Corrosion des matériaux de tubage dans les environnements géothermiques superchauds étudiée par l'Université d'Islande

fr.wedoany.com Rapport : L'équipe du professeur Sigrún Nanna Karlsdóttir de l'Université d'Islande (University of Iceland) a mené une étude systématique sur le comportement à la corrosion des matériaux de tubage de puits dans des environnements géothermiques superchauds. Les résultats montrent que, dans des conditions extrêmes où la température dépasse 350 °C, la pression excède 100 bars et où des gaz corrosifs à haute concentration sont présents, la résistance mécanique et la capacité de résistance à la corrosion des matériaux conventionnels diminuent considérablement. Cette étude vise à fournir des données clés pour la sélection des matériaux et la conception technique des puits géothermiques de nouvelle génération.

Avec l'expansion des développeurs géothermiques vers des réservoirs plus profonds et des températures plus élevées, la performance des matériaux dans des conditions de température, pression et fluides corrosifs extrêmes est devenue un facteur clé déterminant le succès à long terme et la rentabilité des projets, au même titre que les technologies de forage. Les recherches du professeur Karlsdóttir se concentrent sur la corrosion dans les applications géothermiques, la caractérisation des matériaux et les tests de matériaux dans des environnements sévères. Ces travaux ont été soutenus par les projets Horizon Europe (GeoCoat, GeoDrill, GeoHex, GeoSmart), le projet Eurostars ProCase et le projet OrkaShield financé par CETPartnership.

Pour simuler les conditions géothermiques superchaudes réelles, l'équipe de recherche a mis en place un laboratoire d'autoclave haute température et haute pression (HTHP) à l'Université d'Islande, permettant d'exposer les matériaux à des environnements géothermiques simulés de puits profonds pour des tests. De plus, une installation de test en circulation située à Glóð (dans le champ géothermique de Hellisheiði) est en cours de construction en collaboration avec ON Power. Cette installation utilisera des fluides directement prélevés du champ géothermique pour évaluer les matériaux, permettant des tests plus proches des conditions opérationnelles réelles.

L'étude se concentre principalement sur les environnements superchauds représentés par le projet de forage profond islandais (IDDP) et le banc d'essai magmatique de Krafla (KMT). Dans ces environnements, la température dépasse 350 °C et approche 500 °C, la pression excède 100 bars, et les fluides peuvent contenir des gaz corrosifs à haute concentration tels que le sulfure d'hydrogène (H₂S), le dioxyde de carbone (CO₂) et le chlorure d'hydrogène (HCl). L'étude indique que, dans des conditions superchaudes, la résistance mécanique des matériaux de tubage en acier au carbone de qualité API conventionnelle diminue, tandis que les gradients thermiques et de pression subis par le puits provoquent une déformation plastique, voire une rupture du tubage. De plus, les températures élevées accélèrent les processus de corrosion et d'érosion-corrosion, menaçant l'intégrité et la performance à long terme du tubage. Les expériences de terrain provenant des champs géothermiques de Larderello en Italie et de Krafla en Islande ont déjà confirmé que la condensation de vapeur surchauffée entraîne une corrosion sévère.

L'équipe de Karlsdóttir collabore avec plusieurs fabricants et fournisseurs de matériaux pour évaluer le comportement à la corrosion de nouveaux alliages. Les collaborations passées incluent des entreprises telles que Nippon Steel et Timet (PCC Metals), tandis que les discussions avec Vallourec sont liées aux besoins futurs de développement géothermique superchaud. Malgré les progrès réalisés, l'industrie manque encore de données sur les taux de corrosion des matériaux lors d'une exposition prolongée à des températures supérieures à 300 °C, et il existe des lacunes dans la compréhension des mécanismes de corrosion localisée (tels que la piqûration, la corrosion caverneuse) ainsi que des mécanismes comme la fissuration induite par l'hydrogène et l'attaque par l'hydrogène à haute température.

Lors du prochain Congrès mondial de géothermie (WGC 2026) qui se tiendra à Calgary en 2026, Karlsdóttir présentera un article intitulé « Tests haute température et haute pression des matériaux de tubage de puits dans des conditions de puits géothermiques superchauds », co-écrit avec Gifty Oppong Boakye, Daniel Agbonluai Ijegbai, Maria Y. Thrainsdottir et Erlend O. Straume. L'étude a été menée dans un autoclave haute température et haute pression simulant un environnement géothermique profond, avec un environnement aqueux contenant H₂S et CO₂, à des températures de 350 °C, 400 °C et 450 °C, et une pression de 165 à 168 bars. Karlsdóttir estime qu'à mesure que le développement géothermique s'étend vers des ressources plus profondes et plus chaudes, le rôle de la science des matériaux deviendra de plus en plus important, et la recherche sur la corrosion est devenue un élément clé de l'innovation géothermique.Texte compilé par Wedoany. Toute citation par IA doit mentionner la source « Wedoany ». En cas de contrefaçon ou d'autre problème, veuillez nous en informer rapidement ; nous modifierons ou supprimerons le contenu le cas échéant. Courriel : news@wedoany.com