Comment les secteurs aéronautique et spatial gèrent-ils le monitoring de paramètres en conditions sévères?

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Clementine Rochette
il y a 7 ans
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1 Comment les secteurs aéronautique et spatial gèrent-ils le monitoring de paramètres en conditions sévères? Animateur : Florence Ghiron (Capital High Tech) Référent technique : Romain Desplats (CNES) Intervenants : Philippe Lasserre (PRIMES), Walid Jerbi (PCM) 1

2 Agenda Quels paramètres à mesurer et sous quelles conditions sévères? Les solutions mises en place par les trois communautés industrielles Spatiale, Aéronautique, Pétrolière Quelles opportunités de transferts de technologies? Quels projets à développer ensemble? CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 2

3 Bilan du binôme animateur/référent technique Florence Ghiron (Capital High Tech)/Romain Desplats (CNES) Les 3 domaines sont tous caractérisés par des environnements extrêmes mais les contraintes de chacun des domaines sont telles qu une technologie développée dans un secteur sera difficilement exploitable directement dans un autre domaine. Ce sont surtout les méthodes et moyens de qualification utilisés pour qualifier les différents composants / sous-systèmes qui pourront être mis en commun, voire être développés au profit des trois secteurs. La présentation de la plateforme PRISME en est un bon exemple. CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 3

4 Bilan du binôme animateur/référent technique Florence Ghiron (Capital High Tech)/Romain Desplats (CNES) En ce qui concerne la tenue en température, certains projets de recherche et développement autour de technologies émergentes pourraient être toutefois envisagés Intégration de composants SOI Développement de nouveaux collages, isolants et packaging pour l électronique de puissance CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 4

5 Bilan du binôme animateur/référent technique Florence Ghiron (Capital High Tech)/Romain Desplats (CNES) En termes de monitoring, plusieurs pistes de réflexion ont aussi été évoquées: Utilisation de la Spectrométrie optique pour la détection de fuites et le maintien d intégrité des puits Utilisation de drones avec instruments adaptés pour des résultats de mesures en temps réel sur site qui permettront d optimiser les points de carottages pour des analyses plus fines Utilisation de l imagerie satellite et de robots dédiés pour la préparation logistique des missions CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 5

6 Bilan du binôme animateur/référent technique Florence Ghiron (Capital High Tech)/Romain Desplats (CNES) Contributeurs clés PRIMES CNES TIGF TOTAL THALES ALENIA SPACE Next steps Evaluer l opportunité de travailler sur les trois sujets relevés Packaging électronique de puissance (PRIMES) Préparation de missions et d accès sur zones avec usage de données satellites Spectrométrie optique pour une optimisation des points de carottage ou pour surveiller l intégrité de cimentation des puits CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 6

7 SYNTHESE RAPPORTEUR 1 : Dominique Patry (ENEXPANS) Questionnement de la salle: On a les analyses plusieurs heures voire plusieurs jour après le forage et on aimerait avoir les analyses de fonds de trou en condition extrême plus rapidement. En clair, on veut savoir ce qu on a au fonds au moment où on fore! Aller de plus en plus vite et de plus en plus bas en terme de détection Durée de vie des équipements quand ils sont réutilisés en conditions extrêmes Le plus dur pour l électronique c est le couple vibration / température Transfert de technologie de l (aéro)spatial vers géosciences? Comment peut-on qualifier les conditions sévères? Projet de recherche de Total sur ce sujet. Mesure en fonds de trou en forage. Direction SCR. Jusqu à 250 C / 1000 bars voire plus. - Accélération de l analyse - Intérêt HSE (non contrôle des venues de gaz) - HP/HT (quand les diagraphies classiques ne supportent plus les conditions, analyse de la géochimie en surface). CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 7

8 SYNTHESE RAPPORTEUR 1 : Dominique Patry (ENEXPANS) Réponses du spatial => exemple d un vol spatial vers soleil. CNES Dans le spatial, le solaire fournit l énergie et le rendement baisse avec la température. Gradient est suffisant pour générer de l énergie. Protection (isolation) et moyens de communication. Spatial -55 C/+55 C (environnement contrôlé). Pas de problème de pression sur les équipements mais problème d étanchéité. Plus de similitude avec les équipements sismiques qu avec les conditions de fonds de puits. Triplement des architectures électroniques Vérifications et essais accélérés avant de partir Les challenges de l instrumentation en fond de puits (PCM Pompage les liquides visqueux et très chargés). Monitoring des pompes est un vrai enjeu. Transmettre les données à partir du fonds du puits. Augmenter la durée de vie des batteries des capteurs. Optimiser la production. Des capteurs existent avec transmission filaire mais maintenance difficile Tentative de transmission sans fil. Mais signal vite atténué et pas de source d énergie continue au fonds. Comment transmettre les donnés du fonds vers la surface sans fil Résister à la température Comment augmenter la durée de vie des batteries Fibre optique? résout le problème de la température mais pas adapté avec l outil en rotation CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 8

