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BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE DIRECTION DE LA RECHERCHE Département

BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE DIRECTION DE LA RECHERCHE Département Géomatériaux et Géo-Procédés 60' ..v>^ .e<^ X^ iV>^^^^ Etude de la corrosion par coupons en acier au carbone placés en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne) projet "Contrôle de la corrosion et des dépôts dans les systèmes géothermaux de haute et de basse enthalpie sous la direction de I. Ignatiadis A. Abou Akar M. Lafforgue travaux cofinancés par : la CCE DG XII et le BRGM (contrat n° JOU2-CT-92-0108) et l'Ademe février 1994 R 37832 B.P. 6009 - 45060 ORLEANS CEDEX 02 - FRANCE BRGM/DR/GGP Tél. : (33) 38.64.34.34 BRGM L'ENTREPRISE AU SERVICE DE LA TERRE DIRECTION DE LA RECHERCHE Département Géomatériaux et Géo-Procédés 60' ..v>^ .e<^ X^ iV>^^^^ Etude de la corrosion par coupons en acier au carbone placés en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne) projet "Contrôle de la corrosion et des dépôts dans les systèmes géothermaux de haute et de basse enthalpie sous la direction de I. Ignatiadis A. Abou Akar M. Lafforgue travaux cofinancés par : la CCE DG XII et le BRGM (contrat n° JOU2-CT-92-0108) et l'Ademe février 1994 R 37832 B.P. 6009 - 45060 ORLEANS CEDEX 02 - FRANCE BRGM/DR/GGP Tél. : (33) 38.64.34.34 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles Mots clefs : Corrosion, dépôt, coupon de corrosion, fer, sulflires, bactéries sulfato- réductrices, puits de production, puits d'injection, T.A.I.®, monophasique, diphasique, . En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : ABOU AKAR A. et LAFFORGUE M. (1994) - Etude de la corrosion par coupons en acier au carbone placés en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne). Rapport BRGM n° R 37832 GGP DR 94, 91 p., 0 fig., 8 tabl., 15 pi., 6 ann. © BRGM, 1994, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM. Rapport BRGM n' 37832 GGP DR 94 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles Mots clefs : Corrosion, dépôt, coupon de corrosion, fer, sulflires, bactéries sulfato- réductrices, puits de production, puits d'injection, T.A.I.®, monophasique, diphasique, . En bibliographie, ce rapport sera cité de la façon suivante : ABOU AKAR A. et LAFFORGUE M. (1994) - Etude de la corrosion par coupons en acier au carbone placés en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne). Rapport BRGM n° R 37832 GGP DR 94, 91 p., 0 fig., 8 tabl., 15 pi., 6 ann. © BRGM, 1994, ce document ne peut être reproduit en totalité ou en partie sans l'autorisation expresse du BRGM. Rapport BRGM n' 37832 GGP DR 94 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles AVANT PROPOS Cette étude a bénéficié du soutien financier de la Commission des Communautés Européennes (CCE, DG XII), programme de recherche et développement sur l'énergie non nucléaire (contrat n° JOU2-CT-92-0I08) et de l'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (Ademe). Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à Monsieur Ch. COVA, Député-Maire et Président du Syndicat Mixte pour la Géothermie de Chelles ainsi qu 'à Monsieur GYURISS, directeur de la centrale géothermique qui ont bien voulu mettre à notre disposition les installations de la centrale pour y mener nos expériences. Nous remercions également le cabinet Géo-Production Consultants pour avoir mis à notre disposition le T.A.I.® et les porte-coupons et mené à bien les manoeuvres sur site. Enfin nous remercions tous nos collègues du B.R.G.M. qui ont contribué à la réalisation de cette étude. Rapport BRGM n' 37832 GGP DR 94 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothermique de Chelles AVANT PROPOS Cette étude a bénéficié du soutien financier de la Commission des Communautés Européennes (CCE, DG XII), programme de recherche et développement sur l'énergie non nucléaire (contrat n° JOU2-CT-92-0I08) et de l'Agence de l'Environnement et de la Maîtrise de l'Energie (Ademe). Nous tenons à exprimer nos vifs remerciements à Monsieur Ch. COVA, Député-Maire et Président du Syndicat Mixte pour la Géothermie de Chelles ainsi qu 'à Monsieur GYURISS, directeur de la centrale géothermique qui ont bien voulu mettre à notre disposition les installations de la centrale pour y mener nos expériences. Nous remercions également le cabinet Géo-Production Consultants pour avoir mis à notre disposition le T.A.I.