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Jean KITTEL

Materials & Corrosion Technical Advisor, Chef de projet
Docteur en électrochimie
> 20 ans d'expérience dans le domaine des matériaux et de la corrosion. Ingénieur Matériaux de l'INSA de Lyon, 1997. Docteur en Electrochimie (Paris 6), 2001. HDR de l'INSA de Lyon, 2011. Membre
Carnot IFPEN Ressources Energétiques
Innovation et industrie

Carnot IFPEN Ressources Energétiques

Carnot IFPEN Ressources énergétiques

Approfondir et accélérer la R&I 

Les activités ressources énergétiques d’IFPEN ont reçu le label « Institut Carnot » en 2020, reconnaissance des nombreuses collaborations existantes avec des acteurs des mondes économique et académique, tant en France qu’à l’international. IFPEN Ressources Energétiques fait désormais partie du réseau Carnot, fort de 39 Carnot, pour une durée de quatre ans.

Créé par le ministère de l'Enseignement supérieur, de la Recherche et de l'Innovation en 2006, le label est décerné à des laboratoires publics fortement engagés dans une logique de recherche partenariale au bénéfice de l’innovation d’entreprise et de la croissance française.

Implantés sur tout le territoire français, les Carnot poursuivent en synergie une mission commune : préparer l’avenir industriel et économique en accélérant le transfert de technologies de la recherche vers le monde socio-économique.
 

Relever le défi de la transition énergétique

Le Carnot IFPEN Ressources Energétiques (IFPEN RE) est résolument engagé dans la thématique de la transition énergétique en se proposant de  : 

Soutenir l’innovation dans les PME

Outre le développement de nouvelles technologies de l’énergie, IFPEN RE s’engage à :
- intensifier par des actions très volontaristes ses partenariats avec des ETI, PME et start-up ;
- faire bénéficier le réseau des Instituts Carnot de ses compétences en termes de développement à l’international et profiter également d’expériences en retour.
 


Le réseau IFPEN RE 

Le Carnot IFPEN Ressources Energétiques entretient des relations privilégiées avec l’industrie, des TPE, PME, ETI jusqu’aux grands groupes industriels français et internationaux.

De plus, il est engagé, aux niveaux national, européen et international, dans de nombreuses structures collaboratives, ce qui le place au centre d’un réseau dense de partenariats de recherche.

Au niveau national, le Carnot IFPEN RE s’investit activement dans les alliances de recherche Ancre, dont IFPEN est membre fondateur, et AllEnvi, dédiées respectivement à l’énergie et à l’environnement. Il est également fortement impliqué dans d’autres structures thématiques telles que le pôle de compétitivité AVENIA consacré aux géosciences, le Club CO2 dont il assure la présidence dans le domaine du CCS, l’association EVOLEN de promotion de l’excellence technologique française et le programme CITEPH d’Open Innovation en faveur du développement de PME et ETI dans le domaine de l’énergie, ou encore l’institut Convergence Data IA dédié au numérique.
Le Carnot IFPEN RE travaille aussi en étroite collaboration avec la communauté universitaire ainsi qu’avec d’autres établissements publics de recherche. Enfin, il est impliqué dans des projets de démonstration dans le cadre des Programmes d’investissement d’avenir (PIA) soutenus par l’Ademe.

Au niveau international, le Carnot IFPEN RE dispose de relations privilégiées avec de nombreux "Research Technology Organisations" (RTO), via notamment des accords-cadres et partenariats stratégiques. Les travaux de recherche du Carnot font l’objet d’une forte visibilité et plus de la moitié de ses publications de rang A relèvent de coopérations étrangères. Par ailleurs il est partie prenante de nombreux organismes scientifiques de premier plan mondial et est le représentant de la France au Comité exécutif du Programme de coopération technologique IEA Wind de l’Agence internationale de l’énergie (AIE)

Plus particulièrement, en Europe, le Carnot IFPEN RE se positionne comme un acteur de poids au sein de l’Espace européen de la recherche (EER) et  travaille en synergie avec des plateformes telles que l’ETIP-DG afin de définir les besoins de l’industrie et les opportunités de développement de la géothermie. Dans le domaine du CCUS, il participe également activement aux réseaux européens tels que ECCSEL et la plateforme ZEP pour accélérer le déploiement de ces technologies. Dans le domaine des géosciences, il contribue au développement de solutions pour la gestion des sols avec l’European Energy Research Alliance (EERA).
 