9 SYNTHESE RAPPORTEUR 1 : Dominique Patry (ENEXPANS) Plateforme de recherche en électronique de puissance PRIMES Aéronautique => Problématiques environnement très chauds L avion plus électrique en phase avec émergence de composants grand gap. Carbure de silicium, Arsenure de galium Bon comportement en HT mais limite du matériaux. 200 C et à terme 300 C avec le composant diamant Densité de courant plus élevée. Moins de composants en parallèle. Flux thermiques à canaliser. Faibles pertes en commutation Aspect matériaux Packaging de ces composants électronique. Montée en puissance nécessaire des isolants (gel, film ). Besoin de nouveaux isolants, de tests de validation, A aujourd hui le packaging ne suit pas => beaucoup de recherche là dessus. Conclusion: Problème d environnement sévère est certes commun mais les conditions d exploitation sont très différentes => plus sur les process ou les moyens de qualification que les capteurs eux-mêmes. CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/2015 9

10 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Que sont les conditions sévères dans le spatial? Exemple: sonder la couronne solaire Problématique de chaleur extrême, de mesure de données et de transmission Volume de traitement de données énorme basé sur de nombreux paramètres à prendre en compte Problématique énergétique de l outil utilisé Solutions pour le spatial : panneaux solaires mais impossible en environnement chaud Solutions spécifiques: adapter l outil à l environnement pour produire l énergie Résistance à la chaleur : + de 1000 CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

11 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Que sont les conditions sévères dans le pétrole? Pompes PCP pour les puits de pétrole (entre 1000 et 2000 mètres) Problématique Transmission de données à partir du fond Utilisation de câbles mais maintenance difficile (60 à 70% du coût de l installation) Difficulté de transmission sans fil (radio, wifi) Perturbation des signaux Augmenter la durée de vie des capteurs Haute température Problématique énergétique Produits corrosifs Optimiser la production CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

12 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Que sont les conditions sévères dans le pétrole? SPIE: en réponse à des problèmes d accessibilité sur zones, fourniture de cartographie Délais d acquisition d images Délais d interprétation La durée de réponse à la demande dépend de la zone à traiter CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

13 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Que sont les conditions sévères dans l aéronautique? Angle avionique : avion plus électrique (étape avant l avion tout électrique) Nouvelles contraintes liées à l environnement Haute température (200 ) Nouveaux isolants Durée de vie Défaillances électriques Interconnexions électriques Mais nouveaux composants disponibles à base de silicium qui peuvent répondre à ces contraintes Néanmoins, il subsiste des contraintes du fait de l utilisation de ces nouveaux composants Packaging, flux thermiques, communication La plateforme PRIMES peut aider à la conception de nouveaux produits. CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

14 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Transferts : Spatial, Aéronautique => Pétrole Panneaux solaires : non transférable pour l analyse des puits Environnement solaire : résistance à la chaleur transférable, mais dans les puits il n y a pas de possibilité de refroidir les composants Spatial vers géosciences : non transférable car pas de pression dans l espace alors que fortes pressions dans les puits Analyses temps réel dans les phases de forage Capteurs du spatial transférables pour les études géologiques => carottage CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

15 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Environnements différents Pression extrême vs. Pas de pression Haute température mais avec possibilité de refroidissement vs. Environnement 100% haute température CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

16 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Synergies Robustesse, réponses aux chocs Haute température : 1000 pour le spatial, 200 pour l aéronautique, Méthodologies Analyses temps réel dans les phases de forage Temps d échange de données et de volume de données énorme Optimisation pour les études de terrain, possibilité d envoyer un robot pour des mesures préliminaires Matériaux transférables : collages Monitoring à distance des outils qui opèrent à distance dans les puits CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

17 SYNTHESE RAPPORTEUR 2 : Sophie Andres (Nature & Technology) Pistes envisagées Spectrométrie optique : détection de fuites Cimentation des puits Maintien d intégrité des puits CLUB GEOSCIENCES DU 24/03/

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