Transport par pipeline - Pipeline transport

Pipelines en PEHD sur un site minier en Australie.

Le transport par pipeline est la longue distance de transport de liquide ou de gaz à travers un système de tuyaux -a-pipeline typiquement à une zone de marché pour la consommation. Les dernières données de 2014 donnent un total d'un peu moins de 2 175 000 miles (3 500 000 km) de pipeline dans 120 pays du monde. Les États-Unis en avaient 65 %, la Russie 8 % et le Canada 3 %, donc 75 % de tous les pipelines se trouvaient dans ces trois pays.

Les chiffres de l'enquête mondiale de Pipeline and Gas Journal indiquent que 118 623 miles (190 905 km) de pipelines sont prévus et en construction. Parmi ceux-ci, 88 976 miles (143 193 km) représentent des projets en phase de planification et de conception ; 29 647 miles (47 712 km) reflètent les pipelines à divers stades de construction. Les liquides et les gaz sont transportés dans des pipelines, et toute substance chimiquement stable peut être envoyée par pipeline. Des pipelines existent pour le transport de pétrole brut et raffiné, de carburants - tels que le pétrole, le gaz naturel et les biocarburants - et d'autres fluides, notamment les eaux usées , le lisier , l' eau , la bière , l'eau chaude ou la vapeur sur des distances plus courtes. Les pipelines sont utiles pour transporter l'eau potable ou d' irrigation sur de longues distances lorsqu'elle doit traverser des collines ou lorsque les canaux ou les canaux sont de mauvais choix en raison de considérations d' évaporation , de pollution ou d'impact environnemental.

Les oléoducs sont fabriqués à partir de tubes en acier ou en plastique qui sont généralement enterrés. Le pétrole est transporté dans les pipelines par des stations de pompage le long du pipeline. Le gaz naturel (et les combustibles gazeux similaires) est pressurisé en liquides appelés liquides de gaz naturel (LGN). Les gazoducs sont construits en acier au carbone . Le transport d'hydrogène par pipeline est le transport d'hydrogène à travers un tuyau. Les pipelines sont l'un des moyens les plus sûrs de transporter des matériaux par rapport à la route ou au rail, et par conséquent, en temps de guerre, les pipelines sont souvent la cible d'attaques militaires.

Pétrole et gaz naturel

Un lanceur/récepteur " Pig ", sur le gazoduc en Suisse

On ne sait pas quand le premier pétrole brut pipeline a été construit. Le crédit pour le développement du transport par pipeline est contesté, avec des revendications concurrentes pour Vladimir Shukhov et la société Branobel à la fin du 19ème siècle, et l'Oil Transport Association, qui a d'abord construit un pipeline en fer forgé de 2 pouces (51 mm) sur un 6- mile (9,7 km) de piste d'un champ pétrolifère en Pennsylvanie à une gare ferroviaire à Oil Creek , dans les années 1860. Les pipelines sont généralement le moyen le plus économique de transporter de grandes quantités de pétrole, de produits pétroliers raffinés ou de gaz naturel par voie terrestre. Par exemple, en 2014, le transport du pétrole brut par pipeline coûtait environ 5 $ le baril, tandis que le transport ferroviaire coûtait entre 10 et 15 $ le baril. Le camionnage a des coûts encore plus élevés en raison de la main-d'œuvre supplémentaire requise; l'emploi sur les pipelines achevés ne représente que « 1 % de celui de l'industrie du camionnage ».

Aux États-Unis, 70 % du pétrole brut et des produits pétroliers sont expédiés par pipeline. (23 % par bateau, 4 % par camion et 3 % par train) Au Canada, pour le gaz naturel et les produits pétroliers, 97 % sont expédiés par pipeline.

Le gaz naturel (et les combustibles gazeux similaires) est légèrement pressurisé en liquides appelés liquides de gaz naturel (LGN). De petites installations de traitement de LGN peuvent être situées dans des champs pétrolifères afin que le butane et le propane liquides sous une légère pression de 125 livres par pouce carré (860 kPa) puissent être expédiés par train, camion ou pipeline. Le propane peut être utilisé comme combustible dans les champs pétrolifères pour chauffer diverses installations utilisées par les foreurs pétroliers ou l'équipement et les camions utilisés dans la zone pétrolière. EG : Le propane se convertira d'un gaz à un liquide sous une légère pression, 100 psi, selon la température, et est pompé dans les voitures et les camions à moins de 125 psi (860 kPa) dans les stations de vente au détail. Les pipelines et les wagons utilisent environ le double de cette pression pour pomper à 250 psi (1 700 kPa).

Une section surélevée du pipeline de l' Alaska .

La distance pour expédier le propane aux marchés est beaucoup plus courte, car des milliers d' usines de traitement du gaz naturel sont situées dans ou à proximité des gisements de pétrole. De nombreuses sociétés pétrolières du bassin de Bakken dans les champs gaziers du Dakota du Nord, du Montana, du Manitoba et de la Saskatchewan séparent les LGN sur le terrain, permettant aux foreurs de vendre du propane directement à de petits grossistes, éliminant ainsi le contrôle des produits et des prix du propane ou du butane par les grandes raffineries.

Le gazoduc majeur le plus récent à être exploité en Amérique du Nord est une canalisation de gaz naturel TransCanada allant vers le nord à travers les ponts de la région de Niagara avec du gaz de schiste Marcellus en provenance de Pennsylvanie et d'autres liés à des sources de méthane ou de gaz naturel, dans la province canadienne de l'Ontario à compter du à l'automne 2012, fournissant 16 % de tout le gaz naturel utilisé en Ontario.

