géomécaniques HPHT, IRIAN MECATRONICS a développé un système complet intégrant des choix techniques ciblés pour répondre à chaque exigence :

Architecture Fiable : Le design s’appuie sur une configuration éprouvée, similaire à des systèmes déjà livrés à des centres de recherche internationaux , composée d’une cellule d’essai et d’un banc de contrôle séparés pour plus de flexibilité et de sécurité.
Cellule HPHT Optimisée : Le cœur de la presse utilise un corps en acier inoxydable haute résistance pour la pression de confinement. Pour le circuit de pression interstitielle, exposé aux fluides agressifs, l’Inconel 625 a été sélectionné pour sa résistance chimique exceptionnelle , complété par des joints FFKM.
Génération de Pression Stable : Les pressions de confinement et interstitielle sont générées par des pompes doseuses double piston haute pression. Cette technologie clé assure un débit parfaitement continu et sans pulsation, indispensable pour la stabilité long terme et la précision des mesures de très faible perméabilité. La pression axiale est gérée par une pompe similaire.
Instrumentation Haute Résolution : Le système intègre des capteurs de premier plan : capteur de force axial haute capacité , LVDT pour mesurer le déplacement du piston (et en option avancée, LVDT directement sur l’échantillon pour une mesure de déformation ultra-précise ), thermocouples type T , et transducteurs de pression haute précision positionnés au plus près de la cellule .
Contrôle Thermique Précis : Un collier chauffant en mica, isolé thermiquement , assure une montée en température et une régulation précises (±1°C ) jusqu’à 150°C (extensible à 200°C ).
Pilotage Complet et Sécurisé : Un automate programmable (PLC) gère l’ensemble des fonctions via une Interface Homme-Machine (IHM) développée sur PC (possibilité d’intégration LabVIEW ). Elle permet la programmation de cycles d’essais complexes (rampes, paliers), la visualisation en temps réel et l’enregistrement de toutes les données . De multiples sécurités matérielles et logicielles garantissent une utilisation sûre en toutes circonstances .
Évolutivité : La conception permet l’intégration future d’options telles que des transducteurs ultrasoniques pour la mesure des ondes P & S .