Les applications industrielles telles que le forage en profondeur pour le pétrole et le gaz présentent certains des environnements les plus difficiles pour les outils mécaniques. La nécessité d’utiliser des composants électroniques sophistiqués à des profondeurs de puits importantes et à des températures très élevées représente un défi pour les entreprises de forage. Il est essentiel d’assurer la fiabilité de ces composants électroniques afin de minimiser les temps d’arrêt.
La majorité des équipements électroniques de puits profonds utilisent des circuits intégrés à semi-conducteurs conçus pour la plage de température industrielle comprise entre -40 °C et +85°C, ou la plage de température militaire comprise entre -55 °C et +125°C. Si les composants fonctionnent en dehors de ces limites de spécification, une dégradation des performances et même une panne de l’équipement peut avoir lieu. Dans les applications de forage de puits profonds, les puits peuvent atteindre des profondeurs de 5 km et plus ; en plus du manque de circulation de l’air et des autres matériaux de refroidissement, les températures moyennes peuvent facilement atteindre ou dépasser 200°C.
L’un des plus grands fournisseurs d’équipement de forage en fond de trou subissait une importante perte de rendement et a eu recours à l’assistance technique de Rochester pour identifier la cause première des pannes et améliorer les performances de son système.
La solution Rochester
Rochester Electronics possède une vaste expérience dans la qualification de dispositifs à semi-conducteurs et l’ingénierie de test, ce qui nous permet de collaborer étroitement avec nos clients pour identifier les principaux problèmes de performances et proposer des solutions.
Pour l’application de ce client, l’horloge en temps réel fournie (RTC) par Rochester devait fonctionner à des températures pouvant atteindre +175°C tout en maintenant la précision de la synchronisation.
L’équipe d’ingénierie de Rochester a évalué des échantillons d’appareils, dont certains ont échoué et d’autres ont réussi. Des matériels de test spéciaux ont été développés et configurés pour résister aux températures extrêmes. De plus, des programmes de test ont été mis au point pour l’équipement de test automatique (ATE) de Rochester caractérisant les performances de l’appareil en dehors des spécifications de la fiche technique.
Au cours de la phase 1 du projet, l’équipe d’ingénierie de Rochester a démontré que les dispositifs d’horloge en temps réel fonctionnaient toujours jusqu’à une température de +175°C et qu’il n’y avait aucun problème de « fuite » thermique paramétrique causant une panne immédiate du périphérique ou du système à des températures élevées. Ceci a amené notre équipe d’ingénierie à évaluer les paramètres système alimentant le RTC.
Au cours de la phase 2 du projet, les ingénieurs de Rochester ont mis au point un modèle simulé des circuits du système du client décrivant les tendances de températures élevées pour tous les composants. L’équipe technique a pu reproduire les pannes rencontrées aux températures élevées. L’équipe de Rochester a travaillé avec le client afin de prédire avec précision la cause fondamentale. Cela a permis à Rochester de recommander des modifications importantes à apporter aux circuits de la carte, en minimisant ainsi le mode de panne et en améliorant considérablement le rendement.
Grâce à la modélisation, à la compréhension du mécanisme de panne et au travail direct effectué avec le client pour incorporer de simples modifications aux circuits électroniques, le client est désormais en mesure d’exploiter son équipement à des températures élevées pendant de longues périodes, tout en minimisant les temps d’immobilisation et en améliorant la rentabilité globale.