Inspection et amélioration de l'interface sol/air des puits - Geostock

Auteur

Cyriane Fournier, Ingénieur en corrosion et en qualité des eaux & Responsable de l’innovation, Geostock

Dans le cadre du plan d’entretien de ses installations de stockage souterrain de gaz à Loenhout, FLUXYS effectue régulièrement des inspections pour surveiller l’évolution de la corrosion de sorties de sol des puits et déclencher les réparations si nécessaire. Cela contribue à garantir l’intégrité des puits et, plus largement, des installations de stockage.

Stockage souterrain de gaz de Loenhout, station centrale

Le site de stockage souterrain de gaz naturel de Loenhout est situé à Wuustwezel, dans la région de Campine, à environ 25 km au nord d’Anvers (Belgique). Il a été développé dans un système aquifère et est en exploitation depuis 1985.

Depuis 2012 et sur la base des résultats d’une étude approfondie sur la gestion de l’intégrité des puits, FLUXYS a mis en place un plan à long terme pour anticiper et gérer de manière adéquate l’intégrité de ses installations souterraines.

Dans le cadre de ce programme d’entretien, FLUXYS a mené en 2014 une campagne d’inspection complète sur les 36 puits classés comme les plus critiques pour le stockage, en mettant l’accent spécifiquement sur les sorties de sol des puits, connues pour être des zones sensibles en raison de la présence d’eau stagnante, de gradients d’oxygène et d’un accès restreint.

Stockage souterrain de gaz de Loenhout, station centrale

Dans ces caves, l’interface sol/air des puits de stockage est une zone sensible en termes de corrosion. En effet, elle peut être sujette à la corrosion atmosphérique, à la corrosion aqueuse ou à la corrosion par le sol. Cette corrosion dépendra de l’humidité pour la corrosion atmosphérique, de la teneur en oxygène et de la salinité pour la corrosion aqueuse, et du type de sol et de la teneur en oxygène pour la corrosion par le sol. L’intégrité du tubage de surface dans cette zone est essentielle pour maintenir l’étanchéité du stockage (même si ce tubage constitue une deuxième barrière et n’est pas en contact direct avec le fluide stocké).

FOCUS Fluxys / Stockage souterrain de gaz naturel à Loenhout

Emplacement: Terrestre, Nord de la Belgique
État du projet : Exploitation du stockage de gaz naturel depuis 1985
Réservoir: Calcaire hautement karstifié et fissuré, avec une couche de roche argileuse en surface
Structure: Anticlinal (hauteur de 1100 m, hauteur de 200 m), superficie : 19 km2
Capacité totale de gaz: 1 500. 106 Nm³
Capacité de gaz de travail: 820. 106 Nm³
Débit d’injection / de retrait: 325 000 Nm³/h / 650 000 Nm³/h
Construction: 1975 – 1985
Capacity / flowrate increase: 1985 – 2017

La plupart des sorties de puits ont été jugées en bon état et nécessitaient simplement une réfection de la peinture. Néanmoins, malgré la protection cathodique et la peinture qui ont été appliquées sur tous les puits, des corrosions plus importantes ont été observées sur certaines interfaces de puits. Ces corrosions étaient par exemple dues à un système de peinture qui n’était pas adapté aux zones immergées. D’autres étaient dues à des tubes de guidage qui agissaient comme des écrans pour la protection cathodique externe, empêchant ainsi le tubage de surface d’être protégé dans cette zone. De plus, l’espace annulaire entre le tube de guidage et le tubage de surface favorisait la rétention d’eau, ce qui accélère la corrosion dans les zones de marnage.

Figure 1 : Exemple de puits corrodé à l’interface sol/air

Pour ces puits spécifiques, un programme de réparation a été mis en place. Tout d’abord, il était nécessaire de vérifier que l’épaisseur restante du tubage de surface était encore acceptable compte tenu de la pression de fonctionnement maximale. À cette fin, une partie du tube de guidage a été coupée pour inspecter la surface externe du tubage de surface qui était dégradée. Elle a été coupée jusqu’à une profondeur où les dégradations n’étaient plus visibles. Le tubage a ensuite été sablé et inspecté à l’aide de sondes ultrasoniques pour collecter des références d’épaisseur, ainsi qu’avec un scanner laser 3D pour obtenir le profil externe complet.

Figure 2 : Représentation 3D d’une face d’un tubage de surface

Les calculs basés sur l’API5C3 et ASME B31G ont révélé que les tubages corrodés pouvaient toujours être considérés comme des barrières étanches à la pression considérée.

Il a donc été recommandé de réparer les tubages avec un système de peinture spécifique adapté aux environnements humides et immergés, et d’appliquer en supplément des bandes anticorrosion. De plus, le risque de corrosion dû à la rétention d’eau a été éliminé en créant un solin conique autour du tubage de surface. Tous les espaces annulaires ont été comblés avec des matériaux expansifs. Enfin, les pièces métalliques entre le tube de guidage et le tubage de surface, qui limitent les vibrations, ont été remplacées par des matériaux isolants pour éviter tout effet d’écran de la protection cathodique.

Plusieurs essais ont été réalisés pour trouver le solin optimal pour ces interfaces de puits avec des tubages concentriques. Certains de ces solins n’étaient pas résistants aux conditions d’immersion. En 2022, GEOSTOCK et FLUXYS ont pu vérifier que la configuration de solin sélectionnée était toujours efficace 5 ans après sa création.

Figure 3 : Inspection d’un solin 5 ans après sa création.

Depuis 2015, Geostock effectue des inspections visuelles des sorties de cave de FLUXYS chaque année afin de surveiller l’évolution de la corrosion des interfaces sol/air des puits, de déclencher des réparations ou des adaptations lorsque cela est nécessaire, et enfin de garantir l’intégrité des puits et plus largement du stockage souterrain.