Sélection et corrosion des matériaux dans les puits géothermiques à basse énergie

La géothermie fait appel aux températures naturellement élevées présentes sous la surface de la Terre afin de produire de l’énergie. Il existe diverses méthodes qui impliquent généralement de forer des puits sur une profondeur comprise entre environ un et trois kilomètres pour accéder aux réservoirs d’eaux souterraines et bénéficier de la chaleur dégagée. Des réservoirs à haute température se trouvent dans plusieurs zones volcaniques du monde, comme par exemple en Nouvelle-Zélande, en Islande et aux États-Unis. Ces réservoirs sont suffisamment chauds pour produire de la vapeur en surface. La vapeur est transportée dans des canalisations vers une centrale électrique, où elle est convertie en électricité. Sans constituer une ressource de température élevée parmi les plus chaudes (< 150 °C), l’énergie géothermique à basse énergie (BE) est toutefois capable de produire de l’énergie d’une manière économiquement viable. La source d’eau chaude trouvée dans les réservoirs géothermiques BE peut être utilisée pour générer de la vapeur, qui entraîne une turbine pour produire de l’électricité. Cette eau chaude peut également servir de source de chauffage directe pour des bâtiments, tels que les serres, par exemple.

De nombreuses centrales géothermiques BE sont en activité depuis plusieurs années dans le monde entier, en particulier en Europe. Dans l’Ouest canadien, des réservoirs similaires à ceux d’Europe sont actuellement en cours d’évaluation pour la production d’énergie géothermique BE. Ces réservoirs renfermant des fluides (eau et gaz) de compositions très variables, notamment la teneur en saumure, il est nécessaire de procéder à un examen minutieux afin de lutter contre la corrosion et l’entartrage lors de leur exploitation. Cet article a pour objectif de mettre en lumière les paramètres les plus importants ayant un impact sur les mécanismes de corrosion et de dégradation dans les puits de production et d’injection, mais également d’exposer les défis en matière de sélection et de corrosion des matériaux auxquels est confrontée l’équipe de conception, et enfin de proposer certaines solutions pour atténuer le risque de corrosion. Les équipements suivants seront donc abordés : tubage, colonne, tête de puits et composants de fond, comme par exemple les garnitures d’étanchéité ou la pompe submersible électrique (PSE).

Tout d’abord, un système de classification des ressources géothermiques sera examiné afin de mieux comprendre les mécanismes de dégradation et l’expérience des matériaux avec les types de puits géothermiques BE.

Par la suite, la composition en eau produite et en gaz ainsi que les conditions du puits, comme la pression et la température, seront abordées pour comprendre les mécanismes potentiels de dégradation pouvant survenir dans les puits géothermiques BE. En outre, les puits de production et d’injection seront détaillés sous forme de « zones » dans lesquelles les mêmes ensembles de mécanismes de dégradation sont susceptibles de se produire.

En Europe, l’exploitation des ressources géothermiques BE datant de plusieurs années, l’article mettra l’accent sur certains des enseignements tirés de ces ressources quant à la corrosion et au choix des matériaux.

Des matériaux fortement alliés, généralement classés comme alliages résistants à la corrosion (ARC), étant utilisés pour des applications spécifiques dans les puits de production et d’injection, des exemples d’utilisation de ces alliages pour les puits géothermiques BE seront donnés. Les revêtements, qu’ils soient métalliques ou non, seront également abordés. Enfin, le recours à des inhibiteurs de corrosion pour diminuer la corrosion au fond de ces puits sera évoqué.

Pour terminer, cet article donnera des exemples de techniques de surveillance et d’inspection de la corrosion permettant à l’équipe d’exploitation d’évaluer l’intégrité du fond de ces puits.