® et les porte-coupons et mené à bien les manoeuvres sur site. Enfin nous remercions tous nos collègues du B.R.G.M. qui ont contribué à la réalisation de cette étude. Rapport BRGM n' 37832 GGP DR 94 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothennique de Chelles RESUME Cette étude a été menée sur le puits de production artésien de la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne), fonctionnant sans traitement par additif injecté au fond du puits de production. La corrosion y était étudiée par le cabinet G.P.C. depuis 1987 par coupons de corrosion placés en tête des deux puits (production et injection). En février 1992, nous nous sommes associés au cabinet G. P.C. pour étudier la corrosion en tête des deux puits par coupons de corrosion et par dosage du fer. Les résultats montrent qu'en tête du puits d'injection, la vitesse de corrosion calculée par perte de poids des coupons est plus importante que celle calculée au puits de production. Elle est due à la présence des bactéries sulfato-réductrices qui transforment les sulfates en sulfures et qui sont connues pour être plus actives dans les conditions régnant dans le puits d'injection (température plus faible, départ des gaz CO2 et HoS). En plus, cette corrosion dans le puits d'injection semble avoir été favorisée par des interventions effectuées au niveau des canalisations de surface. Pour l'étude de la corrosion en zones monophasique et diphasique, un tube auxilaire d'injection d'additif (T.A.I.®) a été descendu, en avril 1992, dans le puits de production jusqu'à 150 mètres de profondeur. Des dispositifs porte-coupons ont permis de placer des coupons de corrosion à trois profondeurs différentes : 150 m (zone monophasique), 60 m (point de bulle) et 4 m (zone diphasique). Les vitesses de corrosion, mesurées par la méthode de perte de poids des coupons exposés au fluide, montrent une légère augmentation de cette vitesse avec le dégazage du fluide. Ces résultats ont été confirmés par dosage du fer en tête du puits de production et en tête du T.A.I.® L'examen des sections polies des coupons au microscope métallographique montre que les produits de corrosion sont constitués de mackinawite, d'oxydes et d'oxy-hydroxydes de fer. Ces produits ont la forme initiale du coupon et l'on observe sur leur surface une ex-croissance de sulfures de fer (pyrrhotite majoritaire) parfois associés à des carbonates ou dilués dans une matrice de silice. Cette métallographie n'a pu mettre en évidence une corrélation entre ces dépôts d'une part (nature et proportion) et le passage de la zone monophasique à la zone diphasique d'autre part. La présente étude a été menée en absence d'additif de traitement. Après la réhabilitation du puits qui a eu lieu en août-septembre 1993, l'étude sera poursuivie en présence d'inhibiteur avec comme objectif l'étude de l'effet de l'additif sur l'évolution des phénomènes de corrosion et de dépôts. Rapport BRGM n' 37832 GGP DR 94 Etude de la corrosion en zones monophasique et diphasique sur la centrale géothennique de Chelles RESUME Cette étude a été menée sur le puits de production artésien de la centrale géothermique de Chelles (Seine et Marne), fonctionnant sans traitement par additif injecté au fond du puits de production. La corrosion y était étudiée par le cabinet G.P.C. depuis 1987 par coupons de corrosion placés en tête des deux puits (production et injection). En février 1992, nous nous sommes associés au cabinet G. P.C. pour étudier la corrosion en tête des deux puits par coupons de corrosion et par dosage du fer. Les résultats montrent qu'en tête du puits d'injection, la vitesse de corrosion calculée par perte de poids des coupons est plus importante que celle calculée au puits de production. Elle est due à la présence des bactéries sulfato-réductrices qui transforment les sulfates en sulfures et qui sont connues pour être plus actives dans les conditions régnant dans le puits d'injection (température plus faible, départ des gaz CO2 et HoS). En plus, cette corrosion dans le puits d'injection semble avoir été favorisée par des interventions effectuées au niveau des canalisations de surface. Pour l'étude de la corrosion en zones monophasique et diphasique, un tube auxilaire d'injection d'additif (T.A.I.®) a été descendu, en avril 1992, dans le puits de production jusqu'à 150 mètres de profondeur. Des dispositifs porte-coupons ont permis de placer des coupons de corrosion à trois profondeurs différentes : 150 m (zone monophasique), 60 m (point de bulle) et 4 m (zone diphasique). Les vitesses de corrosion, mesurées par la méthode de perte de poids des coupons exposés au fluide, montrent une légère augmentation de uploads/Geographie/ corrosion.pdf