Expertises et compétences  

•    Géosciences descriptives et quantitatives
•    Mécanique des fluides, des solides et des structures
•    Modélisation moléculaire, thermodynamique
•    Physico-chimie des matériaux et fluides complexes
•    Physique et Analyse
•    Biotechnologies
•    Génie chimique et technologies
•    Conception et modélisation de procédés 
•    Modélisation et simulation des systèmes
•    Science et technologies du numérique
 

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Charles-Philippe LIENEMANN

Charles-Philippe Lienemann - Adjoint Scientifique à la Direction Physique et Analyse
Charles-Philippe Lienemann a obtenu son Master de l'Université de Genève (Suisse) en 1993. Il rejoint ensuite l'Université de Lausanne (Suisse) au sein du groupe de D. Perret et du Prof. J-C. Bünzli
Hydrocarbures responsables
Innovation et industrie

Hydrocarbures responsables

Dans un contexte de transition énergétique qui s’accélère, les industries pétrolières et parapétrolières doivent satisfaire une demande en hydrocarbures qui reste soutenue, tout en réduisant fortement leur empreinte environnementale et leur consommation d’énergie.
IFPEN développe des procédés éco-efficients et flexibles pour la production de carburants et d’intermédiaires chimiques répondant aux normes les plus exigeantes.
Afin de mieux exploiter les réserves, IFPEN propose également des technologies de pointe pour l’exploration et la production des hydrocarbures, toujours plus performantes et propres.

 

Innovation et industrie

Nos solutions

Carnot IFPEN Ressources EnergétiquesRisers et lignes de production
Nos solutions

IFPEN développe des solutions pour mettre en production des champs d’hydrocarbures offshore et optimiser les flux de pétrole et de gaz du réservoir vers les installations de traitement.
 

Equipements pour le forage offshore

Clip Riser® et i-Clip Riser™ 1.0

Le Clip Riser® est une technologie éprouvée de connexion rapide pour joints de risers de forage, développée par IFPEN, depuis les années 1980. C’est une solution conçue pour sécuriser la connexion entre risers de forage et réduire les temps d’immobilisation en mer.
 

Clip Riser®

 

Près de 50 Clip Riser® vendus à ce jour.

Afin qu’un haut niveau de service soit offert aux clients du Clip Riser® pour l’inspection, la maintenance et la réparation de leurs risers de forage, IFPEN s’est associé à AFGlobal Corporation et à Expert Riser Solutions, qui assurent l’inspection, la maintenance et la réparation des risers de forage, respectivement au Brésil et aux États-Unis, conformément aux spécifications d’IFPEN.

IFPEN a également signé un accord de licence avec AFGlobal pour la fourniture de pièces de rechange dans le monde entier, conformément aux spécifications techniques des pièces d’origine.

Le i-Clip Riser 1.0 est la nouvelle génération de systèmes de connecteurs pour les risers de forage, lancée par IFPEN en 2018. Sa certification est attendue prochainement.

Avantages de cette nouvelle génération :

  • des facilités d’inspection et de maintenance (anneau de verrouillage amovible/connecteur entièrement démontable),
  • compatible avec le Clip Riser® pour les upgrades​​​​​​.
     

Ligne hybride/acier composite pour risers de forage

Une technologie pour les applications haute pression qui permet d’alléger les risers de forage grâce à l’utilisation de composite pour le renforcement des conduites.
 

Lignes de sécurité (choke and kill lines) haute pression (1 035 bar)

Caractéristiques principales :

  • enroulement composite (fibre de carbone/matrice thermoplastique) sous tension,
  • le tube en acier résiste aux charges de tension,
  • le renforcement en fibre de carbone améliore la résistance à la pression,
  • qualification de la technologie 1 035 bar via un test sur champ d’une durée de cinq ans.

Avantages :

  • réduction de 50 % du poids des lignes de sécurité (choke and kill lines),
  • réduction de 20 % du poids sur la colonne montante,
  • embouts simples compatibles avec tous les types de connecteurs et de colonnes montantes.
     

Lignes de sécurité (choke and kill lines) haute pression/haute température (HP/HT) (1 500 bar et ≥180 °C)

Avantages de cette nouvelle génération :

  • un tube hybride pour application HP/HT plus léger qu’un tube standard pour application 1 035 bar en acier,
  • compatible pour les upgrades (application 1035 bar vers application HP/HT) avec les mêmes modules de flottaison.
     

Compensateur de pilonnement 4e génération

IFPEN propose un nouveau concept de compensateur de pilonnement qui améliore la précision du dispositif, tout en réduisant la quantité d’air comprimé embarqué.

Avantages :

  • système passif assurant la sûreté,
  • capacité de gaz HP divisée par trois,
  • précision améliorée du poids au crochet (erreur <0,6 %),
  • aucune variation de la longueur du câble (usure du câble réduite),
  • compatibilité avec les modules existants,
  • peut être utilisé pour les upgrades.
     