Les principaux gazoducs russes vers l'Europe en 2009

Ce nouveau gaz naturel fourni par les États-Unis remplace le gaz naturel autrefois expédié vers l'Ontario depuis l'ouest du Canada en Alberta et au Manitoba, réduisant ainsi les frais d'expédition par pipeline réglementés par le gouvernement en raison de la distance beaucoup plus courte entre la source de gaz et le consommateur. Pour éviter les retards et la réglementation du gouvernement américain, de nombreux petits, moyens et grands producteurs de pétrole du Dakota du Nord ont décidé d'exploiter un oléoduc au nord du Canada pour rencontrer un oléoduc canadien transportant du pétrole d'ouest en est. Cela permet aux producteurs de pétrole de Bakken Basin et de Three Forks d'obtenir des prix négociés plus élevés pour leur pétrole, car ils ne seront pas limités à un seul marché de gros aux États-Unis. La distance du plus grand gisement de pétrole du Dakota du Nord, à Williston, dans le Dakota du Nord , n'est que d'environ 85 milles ou 137 kilomètres jusqu'à la frontière canado-américaine et au Manitoba . Les fonds communs de placement et les coentreprises sont de gros investisseurs dans les nouveaux oléoducs et gazoducs. À l'automne 2012, les États-Unis ont commencé à exporter du propane vers l'Europe, connu sous le nom de GPL, car les prix de gros y sont beaucoup plus élevés qu'en Amérique du Nord. De plus, un pipeline est actuellement en construction entre le Dakota du Nord et l'Illinois, communément appelé le Dakota Access Pipeline .

À mesure que de plus en plus de pipelines nord-américains sont construits, encore plus d'exportations de GNL, de propane, de butane et d'autres produits du gaz naturel se produisent sur les trois côtes américaines. Pour donner un aperçu, la production de pétrole de la région du Dakota du Nord Bakken a augmenté de 600 % de 2007 à 2015. Les compagnies pétrolières du Dakota du Nord expédient d'énormes quantités de pétrole par wagon-citerne car elles peuvent diriger le pétrole vers le marché qui offre le meilleur prix, et les wagons peuvent être utilisés pour éviter un oléoduc encombré pour acheminer le pétrole vers un autre oléoduc afin d'acheminer le pétrole sur le marché plus rapidement ou vers une autre raffinerie de pétrole moins fréquentée. Cependant, les pipelines offrent un moyen de transport moins cher en volume.

Enbridge au Canada présente une demande pour renverser un oléoduc allant d'est en ouest (ligne 9) et l'agrandir et l'utiliser pour expédier le pétrole bitumineux de l'Ouest canadien vers l'est. D'un pipeline actuellement évalué à 250 000 barils équivalents par jour, il sera étendu à un million à 1,3 million de barils par jour. Il apportera du pétrole de l'Ouest aux raffineries de l'Ontario, du Michigan, de l'Ohio, de la Pennsylvanie, du Québec et de New York d'ici le début de 2014. Le Nouveau-Brunswick raffinera également une partie de ce brut de l'Ouest canadien et exportera du pétrole brut et raffiné vers l'Europe à partir de son pétrole en eaux profondes ULCC. port de chargement.

Bien que les pipelines puissent être construits sous la mer, ce processus est économiquement et techniquement exigeant, de sorte que la majorité du pétrole en mer est transportée par des navires-citernes . De même, il est souvent plus économiquement faisable de transporter du gaz naturel sous forme de GNL, mais le seuil de rentabilité entre le GNL et les pipelines dépendrait du volume de gaz naturel et de la distance qu'il parcourt.

Croissance du marché

Conduite de gaz dans la région sèche d'Antofagasta, au Chili.

La taille du marché de la construction d'oléoducs et de gazoducs a connu une croissance considérable avant le ralentissement économique de 2008. Après avoir faibli en 2009, la demande d'expansion et de modernisation des oléoducs a augmenté l'année suivante à mesure que la production d'énergie augmentait. En 2012, près de 32 000 milles de pipeline nord-américain étaient en cours de planification ou de construction. Lorsque les pipelines sont limités, d'autres options de transport de produits par pipeline peuvent inclure l'utilisation d'agents réducteurs de traînée ou le transport de produits par camion ou par train.

Construction et exploitation

Les oléoducs sont fabriqués à partir de tubes en acier ou en plastique avec un diamètre intérieur généralement de 4 à 48 pouces (100 à 1 220 mm). La plupart des pipelines sont généralement enterrés à une profondeur d'environ 3 à 6 pieds (0,91 à 1,83 m). Pour protéger les tuyaux des chocs , de l' abrasion et de la corrosion , diverses méthodes sont utilisées. Ceux-ci peuvent inclure le revêtement en bois (lattes de bois), le revêtement en béton , le pare-pierres, le polyéthylène haute densité , le rembourrage de sable importé et les machines de rembourrage.

