Biocorrosion on water injection systems of the oil and gas industry : New experimental models from the field

L'industrie pétrolière et gazière subie d’importantes pertes économiques en raison de problèmes liés à la corrosion. Parmi ces problèmes, la corrosion induite par les micro-organismes (biocorrosion) fait toujours l’objet de recherche, le mécanisme le plus souvent évoqué et documenté étant lié aux bactéries sulfato-réductrices (BSR). Cependant certaines études ont montré que la biocorrosion pouvait se produire même en absence de BSR dans l'environnement corrosif ; le principal objectif de la thèse était donc de fournir un nouvel éclairage sur la corrosion anaérobie de l'acier au carbone en proposant des mécanismes différents de ceux impliquant les BSR. En premier lieu, l’influence d'une souche électro-active, G. sulfurreducens, sur la protection/corrosion de l'acier C1145 a été étudiée. Lorsque des espèces phosphate sont présentes dans le milieu, la bactérie favorise la formation d’une couche de Fer/Phosphate qui ensuite protège le matériau. En présence d’ammonium, les vitesses de corrosion sont plus élevées mais les bactéries réduisent la dissolution du métal. En deuxième partie, des échantillons de terrain issus des opérations de nettoyage des pipelines des systèmes d’injection ont été analysés d’un point de vue microbiologique et électrochimique. L’analyse moléculaire et l’identification de la communauté bactérienne montre la présence d'espèces sulfurogènes autre que les BSR. Ces bactéries peuvent stimuler la corrosion des métaux par la production d'acides organiques, de CO2 et de différentes espèces soufrées telles que H2S. De surcroît, il a été prouvé que le consortium contenu dans les échantillons de terrain accélérait la corrosion de l'acier au carbone, principalement par la production d'espèces sulfures.The oil and gas industry is impacted by important economic losses due to corrosion problem. As part of this problem, microbially influenced corrosion (MIC) is still a subject of research. The most often evoked and well acknowledge MIC mechanism is linked to sulphate reducing bacteria (SRB). However, some studies have shown that MIC can occur even when SRB is not present in the corroding environment; in this framework, the main objective of the thesis is to provide new insights on corrosion of carbon steel caused by other mechanisms different to those described with SRB. First, the influence of an electroactive strain, G. sulfurreducens (an iron reducing bacteria, IRB) on the corrosion/protection of steel C1145 was studied. When phosphate species are present in the medium, bacteria promote the formation of an iron phosphate layer (vivianite) that afterwards protects the material. In presence of NH4+, corrosion rates are higher but bacteria decrease the dissolution of the material. In the second part, field samples from pigging operations performed in water injection pipelines were analysed from microbiological and electrochemical corrosion points of view. Molecular analysis and identification of the biofilm community show the presence of sulfidogenic species besides SRB. These bacteria can stimulate metal corrosion through production of organic acids, CO2 and different sulphur species such as H2S. Moreover, it was proved that the consortium contained in field samples accelerated corrosion of carbon steel mainly by production of sulphide species