Équipements et expertise pour la production offshore

Risers et lignes de production flexibles

Dans le domaine des risers et des lignes de production, IFPEN développe des équipements en collaboration avec Technip FMC. IFPEN est à l’origine de la technologie de flexible et a gardé une expertise forte sur sa conception et son développement. Elle lui permet de mener des travaux d’études dédiés aux problématiques spécifiques des industriels.

De nouvelles technologies, telles que les armures en fibre de carbone et la couche anti-H2S, sont mises sur le marché par Technip FMC. Objectif : élargir le cadre d’utilisation opérationnel des conduites flexibles pour les applications en eau profonde et l’exposition à la corrosion.
 

Conduites flexibles à armure de traction en composite (fibre de carbone)

Avantages :

  • allègement de la conduite : jusqu’à 20 % de gain de poids,
  • suppression des problèmes de corrosion liés aux structures métalliques,
  • réductions des coûts.
     

Conduites flexibles avec gaine en polymère anti-H2S

Avantages :

  • amélioration de la résistance à la corrosion des équipements (jusqu’à une teneur en H2S dans les fluides de production de 15 000 ppm, jusqu’à une température de 70 °C [158 °F]),
  • réduction de la quantité d’acier utilisée dans l’annulaire,
  • allègement de la conduite : jusqu’à 30 % de gain de poids,
  • réduction des coûts,
  • possibilité de produire à de plus grandes profondeurs d’eau ou d’augmenter le diamètre des conduites,
  • utilisations possibles : exploitation de champs très acides, applications statiques (flexible posé sur le plancher marin) et applications peu dynamiques.
     

Outils de simulation numérique pour les liaisons fond-surface

Analyse des liaisons fond-surface : DeepLines®

Le logiciel DeepLines® d’analyse du comportement dynamique des risers, ombilicaux et systèmes d’ancrage flottants est co-developpé avec Principia qui en assure la commercialisation.
 

Aide au dimensionnement des ombilicaux et conduites flexibles

Exemple de développement :

FEMUS™FEMUS™
Développé à façon pour notre partenaire dans le cadre de la collaboration IFPEN-Technip FMC, IFPEN développe FEMUS™, interfacé avec le logiciel Abaqus®, dédié à la construction automatisé de modèles de simulation pour les systèmes ombilicaux. Cet outil permet de développer plus rapidement de nouveaux designs d’ombilicaux en évaluant leurs performances mécaniques avec précision.

  
Outils numériques (calcul par la méthode des Éléments finis) pour la prédiction et la compréhension du comportement des conduites rigides, des conduites flexibles et des ombilicaux

Exemples d’études menées, dans le cadre de la collaboration IFPEN-Technip FMC, sur la tenue mécanique et l’influence du mode d’installation pour les risers rigides déroulés :

Prédiction numérique de l’ovalisation de risers en acier pendant l’installationPrédiction numérique de l’ovalisation de risers en acier pendant l’installation
Proceedings of the Twenty-seventh (2017) International Ocean and Polar Engineering Conference San Francisco, CA, USA, June 25-30, 2017
Copyright © 2017 by the International Society of Offshore and Polar Engineers (ISOPE)
ISBN 978-1-880653-97-5; ISSN 1098-6189

Calcul de l’historique des contraintes dans les câbles pendant des opérations d’installation Calcul de l’historique des contraintes dans les câbles pendant des opérations d’installation
OIPEEC Conference – Amsterdam – March 2019

Déformation de la structure des conduites flexibles sous pressionDéformation de la structure des conduites flexibles sous pression
Proceedings of the ASME 2017 37th International Conference on Ocean, Offshore and Arctic
Engineering OMAE2018 June 17-22, 2018, Madrid, Spain

Calcul des contraintes dans les couches d’armures des conduites flexibles en service Calcul des contraintes dans les couches d’armures des conduites flexibles en service
2011 SIMULIA Customer Conference – May 17-19 – Barcelona, Spain
Stresses in armour layers of flexible pipes : comparison of Abaqus® models

 

Technologies de pompage polyphasique

IFPEN a une longue expérience de la conception de systèmes de pompage et conçoit des pompes polyphasiques. Elles permettent d’élever la pression des effluents de production liquides et gazeux non séparés sur une très large gamme de teneurs en gaz, afin de les transporter dans des lignes de production sur de longues distances. Cette technologie permet :

  • d’accroître les volumes produits et en stabiliser le débit de production,
  • de remettre en production des puits en fin de vie.