Le pétrole brut contient des quantités variables de cire de paraffine et dans les climats plus froids, une accumulation de cire peut se produire dans un pipeline. Souvent, ces canalisations sont inspectées et nettoyées à l'aide de raclages , la pratique consistant à utiliser des dispositifs appelés « racleurs » pour effectuer diverses opérations de maintenance sur une canalisation. Les appareils sont également connus sous le nom de « grattoirs » ou « Go-devils ». Les « racleurs intelligents » (également appelés porcs « intelligents » ou « intelligence ») sont utilisés pour détecter des anomalies dans le tuyau telles que des bosses, des pertes de métal causées par la corrosion, des fissures ou d’autres dommages mécaniques. Ces appareils sont lancés à partir de stations lance-porches et traversent le pipeline pour être reçus dans toute autre station en aval, soit pour nettoyer les dépôts de cire et les matériaux qui peuvent s'être accumulés à l'intérieur de la ligne, soit pour inspecter et enregistrer l'état de la ligne.

Pour le gaz naturel, les pipelines sont construits en acier au carbone et leur diamètre varie de 2 à 60 pouces (51 à 1 524 mm), selon le type de pipeline. Le gaz est pressurisé par des stations de compression et est inodore à moins qu'il ne soit mélangé avec un odorant mercaptan lorsque requis par une autorité de réglementation.

Ammoniac

Le plus long pipeline d'ammoniac au monde reliant la Russie à l' Ukraine

L'un des principaux pipelines d'ammoniac est la ligne ukrainienne Transammiak reliant l' installation de Togliatti Azot en Russie au port d'exportation d' Odessa sur la mer Noire .

Carburants à base d'alcool

Des pipelines ont été utilisés pour le transport d' éthanol au Brésil, et il existe plusieurs projets de pipelines d'éthanol au Brésil et aux États-Unis. Les principaux problèmes liés au transport de l'éthanol par pipeline sont sa nature corrosive et sa tendance à absorber l'eau et les impuretés dans les pipelines, ce qui ne pose pas de problèmes avec le pétrole et le gaz naturel. Les volumes insuffisants et la rentabilité sont d'autres considérations limitant la construction de pipelines d'éthanol. Aux États-Unis, des quantités minimes d'éthanol sont transportées par pipeline. La plupart de l'éthanol est expédié par train, les principales alternatives étant le camion et la barge. La livraison d'éthanol par pipeline est l'option la plus souhaitable, mais l'affinité de l'éthanol pour les propriétés de l'eau et des solvants nécessite l'utilisation d'un pipeline dédié ou un nettoyage important des pipelines existants.

Charbon et minerai

Les pipelines à lisier sont parfois utilisés pour transporter le charbon ou le minerai des mines. Le matériau à transporter est étroitement mélangé à de l'eau avant d'être introduit dans la canalisation ; à l'extrémité, le matériau doit être séché. Un exemple est un pipeline à lisier de 525 kilomètres (326 mi) qui est prévu pour transporter le minerai de fer de la mine Minas-Rio (produisant 26,5 millions de tonnes par an) jusqu'au port d'Açu au Brésil. Un exemple existant est le pipeline Savage River Slurry de 85 kilomètres (53 mi) en Tasmanie , en Australie, peut-être le premier au monde lorsqu'il a été construit en 1967. Il comprend une travée de pont de 366 mètres (1 201 pieds) à 167 mètres (548 pieds) ) au-dessus de la rivière Savage.

Hydrogène

Le transport d'hydrogène par pipeline est un transport d'hydrogène à travers un tuyau dans le cadre de l' infrastructure d'hydrogène . Le transport par pipeline d'hydrogène est utilisé pour relier le point de production ou de livraison d'hydrogène au point de demande, avec des coûts de transport similaires à ceux du GNC , la technologie est éprouvée. La plupart de l' hydrogène est produit à l'endroit de la demande avec tous les 50 à 100 miles (160 km) une installation de production industrielle. Le pipeline d'hydrogène Rhin-Ruhr de 240 kilomètres (150 mi) de 1938 est toujours en service. En 2004, il y avait 900 miles (1 400 km) de conduites d'hydrogène à basse pression aux États-Unis et 930 miles (1 500 km) en Europe.

L'eau

Il y a deux millénaires, les anciens Romains utilisaient de grands aqueducs pour transporter l'eau des altitudes plus élevées en construisant les aqueducs en segments gradués qui permettaient à la gravité de pousser l'eau jusqu'à ce qu'elle atteigne sa destination. Des centaines d'entre eux ont été construits dans toute l'Europe et ailleurs, et avec les moulins à farine étaient considérés comme la bouée de sauvetage de l'Empire romain. Les anciens Chinois utilisaient également des canaux et des systèmes de canalisations pour les travaux publics. Le célèbre eunuque de la cour de la dynastie Han Zhang Rang (mort en 189 après JC) a un jour ordonné à l'ingénieur Bi Lan de construire une série de pompes à chaîne à palettes carrées à l'extérieur de la capitale Luoyang . Ces pompes à chaîne desservaient les palais impériaux et les quartiers d'habitation de la capitale, car l'eau soulevée par les pompes à chaîne était amenée par un système de tuyaux en grès .

Les pipelines sont utiles pour transporter l'eau potable ou d' irrigation sur de longues distances lorsqu'elle doit traverser des collines ou lorsque les canaux ou les canaux sont de mauvais choix en raison de considérations d' évaporation , de pollution ou d'impact environnemental.

Le programme d'approvisionnement en eau de Goldfields de 530 km (330 mi) en Australie occidentale utilisant un tuyau de 750 mm (30 pouces) et achevé en 1903 était le plus grand programme d'approvisionnement en eau de son époque.

