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rend les outils de forage résistants aux chocs

RIDHA LOUKIL rloukil@industrie-technologies.com

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Varel a mis au point avec Mines ParisTech un procédé qui rend les taillants durs à la surface et tendres au coeur. De quoi leur garantir une meilleure résistance à la fois à l'abrasion et aux chocs.

Varel Europe n'a pas à rougir de son statut de PME. Sur le plan technologique, l'ex-Crystal Profor, rachetée en 1979 par l'américain Varel International, tient tête aux trois géants des outils de forage pétrolier et minier : Becker, Schlumberger et Reed Hycalog. Avec l'aide de Mines ParisTech (1re de notre palmarès), elle dispose aujourd'hui d'un procédé en propre pour réaliser des taillants plus résistants à la fois à l'abrasion et aux chocs. Après des tests en laboratoire, cette technologie aborde la phase finale de test sur le terrain dans le cadre d'un projet R&D soutenu par l'Agence nationale de recherche (ANR) et mené en partenariat avec l'École nationale d'ingénieurs de Tarbes et deux laboratoires de Mines ParisTech : le centre de géoscience à Fontainebleau (Seine -et-Marne) et le centre des matériaux à Évry (Essonne).

Du cobalt et des cristaux de carbure de tungstène

Avec des puits de forage de plus en plus profonds et à géométrie de plus en plus complexe, les outils de coupe sont soumis à des contraintes toujours plus sévères en termes de vibrations, de chocs et d'usure. Pour durer longtemps, les taillants doivent tenir, non seulement à l'abrasion, mais également aux impacts. « Il faut éviter que, suite à un choc, l'outil se casse ou se fissure », explique Alfazazi Dourfaye, directeur R&D de Varel Europe.

Les taillants sont réalisés en matériau composite à matrice en cobalt renfermant des cristaux de carbure de tungstène. Le cobalt donne le côté tendre, synonyme de résistance aux chocs, tandis que le carbure de tungstène assure le côté dur, qui garantit la résistance à l'usure. Il faut donc disposer d'un matériau à gradient de résistance, tendre au coeur et dur à la surface, et avec une montée graduelle de la dureté entre les deux. C'est le résultat obtenu par les chercheurs du centre des matériaux de Mines ParisTech. Par un procédé à haute pression et haute température, ils réussissent à imbiber une teneur graduelle en cobalt variant de 20 à 25 % au coeur de la pièce en carbure de tungstène à 6 à 8 % à la surface. « La clé de l'innovation réside dans la maîtrise de paramètres tels que la température et le temps d'exposition », précise Alfazazi Dourfaye. Il est possible ainsi d'obtenir une dureté graduelle de 150 Vickers au coeur à 500 Vickers à la surface.

Ce développement a donné lieu au dépôt de deux brevets détenus en commun par Varel Europe et Mines ParisTech, et dont un a été déjà accordé. Deux autres brevets sont en cours de dépôt sur une version simplifiée du procédé conduisant à un gradient de résistante plus faible, de 150 à 300 Vickers. Les recherches se sont étalées sur deux thèses de doctorat financées par Mines ParisTech. Varel Europe s'est chargé de la fourniture des échantillons et des tests. Mais à l'industrialisation, Mines ParisTech récupérera son investissement en touchant des redevances.

LES PARTENAIRES

Mines ParisTech - Le centre de géoscience à Fontainebleau et le centre des matériaux à Evry - 1 thésard et 2 chercheurs - 6 ans de développement Varel Europe - 102 personnes - Chiffre d'affaires : 85 millions d'euros - Siège à Pau Aux classements par critère, on assiste à la montée en puissance des Écoles des mines, que ce soit pour ParisTech, une fois de plus en tête des contrats de recherche, ou Alès, Douai et Nancy qui se révèlent très actives en matière de création de start-up.

CONTRATS Le challenger Polytechnique

Mines ParisTech reste en tête du classement, et poursuit sa hausse constante du chiffre d'affaires lié aux contrats. Nouveauté cette année, l'arrivée de Polytechnique dans le Top 3, qui a quasiment doublé le montant des contrats de recherche par rapport à l'an dernier. C'est ce qui lui vaut, avec l'augmentation de l'effectif des thésards, de figurer deuxième de notre classement général.

BREVETS ESPCI, l'innovation discrète

Si l'ESPCI reste le champion incontesté en termes de dépôts de brevets, elle est maintenant talonnée de près par Mines ParisTech. Cette dernière a fait un bond de géant par rapport à notre classement de 2011, et explique en grande partie la progression globale du nombre de brevets déposés par les écoles depuis cinq ans.

START-UP Les Mines ou l'esprit d'entreprendre

Mines d'Alès détrône Télécom Bretagne du podium de l'an dernier. Les autres Écoles des mines sont également bien représentées cette année. Les deux locomotives de la création de jeunes entreprises innovantes, Télécom ParisTech et l'UTC, restent difficiles à rattraper car elles distancent les suiveurs d'un facteur 2 ou 3 minimum.

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