La gamme de pompes Poseidon™ permet le transport simultané des effluents liquides et gazeux, avec des teneurs en gaz de 0 à 100 % (préférentiellement 80 %).
  

Pompe Poseidon™ de fond de puits

Plus de 1 000 unités vendues.

  
Pompe Poseidon™ pour les applications sous-marines commercialisée par OneSubsea

Plus de 60 unités installées.

Le dimensionnement et la prédiction des performances de ces pompes sont réalisés grâce à un logiciel de design développé en partenariat avec OneSubsea. En vue d’optimiser les performances de la pompe, IFPEN travaille sur des améliorations des aubages actuels et sur la définition d’une nouvelle génération d’hydraulique de pompage.
  

Maîtrise de la veine fluide (flow assurance)

Dans le domaine de la maîtrise de la veine fluide (flow assurance), IFPEN développe – ou codéveloppe au travers de partenariats de R&I – des modèles, méthodologies de tests ou solutions pour :

  • comprendre et représenter la physique des écoulements complexes présents dans les lignes de production,
  • prévenir ou remédier au blocage des lignes de production.


Les travaux portent principalement sur :

  • la compréhension de la formation des hydrates dans les lignes de production, leur transport, les risques de bouchage et, le cas échéant, les moyens de dissociation appropriés des bouchons formés,
  • la surveillance et la modélisation des dépôts de paraffine afin d’anticiper les croissances des dépôts,
  • la gélification des bruts paraffiniques et les problèmes de redémarrage associés.

Notre offre de services et d’expertises peut prendre la forme d’études ou de projets de recherche collaborative. IFPEN organise et coordonne des JIP (Joint industry projets), projets de recherche collaborative rassemblant des partenaires industriels qui financent conjointement un programme conçu pour comprendre et résoudre un problème ciblé. Ces projets permettent de partager les risques financiers en amont et les résultats de la recherche en aval. Ils ouvrent donc la possibilité d’explorer des pistes menant à des innovations et offrent aux partenaires un réel avantage concurrentiel avec un accès rapide à de nouvelles données, de nouvelles analyses et de nouvelles technologies. IFPEN coordonne des JIP en partenariat avec plus de 30 sociétés opératrices nationales et internationales.
 

Capteur dédié à la détection précoce d’un risque de formation d’hydrates

JIP ATOLI. Objectif : réalisation et qualification d’un prototype industriel permettant de mieux anticiper les risques d’hydrates et ainsi de réduire les coûts opérationnels liées à la préservation des lignes de production au moyen d’injections d’inhibiteurs thermodynamiques.
 

Système de monitoring et de modélisation des dépôts de paraffine

Lancement d’un JIP courant 2019 sur les dépôt de paraffines, avec de nouveaux moyens de suivi de formation des dépôts qui permettront :
- de mieux comprendre les processus de dépôt,
- de qualifier des méthodologies de détection et de suivi des dépôts.
 

Études (additifs et procédures) pour prévenir le colmatage des lignes de production par les hydrates

Dans ce domaine, les deux phases du JIP AHToL (Additive and Hydrate at the Top of Line) et du JIP HYSIFLO (Hydrate Slurry Impact on the FLow properties of Oil fields) ont permis de travailler à l’impact, au contrôle et à l'optimisation de l’injection d’additifs, respectivement dans les systèmes à dominante gaz et les systèmes à dominante huile, avec l’objectif de fournir aux opérateurs des preuves expérimentales et/ou un outil d’extrapolation pour les aider à choisir leur stratégie de gestion de la problématique hydrates aux conditions opérationnelles de production de leur champ.

« Une première mondiale a été réalisée dans le cadre d’un JIP avec Technip FMC. Les essais se sont déroulés entre 2013 et 2015, avec la formation et le suivi de la dissociation de bouchons d’hydrates de 200 kg, sur un prototype de pipe chauffant construit par TechnipFMC, raccordé aux installations d’essais d’IFPEN à Lyon. Différentes conditions de dissociations ont été étudiées et ont permis de définir et de valider des procédures opératoires pour monitorer et dissocier en toute sécurité des bouchons d’ hydrates par chauffage actif. »

Martin Gainville, ingénieur en mécanique des fluides, IFPEN
 

Redémarrage de lignes de production de pétrole brut paraffinique à basse température

La 6e phase du JIP COLDSTART regroupe trois partenaires industriels (Alyeska Pipeline, Petronas, TotalEnergies) autour d’IFPEN depuis trois ans. Objectif : approfondir la compréhension du comportement du pétrole brut cireux dans des situations complexes (ex. impact de la pression ou de la présence de particules solides).
 