Des exemples de conduites d'eau importantes en Australie-Méridionale sont les conduites Morgan-Whyalla (achevé en 1944) et Mannum-Adelaide (achevée en 1955), toutes deux faisant partie du plus grand projet des Snowy Mountains .

Il y a deux aqueducs de Los Angeles, en Californie , l'aqueduc d' Owens Valley (achevé en 1913) et le deuxième aqueduc de Los Angeles (achevé en 1970) qui comprennent également une utilisation intensive de pipelines.

Le grand fleuve artificiel de Libye fournit 3 680 000 mètres cubes (4 810 000 mètres cubes) d'eau chaque jour à Tripoli, Benghazi, Syrte et plusieurs autres villes de Libye. Le pipeline mesure plus de 2 800 kilomètres (1 700 milles) de long et est connecté à des puits captant un aquifère à plus de 500 mètres (1 600 pieds) sous terre.

Autres systèmes

Chauffage urbain

Canalisation de chauffage urbain en Autriche d'une longueur de 31 km

Les systèmes de chauffage urbain ou de téléchauffage sont constitués d'un réseau de tuyaux d'alimentation et de retour isolés qui transportent de l'eau chauffée, de l'eau chaude sous pression ou parfois de la vapeur jusqu'au client. Alors que la vapeur est la plus chaude et peut être utilisée dans les processus industriels en raison de sa température plus élevée, elle est moins efficace à produire et à transporter en raison de pertes de chaleur plus importantes. Les huiles caloporteuses ne sont généralement pas utilisées pour des raisons économiques et écologiques. La perte annuelle typique d'énergie thermique due à la distribution est d'environ 10 %, comme le montre le réseau de chauffage urbain norvégien.

Les canalisations de chauffage urbain sont normalement installées sous terre, à quelques exceptions près. Dans le système, un stockage de chaleur peut être installé pour égaliser les demandes de charge de pointe. La chaleur est transférée dans le chauffage central des logements à travers des échangeurs de chaleur dans les sous - stations de chaleur , sans mélange des fluides dans l'un ou l'autre système.

Bière

Pipeline Thor à Randers, Danemark
Pipeline Thor à Randers , Danemark

Les bars de la Veltins-Arena , un grand terrain de football à Gelsenkirchen , en Allemagne, sont reliés entre eux par un pipeline de bière de 5 kilomètres (3,1 mi) de long. Dans la ville de Randers au Danemark, le pipeline Thor Beer a été exploité. À l'origine, les tuyaux en cuivre partaient directement de la brasserie, mais lorsque la brasserie a quitté la ville dans les années 1990, Thor Beer l'a remplacée par un réservoir géant.

Un pipeline de bière de trois kilomètres a été achevé à Bruges , en Belgique, en septembre 2016 pour réduire le trafic de camions dans les rues de la ville.

Eau salée

Le village de Hallstatt en Autriche, connu pour sa longue histoire d' extraction de sel , prétend contenir "le plus ancien pipeline industriel du monde", datant de 1595. Il a été construit à partir de 13 000 troncs d' arbres évidés pour transporter la saumure 40 kilomètres (25 mi) de Hallstatt à Ebensee .

Du lait

Entre 1978 et 1994, un pipeline de lait de 15 km a fonctionné entre l' île néerlandaise d' Ameland et Holwerd sur le continent, dont 8 km sous la mer des Wadden . Chaque jour, 30 000 litres de lait produits sur l'île étaient transportés pour être transformés sur le continent. En 1994, le transport du lait est abandonné.

Pipelines maritimes

À certains endroits, un pipeline peut avoir à traverser des étendues d'eau, telles que de petites mers, des détroits et des rivières. Dans de nombreux cas, ils reposent entièrement sur le fond marin. Ces pipelines sont appelés pipelines « marins » (également, pipelines « sous-marins » ou « offshore »). Ils sont principalement utilisés pour transporter du pétrole ou du gaz, mais le transport de l'eau est également important. Dans les projets offshore, une distinction est faite entre une "flowline" et un pipeline. Le premier est un pipeline intrachamp , dans le sens où il est utilisé pour connecter des têtes de puits sous-marines , des collecteurs et la plate - forme au sein d' un champ de développement particulier. Ce dernier, parfois appelé « pipeline d'exportation », est utilisé pour amener la ressource à terre. La construction et l'entretien de pipelines maritimes impliquent des défis logistiques différents de ceux à terre, principalement en raison de la dynamique des vagues et des courants, ainsi que d'autres géorisques .

Les fonctions

En général, les pipelines peuvent être classés en trois catégories selon leur objectif :

Collecte des pipelines
Groupe de plus petits pipelines interconnectés formant des réseaux complexes dans le but d'acheminer le pétrole brut ou le gaz naturel de plusieurs puits à proximité vers une usine de traitement ou une installation de traitement. Dans ce groupe, les canalisations sont généralement courtes - quelques centaines de mètres - et de petit diamètre. Les pipelines sous-marins pour la collecte des produits des plates-formes de production en eau profonde sont également considérés comme des systèmes de collecte.
Canalisations de transport
Principalement de longs tuyaux de gros diamètres, transportant des produits (pétrole, gaz, produits raffinés) entre les villes, les pays et même les continents. Ces réseaux de transport comprennent plusieurs stations de compression dans les conduites de gaz ou des stations de pompage pour les pipelines de brut et multiproduits.
Canalisations de distribution
Composé de plusieurs canalisations interconnectées de petits diamètres, utilisées pour acheminer les produits jusqu'au consommateur final. Lignes d'alimentation pour distribuer le gaz aux foyers et aux entreprises en aval. Les pipelines aux terminaux pour la distribution des produits aux réservoirs et aux installations de stockage sont inclus dans ce groupe.

