Corrosion du sulfure d’hydrogène dans les industries pétrolières et gazières

Les pipelines jouent un rôle crucial dans le secteur pétrolier et gazier en facilitant le transport des produits vers les installations de traitement, les dépôts de stockage et les complexes de raffinage. Étant donné que ces pipelines transportent des substances précieuses et dangereuses, toute défaillance potentielle entraîne des conséquences financières et environnementales importantes, notamment le risque de pertes économiques catastrophiques et de menaces pour la vie humaine. Les défaillances peuvent provenir de divers facteurs, notamment la corrosion (fissuration externe, interne et sous contrainte), des problèmes mécaniques (tels que des défauts de matériaux, de conception et de construction), des activités de tiers (accidentelles ou intentionnelles), des problèmes opérationnels (dysfonctionnements, insuffisances, perturbations des systèmes de sauvegarde, ou erreurs des opérateurs), et les phénomènes naturels (tels que la foudre, les inondations ou les déplacements de terrain).

La répartition des échecs sur 15 ans (1990-2005) est illustrée. La corrosion est le principal facteur contributif, représentant 46,6 % des défaillances des pipelines de gaz naturel et 70,7 % des pipelines de pétrole brut. Une évaluation des coûts de corrosion menée par une société pétrolière et gazière réputée a révélé qu'au cours de l'exercice 2003, les dépenses liées à la corrosion se sont élevées à environ 900 millions de dollars. La dépense mondiale attribuée à la corrosion dans le secteur pétrolier et gazier s'élève à environ 60 milliards de dollars. Aux États-Unis seulement, les coûts documentés liés à la corrosion dans ces industries atteignent 1,372 milliard de dollars. En outre, compte tenu de la demande croissante d’énergie provenant du pétrole et du gaz et des préoccupations qui y sont associées, les dépenses mondiales en matière de corrosion au sein de l’industrie devraient continuer d’augmenter. Il existe donc un besoin crucial d’évaluations proactives des risques qui concilient rentabilité et sécurité.

Garantir l’intégrité des pipelines est primordial pour la sécurité des opérations, la préservation de l’environnement et la fonctionnalité des principaux actifs de production. La corrosion constitue une menace sérieuse, tant à l’extérieur qu’à l’intérieur. La corrosion externe peut résulter de facteurs tels que l'oxygène et le chlorure présents dans l'environnement externe [6]. En revanche, la corrosion interne peut provenir de substances telles que le sulfure d'hydrogène (H2S), le dioxyde de carbone (CO2) et les acides organiques présents dans le fluide de production. Une corrosion non surveillée et incontrôlée des pipelines peut entraîner des fuites et des pannes catastrophiques. La corrosion interne est une préoccupation importante, représentant respectivement environ 57,4 % et 24,8 % des défaillances dues à la corrosion dans les pipelines de pétrole brut et de gaz naturel . Il est impératif de lutter contre la corrosion interne pour maintenir l’intégrité et la sécurité de l’industrie.

Dans le secteur pétrolier et gazier, la corrosion est généralement classée en deux types principaux : la corrosion aigre-douce, répandue dans les environnements caractérisés par des pressions partielles élevées de H2S et de CO2 (PH2S et PCO2). Ces formes particulières de corrosion représentent des défis importants au sein de l’industrie. La corrosion est en outre classée en trois régimes basés sur le rapport PCO2/PH2S : corrosion douce (PCO2/PH2S > 500), corrosion aigre-douce (PCO2/PH2S allant de 20 à 500) et corrosion acide (PCO2/PH2S

Les facteurs critiques influençant la corrosion comprennent les niveaux de PH2S et de PCO2, ainsi que les valeurs de température et de pH. Ces variables affectent de manière significative la dissolution des gaz corrosifs, influençant ainsi la vitesse et le mécanisme de formation des produits de corrosion dans les environnements acides et doux. La température accélère les réactions chimiques et augmente la solubilité des gaz, ce qui a un impact sur les taux de corrosion. Les niveaux de pH déterminent l'acidité ou l'alcalinité de l'environnement, un pH faible accélérant la corrosion et un pH élevé déclenchant potentiellement des mécanismes de corrosion localisés. Les gaz dissous CO2 et H2S génèrent des acides corrosifs dans l’eau, réagissant avec les surfaces métalliques pour former des composés moins protecteurs, accélérant ainsi la corrosion. La corrosion douce implique généralement la création de carbonates métalliques (MeCO3), tandis que la corrosion acide implique diverses formations de sulfures métalliques.

Dans le secteur pétrolier et gazier, les défaillances matérielles résultant de la corrosion dans des environnements acides et doux posent divers défis en matière de sécurité, économiques et environnementaux. La figure 2 montre la contribution relative de diverses formes de ruptures dues à la corrosion tout au long des années 1970. La corrosion acide induite par le H2S est identifiée comme la principale cause des dysfonctionnements liés à la corrosion dans cette industrie, avec une prévalence qui augmente régulièrement au fil du temps. Il est impératif de lutter de manière proactive contre la corrosion acide et d’instaurer des mesures préventives pour gérer les risques associés dans les industries pétrolières.

La gestion et le traitement des substances contenant du H2S posent des défis importants dans le secteur pétrolier et gazier. Comprendre les subtilités de la corrosion H2S est impératif, car elle constitue une menace importante pour les équipements et les infrastructures, augmentant le risque de défaillance structurelle et d'accidents potentiels. Ce type de corrosion diminue évidemment la durée de vie des équipements, nécessitant des efforts de maintenance ou de remplacement coûteux. De plus, cela entrave l’efficacité opérationnelle, entraînant une diminution de la production et une augmentation des niveaux de consommation d’énergie.

Comprendre et relever les défis posés par la corrosion H2S dans ces industries présente des avantages notables. Les mesures de sécurité sont renforcées par la prévention des pannes et l'entretien des équipements, et les risques d'accidents et de conséquences environnementales sont réduits. Cette stratégie prolonge également la durée de vie des équipements, réduisant ainsi le besoin de remplacements coûteux et minimisant les temps d'arrêt nécessaires aux réparations. De plus, il améliore l'efficacité opérationnelle en garantissant des procédures efficaces et cohérentes, en réduisant la consommation d'énergie et en renforçant la fiabilité des flux.

Il est essentiel d’explorer des domaines nécessitant des recherches plus approfondies, notamment les technologies de revêtement avancées, les nouveaux matériaux, les processus électrochimiques et les technologies émergentes. Le développement d’approches innovantes, telles que des systèmes de surveillance continue et des modèles prédictifs, montre le potentiel d’améliorer les mesures de précaution. L’application de l’intelligence artificielle avancée et des analyses avancées à la gestion, à la prévision et au contrôle de la corrosion est un domaine émergent qui mérite une exploration plus approfondie.

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