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Lancement réussi pour la méthodologie de test CCUS de Vallourec, une véritable avancée pour la transition énergétique

Les industries se tournent de plus en plus vers la captation, l’utilisation et le stockage du carbone (CCUS).

Les industries se tournent de plus en plus vers la captation, l’utilisation et le stockage du carbone (CCUS). Ce processus, qui consiste à capter le carbone et à l’injecter dans des réservoirs de stockage souterrains, est perçu comme essentiel pour faire avancer la transition énergétique. Toutefois, si le CCUS présente un fort potentiel en tant que solution à long terme pour la décarbonation, il n’existe actuellement aucune procédure de test ou de norme permettant d’évaluer les équipements CCUS. Pour remédier à ce problème, une équipe d’experts de Vallourec vient de commencer à développer une méthodologie d’essai spécifique aux équipements CCUS et à qualifier les connexions premium VAM® pour une utilisation lors de la phase d’injection.

Tout commence fin 2020, lorsque les développeurs d’un important projet européen de captation et de stockage du carbone contactent Vallourec avec une question inattendue : comment la connexion VAM®, produit emblématique de Vallourec, se comporterait-elle dans l’environnement à basse température qui caractérise les projets CCUS ?

Cette question était à la fois intéressante et redoutable. Intéressante, car elle nous a offert l’occasion de mener une réflexion approfondie sur les essais et la qualification des équipements CCUS. Redoutable, car il n’existait aucun repère ni aucune norme pour nous guider. Pour répondre à cette question, notre équipe allait devoir créer un protocole complet de tests des équipements CCUS pour les connexions VAM® — et ce, en partant de zéro.
Eric Verger
Directeur de l’innovation, de la recherche et du développement au VRCC (Vallourec Research Center for Connections), en France

Relever les défis spécifiques aux connexions CCUS

La qualification des connexions pour les applications CCUS nécessite des essais différents de ceux utilisés pour les applications OCTG, en raison des conditions distinctes dans lesquelles les connexions doivent pouvoir fonctionner.

« Notre premier défi consistait à comprendre comment les connexions VAM® se comporteraient à des températures extrêmement basses », explique Éric. « Notre produit est très fiable à des températures élevées ou ambiantes, mais dans les applications CO2, les équipements peuvent atteindre des températures cryogéniques allant jusqu’à -80º C. Nous avons dû réaliser une série de tests à petite échelle, en évaluant la friction et en comparant les lubrifiants pour déterminer les niveaux de froid que les connexions VAM® pouvaient supporter. »

Ci-contre : Montage spécifique avec des températures extrêmement basses

Ensuite, Éric et son équipe ont dû vérifier que les connexions VAM® resteraient structurellement solides et parfaitement étanches pendant les cycles thermiques, où, pendant l’injection de CO2, de très fortes baisses de pression et de température peuvent se produire et avoir des répercussions à la fois sur l’équipement et l’environnement. Le CO2 peut s’avérer dangereux s’il n’est pas manipulé correctement. Il est donc essentiel que les opérateurs suivent les consignes appropriées et obtiennent toutes les qualifications pour les connexions VAM®.

« Pour les projets CCUS, les opérateurs injectent le CO2 principalement en phase dense », explique Ali Meschi Amoli, Responsable marketing et développement CCUS chez Vallourec. « Si, pour une raison quelconque, un relâchement soudain de la pression se produit, cela entraîne une importante chute de la température. Nous devions donc nous assurer que les connexions VAM® pouvaient supporter ce phénomène (connu sous le nom de choc thermique) et vérifier que l’élément fileté sur manchon (« box ») et celui sur tube (« pin ») resteraient connectés malgré des différences de température importantes. »

Élaborer un protocole d’essai de pointe

L’équipe a défini une méthode d’essai rigoureuse en cinq étapes permettant de vérifier la sécurité et la fiabilité des connexions VAM®. « Nous avons commencé par tester un cycle de chargement standard de la norme API, comme nous le ferions pour une application OCTG », explique Pierre Martin, Responsable R&D au VRCC.

Ci-contre : Montage alternatif

Lors de la deuxième étape, nous avons testé la connexion tout au long du cycle thermique, et lors de la troisième étape, nous avons appliqué un choc thermique allant jusqu’à -80 °C. La quatrième étape — que nous lanceront cet été — consistera à simuler un gradient de température entre les éléments filetés sur tube et sur manchon (« pin » & « box ») en imitant des cycles de pression et de tension et compression. La cinquième et dernière opération consistera à répéter la première étape, afin de garantir les performances des connexions après les conditions critiques appliquées lors de la quatrième étape.
Pierre Martin
Responsable R&D au VRCC

Après plusieurs tests réussis, l’équipe prévoit la qualification des connexions VAM® pour les applications d’injection de CO2 d’ici novembre 2021. Ce calendrier ambitieux fait écho à la demande croissante pour le CCUS. « Notre objectif est double. Il consiste à offrir aux clients un protocole d’essai robuste, développé par des experts, et à adapter en toute sécurité les connexions VAM® pouvant être utilisées pour des projets de CCUS », poursuit Pierre Martin. « Pour cela, nous nous appuyons sur le savoir-faire de huit experts internes et sur un partenariat avec SINTEF Energy Research. »

Vallourec a déjà eu plusieurs échanges avec SINTEF Energy Research, un organisme norvégien de recherche et développement renommé, possédant une expertise approfondie en thermodynamique et en comportement de phase du CO2. En s’associant à cet organisme, nos experts renforcent leurs connaissances et en acquièrent de nouvelles qui permettront de garantir la sécurité et la fiabilité des connexions VAM® utilisées pour les  projets de CCUS.

Jouer un rôle clé dans la transition énergétique

Ce projet regroupe des experts des centres de recherche de Vallourec (VRCC et VRCF) en France, et a été financé et développé en étroite collaboration avec le département Transition Energétique du Groupe. « Vallourec a réuni une expertise de premier plan pour développer une méthodologie claire de qualification des équipements CCUS », déclare Leila Faramarzi, Directrice CCUS chez Vallourec. « Nous offrirons ainsi un support indispensable à nos clients qui avancent dans leurs projets de décarbonation et accélèrent la transition énergétique. »

Ci-contre : Echantillon dans le banc de test

Les opérateurs, les techniciens et les ingénieurs sont totalement engagés dans le développement de ce nouvel équipement et de cette nouvelle méthodologie d’essai. Nous sommes fiers du travail accompli au centre d’essais du VRCC et nous sommes ravis des résultats.
Pierre Mauger
Ingénieur R&D au VRCC

Alors que le CCUS est encore un secteur en développement, Vallourec apporte déjà son expertise à plusieurs projets importants en Europe, aux États-Unis et au Moyen-Orient. « Notre approche de ce nouveau secteur d’activité est, comme toujours, rigoureuse : nous ne prenons aucun raccourci et ne faisons aucun compromis », affirme Éric Verger. « Notre objectif est de fournir une méthodologie d’essai rigoureusement validée, utilisée pour qualifier des équipements qui fonctionneront de manière fiable pendant des décennies. » 

Ces premiers essais, qui seront bientôt suivis par d’autres, placent Vallourec en bonne position pour proposer un produit sûr et qualifié pour l’injection de CO2

CCUS
Le rôle de Vallourec dans le Carbon Capture Utilization & Storage