Développement et planification

Lorsqu'un pipeline est construit, le projet de construction couvre non seulement les travaux de génie civil pour la pose du pipeline et la construction des stations de pompage/compresseur, il doit également couvrir tous les travaux liés à l'installation des appareils de terrain qui prendront en charge le fonctionnement à distance.

Le pipeline est acheminé le long de ce qu'on appelle un « droit de passage ». Les pipelines sont généralement développés et construits selon les étapes suivantes :

  1. Open season pour déterminer l'intérêt du marché : les clients potentiels ont la possibilité de s'inscrire pour une partie des droits de capacité du nouveau pipeline.
  2. Sélection de l'itinéraire (droit de passage)
  3. Conception du pipeline : Le projet de pipeline peut prendre plusieurs formes, notamment la construction d'un nouveau pipeline, la conversion d'un pipeline existant d'un type de carburant à un autre ou des améliorations aux installations sur un tracé actuel du pipeline.
  4. Obtention de l'approbation : Une fois la conception finalisée et les premiers clients du pipeline ont acheté leur part de capacité, le projet doit être approuvé par les organismes de réglementation compétents.
  5. Arpentage de l'itinéraire
  6. Effacer l'itinéraire
  7. Tranchées – Route principale et croisements (routes, voies ferrées, autres canalisations, etc.)
  8. Installation du tuyau
  9. Installation de vannes, intersections, etc.
  10. Couvrir le tuyau et la tranchée
  11. Essais : Une fois la construction terminée, le nouveau pipeline est soumis à des essais pour s'assurer de son intégrité structurelle. Ceux-ci peuvent inclure des tests hydrostatiques et un emballage de ligne.

La Russie a des « troupes de pipelines » dans le cadre des services arrière , qui sont formées pour construire et réparer des pipelines. La Russie est le seul pays à avoir des troupes de pipeline.

Opération

Les appareils de terrain sont l'instrumentation, les unités de collecte de données et les systèmes de communication. L' instrumentation de terrain comprend des jauges/transmetteurs de débit, de pression et de température, ainsi que d'autres dispositifs pour mesurer les données pertinentes requises. Ces instruments sont installés le long de la canalisation à certains endroits spécifiques, tels que les stations d'injection ou de livraison, les stations de pompage (pipelines de liquide) ou les stations de compression (gazoducs) et les stations de vannes de sectionnement.

Les informations mesurées par ces instruments de terrain sont ensuite rassemblées dans des unités terminales distantes (RTU) locales qui transfèrent les données de terrain vers un emplacement central en temps réel à l'aide de systèmes de communication, tels que des canaux satellites, des liaisons micro-ondes ou des connexions de téléphone cellulaire.

Les pipelines sont contrôlés et exploités à distance, à partir de ce que l'on appelle généralement la « salle de contrôle principale ». Dans ce centre, toutes les données liées à la mesure sur le terrain sont consolidées dans une base de données centrale. Les données sont reçues de plusieurs RTU le long du pipeline. Il est courant de trouver des RTU installés à chaque station le long du pipeline.

Le système SCADA pour les pipelines.

Le système SCADA de la salle de contrôle principale reçoit toutes les données de terrain et les présente à l'opérateur du pipeline via un ensemble d'écrans ou une interface homme-machine , montrant les conditions de fonctionnement du pipeline. L'opérateur peut surveiller les conditions hydrauliques de la ligne, ainsi qu'envoyer des commandes opérationnelles (ouvrir/fermer les vannes, allumer/éteindre les compresseurs ou les pompes, modifier les points de consigne, etc.) via le système SCADA sur le terrain.

Pour optimiser et sécuriser l'exploitation de ces actifs, certaines sociétés pipelinières utilisent ce qu'on appelle des « applications de pipeline avancées », qui sont des outils logiciels installés au-dessus du système SCADA, qui offrent des fonctionnalités étendues pour effectuer la détection des fuites, la localisation des fuites, le suivi des lots. (lignes de liquide), suivi des porcs, suivi de la composition, modélisation prédictive, modélisation prospective et formation des opérateurs.

La technologie

Composants

Le passage du pipeline Trans Alaska sous la rivière Delta et sur la crête de la chaîne de l' Alaska

Les réseaux de pipelines sont composés de plusieurs équipements qui fonctionnent ensemble pour déplacer les produits d'un endroit à l'autre. Les principaux éléments d'un système de pipelines sont :