Problématique de la corrosion en production offshore

Clip Riser®
Innovation et industrie

Nos réseaux

Carnot IFPEN Ressources EnergétiquesRisers et lignes de production
Nos réseaux

IFPEN a noué, dans le cadre de l’Alliance CORRTEX (Corrosion Research and Technical Expertise), un partenariat fort avec l’Institut de la corrosion, l’École des Mines de Saint-Étienne, le CNRS, l’Insa Lyon, l'université Lyon 1, l’université de Lyon, MECM.

Axel'OneLes partenaires du consortium ont investi dans un équipement commun : la boucle de corrosion (corrosion test loop), hébergée au sein de la plateforme Axel’One PPI à Solaize.

L’objectif est de mutualiser outils et compétences autour de la corrosion dans une approche d’innovation ouverte et de répondre aux besoins d’innovation des industriels et PME.
 

Innovation et industrie

Nos atouts

Carnot IFPEN Ressources EnergétiquesRisers et lignes de production
Nos atouts

IFPEN dispose d’expertises reconnues par des partenaires industriels variés, avec lesquels nous avons su tisser des relations de confiance depuis de nombreuses années. Nous disposons également d’installations expérimentales qui, tout comme nos expertises, s’étendent de l’échelle du laboratoire à l’échelle de tests pilotes. Grâce à ses équipes multidisciplinaires, IFPEN est capable de proposer un workflow d’innovation global couplant des compétences à différentes échelles d’expérimentation.

IFPEN met ses expertises et ses équipements dotés d’une instrumentation de pointe au service de vos problématiques de terrain pour mener des études de phénomènes et valider de nouvelles technologies.

Des expertises au service d’un workflow d’innovation global du laboratoire au pilote.

Des expertises au service d’un workflow d’innovation global du laboratoire au pilote

 

Innovation et industrie

Risers et lignes de production

Carnot IFPEN Ressources EnergétiquesRisers et lignes de production​​​​​​
Contexte et enjeux

La production offshore reste stratégique pour les compagnies pétrolières internationales. Selon les prévisions actuelles, on estime qu’elle représentera 30 % de la production totale en hydrocarbures à l’horizon 2030 et 50 % des réserves à découvrir.

Les acteurs du domaine doivent s’adapter à un marché pétrolier toujours tendu. Ils doivent réduire les coûts des projets de façon à les viabiliser, tout en se recentrant sur le développement de technologies d’exploration et de production toujours plus eco-efficientes et performantes.

Dans ce contexte, IFPEN développe de nouvelles solutions adaptées à la situation du marché des équipements pour le forage et la production offshore ainsi que pour le contrôle de la veine fluide (flow assurance) et la gestion des risques de production.

IFPEN noue des partenariats avec des industriels pétroliers et parapétroliers français et européens, dans le but de concevoir et valider avec eux les équipements et solutions technologiques pour le forage et la production, dont ils prennent en charge la commercialisation.

Toute l’activité d’IFPEN autour de la maîtrise de la veine fluide (flow assurance) apporte à ses partenaires une bonne compréhension des phénomènes physiques dans les installations, ce qui permet de limiter les risques, de garantir les conditions de sécurité et d’optimiser la production.

L’apport hautement technologique d’IFPEN répond aux besoins les plus exigeants de ses partenaires industriels, afin de soutenir leur compétitivité dans un domaine où les défis techniques sont nombreux.
 

Les défis de la production offshore :

  • forer et produire en grandes profondeurs d’eau,
  • transporter les fluides sur de longues distances dans un milieu à basse température sans former de bouchons d’hydrates ou de paraffines,
  • pomper un mélange d’eau, de pétrole et de gaz avec des teneurs très variables en gaz,
  • séparer les effluents (gaz, pétrole et eau) en fond de mer.

L’industrie pétrolière doit pouvoir s’appuyer sur des technologies qui permettent de forer et produire en offshore, tout en assurant la sécurité et en maîtrisant les coûts.
 

75 % des nouveaux volumes d'hydrocarbures découverts en 2017 issus de l'offshore.

 

Concevoir et valider des équipements et solutions technologiques dans le but d’accéder aux ressources offshore, tout en garantissant la sécurité et en maîtrisant les risques et coûts de forage et de production.

Nos solutions

Nos réseaux

Nos atouts

 

Science@ifpen n°34
Brèves

Les polymères semi-cristallins : des argiles qui s’ignorent ?

Dans le secteur de l’énergie, les polymères semi-cristallinsa sont principalement utilisés au sein de structures évoluant en milieu agressif, afin de constituer des revêtements (barrière d’étanchéité