Réalisation · Géoscience & étude du sous-sol
Simuler les interactions fluide-roche en conditions corrosives : réacteur HPHT modulaire 550 bar
Pour un centre de recherche public en géosciences, IRIAN Mecatronics a conçu et fabriqué un réacteur haute pression et haute température (HPHT) sur mesure. L'équipement permet de simuler des interactions fluide-roche en conditions de réservoir profond (550 bar, 250°C) avec des gaz hautement corrosifs (H2S), tout en offrant une modularité unique pour passer d'une configuration expérimentale à l'autre.
En bref
- Client
- Un centre de recherche public en géosciences
- Domaine
- Géosciences
- Technique
- Interactions fluide-roche en conditions HPHT corrosives
01 — La question de recherche
Comment simuler plusieurs scénarios géochimiques en conditions HPHT corrosives avec un seul équipement ?
L'étude des interactions géochimiques en réservoir profond exige de reproduire des conditions extrêmes : haute pression, haute température et fluides agressifs comme les saumures chargées en H2S ou CO2. Chaque protocole expérimental (réaction statique, percolation, interaction avec une phase gazeuse) demande habituellement un autoclave dédié et spécialisé. Notre client devait pouvoir mener ces différents types d'expériences avec un seul et même équipement, pour des raisons de budget, d'espace et de cohérence des données. Cependant, aucune solution standard sur le marché n'offrait la modularité requise pour changer de configuration, tout en garantissant une résistance à la corrosion par des fluides aussi agressifs à 550 bar.
Concevoir une architecture de réacteur modulaire, capable de changer de configuration expérimentale, tout en maintenant une étanchéité et une intégrité matérielle parfaites face à la corrosion combinée de la haute température, de la haute pression et de fluides polyphasiques agressifs.
02 — Notre démarche
Une conception modulaire et sécurisée pour la recherche en conditions extrêmes
Garantir l'intégrité face aux fluides les plus agressifs
La combinaison de saumure chaude, de H2S et de CO2 attaque la plupart des aciers. Nous avons donc opté pour une défense à double barrière : une structure en Alliage 625 pour l'intégrité mécanique, doublée d'un revêtement PTFE sur toutes les surfaces en contact. Cette approche prévient à la fois la dégradation de l'équipement et la contamination des échantillons.
Permettre plusieurs protocoles avec un seul réacteur
Pour basculer entre un mode statique (batch) et une configuration à piston flottant, nous avons conçu un système à couvercles interchangeables. Chaque couvercle porte l'instrumentation dédiée à un mode opératoire. Cette approche évite de complexifier le design avec des ports inutilisés, réduisant ainsi les points de fuite potentiels.
Faciliter la manipulation d'un équipement lourd
Un réacteur haute pression est lourd et son ouverture est une opération délicate. Pour simplifier les manipulations fréquentes en laboratoire, le corps du réacteur est monté sur un support mécanique articulé. Ce mécanisme assiste l'opérateur pour l'ouverture et la fermeture, rendant l'accès à l'échantillon plus rapide et plus sûr.
Assurer une sécurité maximale à 550 bar
Pour prévenir tout risque lié à une surpression accidentelle, nous avons intégré une double sécurité conforme à la DESP. Un système actif coupe le chauffage en cas de dérive, traitant la cause à la source. En dernier recours, un disque de rupture, dispositif passif purement mécanique, relâche la pression si un seuil critique est atteint.
03 — Caractéristiques techniques
| Pression de service | 550 bar |
|---|---|
| Température de service | 250 °C |
| Volume utile (configuration classique) | 700 cm³ |
| Volume utile (avec bécher PTFE) | 520 cm³ |
| Matériaux en contact avec le fluide | Alliage 625, revêtement PTFE |
| Modes opératoires | Batch (avec/sans bécher, avec sondes), Piston flottant (sans sondes) |
| Communication et pilotage | Ethernet/IP |
| Certification | DESP 2014/68/UE |
04 — Autres applications
Votre projet ressemble-t-il à cette étude de cas ?
Captage et stockage de CO2 (CCUS)
Pour étudier l'interaction entre le CO2 supercritique (avec impuretés H2S, eau salée) et la roche ou le ciment de puits. L'architecture HPHT, la résistance à la corrosion et le contrôle resteraient, tandis que le volume et les piquages seraient adaptés.
Énergie (géothermie, oil & gas)
Pour tester des inhibiteurs de corrosion ou le vieillissement de matériaux dans des fluides de production HPHT contenant du H2S. La conception du réacteur de corrosion et les sécurités seraient conservées, en ajoutant une instrumentation spécifique.
Stockage d'hydrogène en milieu géologique
Pour évaluer la fragilisation par l'hydrogène et les réactions biogéochimiques. La capacité haute pression gaz et la modularité sont transposables. Les matériaux devraient être certifiés compatibles hydrogène et les protocoles de sécurité ATEX adaptés.
Un ingénieur de notre bureau d’études vous répond dans les meilleurs délais.