Station d'injection initiale
Connue également sous le nom de station « d'alimentation » ou « d'entrée », est le début du système, où le produit est injecté dans la ligne. Des installations de stockage, des pompes ou des compresseurs sont généralement situés à ces emplacements.
Stations de compresseur/pompe
Les pompes pour les conduites de liquide et les compresseurs pour les conduites de gaz sont situés le long de la ligne pour déplacer le produit à travers le pipeline. L'emplacement de ces stations est défini par la topographie du terrain, le type de produit transporté ou les conditions d'exploitation du réseau.
Poste de livraison partielle
Appelées également « stations intermédiaires », ces installations permettent à l'exploitant du pipeline de livrer une partie du produit en cours de transport.
Station de vannes de sectionnement
Il s'agit de la première ligne de protection des pipelines. Avec ces vannes, l'opérateur peut isoler n'importe quel segment de la ligne pour les travaux de maintenance ou isoler une rupture ou une fuite. Les stations de vannes de sectionnement sont généralement situées tous les 20 à 30 milles (48 km), selon le type de pipeline. Même s'il ne s'agit pas d'une règle de conception, il s'agit d'une pratique très courante dans les canalisations de liquide. La localisation de ces stations dépend exclusivement de la nature du produit transporté, de la trajectoire de la canalisation et/ou des conditions d'exploitation de la ligne.
Poste de régulation
Il s'agit d'un type spécial de poste de vannes, où l'opérateur peut relâcher une partie de la pression de la ligne. Les régulateurs sont généralement situés en aval d'un pic.
Poste de livraison finale
Connues aussi sous le nom de stations ou bornes "de sortie", c'est là que le produit sera distribué au consommateur. Il peut s'agir d'un terminal de réservoirs pour les conduites de liquides ou d'un raccordement à un réseau de distribution pour les conduites de gaz.

Systèmes de détection de fuites

Étant donné que les oléoducs et les gazoducs sont un atout important pour le développement économique de presque tous les pays, il a été exigé soit par des réglementations gouvernementales soit par des politiques internes d'assurer la sécurité des actifs, ainsi que de la population et de l'environnement où ces oléoducs circulent.

Les sociétés pipelinières sont confrontées à des réglementations gouvernementales, à des contraintes environnementales et à des situations sociales. Les réglementations gouvernementales peuvent définir le personnel minimum pour diriger l'exploitation, les exigences de formation des opérateurs, les installations pipelinières, la technologie et les applications nécessaires pour assurer la sécurité opérationnelle. Par exemple, dans l'État de Washington, il est obligatoire pour les exploitants de pipelines d'être en mesure de détecter et de localiser les fuites de 8 % du débit maximal en quinze minutes ou moins. Les facteurs sociaux affectent également l'exploitation des pipelines. Le vol de produits est parfois aussi un problème pour les sociétés pipelinières. Dans ce cas, les niveaux de détection doivent être inférieurs à deux pour cent du débit maximal, avec une attente élevée pour la précision de l'emplacement.

Diverses technologies et stratégies ont été mises en œuvre pour surveiller les pipelines, de la marche physique sur les lignes à la surveillance par satellite. La technologie la plus courante pour protéger les pipelines contre les fuites occasionnelles est la surveillance informatique des pipelines ou CPM. CPM prend des informations sur le terrain liées aux pressions, aux débits et aux températures pour estimer le comportement hydraulique du produit transporté. Une fois l'estimation terminée, les résultats sont comparés à d'autres références de terrain pour détecter la présence d'une anomalie ou d'une situation inattendue, pouvant être liée à une fuite.

L' American Petroleum Institute a publié plusieurs articles sur les performances du CPM dans les pipelines de liquides. Les publications de l'API sont :

  • RAM 1130 - Surveillance informatique des pipelines pour les pipelines de liquides
  • API 1149 – Incertitudes des variables du pipeline et leurs effets sur la détectabilité des fuites

Lorsqu'un pipeline contenant passe sous une route ou une voie ferrée, il est généralement enfermé dans une enveloppe protectrice. Cette enveloppe est ventilée à l'atmosphère pour empêcher l'accumulation de gaz inflammables ou de substances corrosives, et pour permettre à l'air à l'intérieur de l'enveloppe d'être échantillonné pour détecter les fuites. L' évent du boîtier , un tuyau dépassant du sol, sert souvent de marqueur d'avertissement appelé marqueur d'évent du boîtier .

Mise en œuvre

Les canalisations sont généralement enterrées car la température est moins variable. Parce que les pipelines sont généralement en métal, cela aide à réduire l'expansion et le rétrécissement qui peuvent se produire avec les changements climatiques. Cependant, dans certains cas, il est nécessaire de traverser une vallée ou une rivière sur un pont pipelinier . Les canalisations des systèmes de chauffage centralisés sont souvent posées au sol ou en hauteur. Les pipelines de pétrole traversant les zones de pergélisol, comme le Trans-Alaska-Pipeline, passent souvent au-dessus de la tête afin d'éviter la fonte du sol gelé par le pétrole chaud, ce qui entraînerait l'enfoncement du pipeline dans le sol.

Maintenance

L'entretien des pipelines comprend la vérification des niveaux de protection cathodique pour la plage appropriée, la surveillance de la construction, de l'érosion ou des fuites à pied, par véhicule terrestre, par bateau ou par air, et l'exécution de racleurs de nettoyage, lorsqu'il y a quelque chose de corrosif transporté dans le pipeline.

Les règles d'entretien des pipelines aux États-Unis sont couvertes par les sections du Code of Federal Regulations (CFR), 49 CFR 192 pour les pipelines de gaz naturel et 49 CFR 195 pour les pipelines de liquides pétroliers.

