Développement d'un banc expérimental pour détecter et caractériser la formation d'hydrates de gaz en conditions réelles (Ref : 30)

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

• à gagner en efficacité énergétique ;
• à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
• à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Développement d’un banc expérimental pour détecter et caractériser la formation d’hydrates de gaz en conditions réelles

Dans le cadre du stockage et du transport d’hydrocarbures, la formation d’hydrates de gaz (structures cristallines formées d’eau et de gaz sous haute pression et basse température) constitue un risque majeur : ces hydrates peuvent obstruer les conduites et perturber fortement l’exploitation.

Actuellement, pour éviter leur apparition, des inhibiteurs chimiques comme le méthanol sont injectés dès que certaines conditions sont atteintes - souvent de façon conservatoire, ce qui engendre des coûts supplémentaires et la nécessité de retraiter ensuite le gaz.

L’objectif de ce stage, encadré par l’équipe Diagnostics Optiques (DIOP) d’IFP Energies nouvelles (IFPEN), est de poursuivre le développement et l’optimisation d’un montage expérimental dédié, ATOLI, permettant de détecter in situ la formation et la dissociation des hydrates de méthane (et potentiellement de CO₂) dans des conditions réelles : température proche de 0°C et pression de 50–80 bar.

Le principe repose sur la colorimétrie et la spectrométrie appliquées à un pion métallique refroidi, afin d’observer la formation de la couche d’hydrate en surface.

Le stage vise à:

• Améliorer le montage existant par l’ajout de boucles de chauffage et de refroidissement, permettant d’accélérer et de mieux contrôler les cycles de formation/dissociation.
• Réaliser des campagnes expérimentales pour caractériser la cinétique de formation et la température de dissociation des hydrates.
• Développer et fiabiliser le post-traitement des mesures, avec des outils numériques et, si possible, des approches d’intelligence artificielle pour automatiser la détection et l’analyse.

Ce projet s’inscrit dans un partenariat industriel avec de grands acteurs du secteur pétrolier et gazier, et répond à des enjeux concrets d’optimisation et de sécurité des infrastructures.

Profil recherché :

Étudiant(e) en Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur (mécanique, énergétique, instrumentation, physico-chimie).

• Intérêt marqué pour l’expérimentation en laboratoire (montage, mesures).
• Goût pour le traitement de données et la programmation (Matlab ou Python).
• Connaissances de base en thermodynamique, mécanique des fluides ou science des matériaux appréciées.

Mots-clefs : Hydrates de gaz, méthane, CO₂, colorimétrie, spectrométrie, diagnostic optique, hautes pressions, instrumentation, traitement de données, transport d’hydrocarbures.