Régulation

Un oléoduc souterrain qui traverse un parc

Aux États-Unis, les pipelines terrestres et offshore utilisés pour transporter le pétrole et le gaz sont réglementés par la Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA). Certains pipelines offshore utilisés pour produire du pétrole et du gaz sont réglementés par le Minerals Management Service (MMS). Au Canada, les pipelines sont réglementés soit par les organismes de réglementation provinciaux, soit, s'ils traversent les frontières provinciales ou la frontière canado-américaine, par l' Office national de l'énergie (ONE). Les réglementations gouvernementales au Canada et aux États-Unis exigent que les conduites de carburant enterrées soient protégées contre la corrosion . Souvent, la méthode de contrôle de la corrosion la plus économique consiste à utiliser un revêtement de pipeline en conjonction avec une protection cathodique et une technologie pour surveiller le pipeline. Au-dessus du sol, la protection cathodique n'est pas une option. Le revêtement est la seule protection extérieure.

Pipelines et géopolitique

Les pipelines pour les principales ressources énergétiques (pétrole et gaz naturel) ne sont pas simplement un élément d'échange. Ils sont également liés à des questions de géopolitique et de sécurité internationale , et la construction, l'emplacement et le contrôle des oléoducs et des gazoducs figurent souvent en bonne place dans les intérêts et les actions de l'État. Un exemple notable de politique de pipeline s'est produit au début de l'année 2009, lorsqu'un différend entre la Russie et l' Ukraine apparemment sur les prix a conduit à une crise politique majeure. La compagnie gazière publique russe Gazprom a interrompu l'approvisionnement en gaz naturel de l'Ukraine après l'échec des pourparlers entre elle et le gouvernement ukrainien. En plus de couper l'approvisionnement de l'Ukraine, le gaz russe transitant par l'Ukraine - qui comprenait presque tous les approvisionnements vers l'Europe du Sud-Est et certains approvisionnements vers l'Europe centrale et occidentale - a été interrompu, créant une crise majeure dans plusieurs pays fortement dépendants du gaz russe comme carburant. . La Russie a été accusée d'utiliser le différend comme levier pour tenter d'empêcher d'autres puissances, et notamment l' Union européenne , de s'immiscer dans son « étranger proche ».

Les oléoducs et les gazoducs figurent également en bonne place dans la politique de l'Asie centrale et du Caucase .

Identification des dangers

Étant donné que la fraction solvant du dilbit comprend généralement des composés aromatiques volatils comme le naphta et le benzène , on peut s'attendre à ce qu'une vaporisation raisonnablement rapide du porteur suive un déversement en surface, permettant apparemment une intervention rapide en ne laissant qu'un résidu visqueux qui migre lentement. Des protocoles efficaces pour minimiser l'exposition aux vapeurs pétrochimiques sont bien établis, et il est peu probable que le pétrole déversé du pipeline atteigne l' aquifère à moins qu'une remédiation incomplète n'ait été suivie par l'introduction d'un autre vecteur (par exemple une série d'averses torrentielles).

L'introduction de benzène et d'autres composés organiques volatils (collectivement les BTEX ) dans l'environnement souterrain aggrave la menace posée par une fuite de pipeline. En particulier, si elle est suivie de pluie, une brèche dans la canalisation entraînerait la dissolution du BTEX et l' équilibrage du benzène dans l'eau, suivis de la percolation du mélange dans l'aquifère. Le benzène peut causer de nombreux problèmes de santé et est cancérigène avec la concentration maximale de contaminants (MCL) de l' EPA fixée à 5 g/L pour l'eau potable . Bien qu'il ne soit pas bien étudié, des événements d'exposition unique au benzène ont été liés à la cancérogenèse aiguë. De plus, il a été démontré que l'exposition du bétail, principalement des bovins, au benzène provoque de nombreux problèmes de santé, tels que la neurotoxicité , les dommages fœtaux et l'empoisonnement mortel.

Toute la surface d'un pipeline en surface peut être directement examinée pour détecter une brèche importante. Le pétrole mis en commun est sans ambiguïté, facilement repérable et indique l'emplacement des réparations requises. Étant donné que l'efficacité de l'inspection à distance est limitée par le coût de l'équipement de surveillance, les écarts entre les capteurs et les données nécessitant une interprétation, les petites fuites dans les canalisations enterrées peuvent parfois passer inaperçues.

Les développeurs de pipelines ne donnent pas toujours la priorité à une surveillance efficace contre les fuites. Les tuyaux enterrés attirent moins de plaintes. Ils sont isolés des températures ambiantes extrêmes , ils sont protégés des rayons ultraviolets et ils sont moins exposés à la photodégradation . Les tuyaux enterrés sont isolés des débris en suspension dans l'air, des orages électriques , des tornades , des ouragans , de la grêle et des pluies acides . Ils sont protégés des oiseaux nicheurs, des mammifères en rut et de la chevrotine errante. Les tuyaux enterrés sont moins vulnérables aux dommages causés par les accidents (par exemple, les collisions automobiles ) et moins accessibles aux vandales , aux saboteurs et aux terroristes .

Exposition

Des travaux antérieurs ont montré qu'un « pire scénario d'exposition » peut être limité à un ensemble spécifique de conditions. D'après les méthodes de détection avancées et les POS d' arrêt du pipeline élaborées par TransCanada, le risque d'un rejet important ou important sur une courte période de temps contaminant les eaux souterraines avec du benzène est peu probable. Les procédures de détection, d'arrêt et de remédiation limiteraient la dissolution et le transport du benzène. Par conséquent, l'exposition au benzène serait limitée aux fuites inférieures à la limite de détection et passeraient inaperçues pendant de longues périodes. La détection des fuites est surveillée par un système SCADA qui évalue la pression et le débit volumique toutes les 5 secondes. Une fuite par trou d'épingle qui libère de petites quantités qui ne peuvent pas être détectées par le système SCADA (débit <1,5 %) pourrait s'accumuler dans un déversement substantiel. La détection des fuites par trou d'épingle proviendrait d'une inspection visuelle ou olfactive , d'un levé aérien ou d'incohérences du bilan massique. On suppose que les fuites par trou d'épingle sont découvertes dans l'intervalle d'inspection de 14 jours, mais la couverture neigeuse et l'emplacement (p. ex. éloigné, profond) pourraient retarder la détection. Le benzène représente généralement 0,1 à 1,0 % du pétrole et aura divers degrés de volatilité et de dissolution en fonction de facteurs environnementaux.

Même avec des volumes de fuite de pipeline dans les limites de détection SCADA, les fuites de pipeline sont parfois mal interprétées par les opérateurs de pipeline comme étant des dysfonctionnements de la pompe ou d'autres problèmes. Les exploitants d'Edmonton pensaient que la défaillance du pipeline de pétrole brut de la canalisation 6B d' Enbridge à Marshall, au Michigan , le 25 juillet 2010 était due à la séparation des colonnes du dilbit dans ce pipeline. La fuite dans les zones humides le long de la rivière Kalamazoo n'a été confirmée que 17 heures après qu'elle s'est produite par un employé d'une société gazière locale dans le Michigan.

Fréquence-volume de déversement

Bien que la Pipeline and Hazardous Materials Safety Administration (PHMSA) ait des fréquences d'incidents de référence standard pour estimer le nombre de déversements, TransCanada a modifié ces hypothèses en fonction de l'amélioration de la conception, de l'exploitation et de la sécurité des pipelines. La question de savoir si ces ajustements sont justifiés est discutable, car ces hypothèses ont entraîné une diminution de près de 10 fois des estimations de déversement. Étant donné que le pipeline traverse 247 milles de l'aquifère d'Ogallala, soit 14,5 % de la longueur totale du pipeline, et que la durée de vie de 50 ans de l'ensemble du pipeline devrait avoir entre 11 et 91 déversements, environ 1,6 à 13,2 déversements peuvent se produisent sur l'aquifère. Une estimation de 13,2 déversements sur l'aquifère, d'une durée de 14 jours chacun, résulte en 184 jours d'exposition potentielle sur la durée de vie de 50 ans du pipeline. Dans le pire scénario d'exposition à portée réduite, le volume d'une fuite de trou d'épingle à 1,5 % du débit maximal pendant 14 jours a été estimé à 189 000 barils ou 7,9 millions de gallons de pétrole. Selon la base de données des incidents de la PHMSA, seulement 0,5 % de tous les déversements au cours des 10 dernières années étaient supérieurs à 10 000 barils.

Devenir et transport du benzène

Scénario de lixiviation du benzène vers les eaux souterraines

Le benzène est considéré comme un hydrocarbure aromatique léger avec une solubilité élevée et une volatilité élevée. L'impact de la température et de la profondeur sur la volatilité du benzène n'est pas clair, de sorte que des hypothèses ont été émises selon lesquelles le benzène dans l'huile (1 % poids par volume) ne se volatiliserait pas avant de s'équilibrer avec l'eau.

En utilisant le coefficient de partage octanol-eau et un événement de précipitation de 100 ans pour la région, une estimation du pire des cas de 75 mg/L de benzène devrait s'écouler vers l'aquifère. Le mouvement réel du panache à travers les systèmes d' eaux souterraines n'est pas bien décrit, bien qu'une estimation soit que jusqu'à 4,9 milliards de gallons d'eau dans l'aquifère d'Ogallala pourraient être contaminés par du benzène à des concentrations supérieures au MCL. La déclaration d'impact environnemental finale du département d'État ne comprend pas d'analyse quantitative car elle suppose que la plus grande partie du benzène se volatilisera.

Difficultés antérieures d'assainissement des déversements de dilbit

L'une des principales préoccupations concernant le dilbit est la difficulté de le nettoyer. La canalisation 6B d'Enbridge, un oléoduc de 30 pouces de pétrole brut, rompu à Marshall (Michigan) le 25 juillet 2010, mentionné ci-dessus, a déversé au moins 843 000 gallons de dilbit. Après détection de la fuite, des flèches et des camions-aspirateurs ont été déployés. De fortes pluies ont fait déborder la rivière des barrages existants et ont entraîné de la boue à 30 milles en aval avant que le déversement ne soit contenu. Les travaux d'assainissement ont permis de collecter plus de 1,1 million de gallons de pétrole et près de 200 000 mètres cubes de sédiments et de débris contaminés par le pétrole du système de la rivière Kalamazoo. Cependant, du pétrole était toujours trouvé dans les eaux affectées en octobre 2012.

Accidents et dangers

La destruction des pipelines peut affecter l'économie d'un pays et être probablement la cible de guerres civiles, de guerres et de terrorisme. Les combustibles fossiles peuvent être transportés par pipeline, rail, camion ou bateau, bien que le gaz naturel nécessite une compression ou une liquéfaction pour rendre le transport par véhicule économique. Pour le transport du pétrole brut via ces quatre modes, divers rapports classent les pipelines comme causant proportionnellement moins de morts et de dommages matériels que le rail et les camions et déversant moins de pétrole que les camions.

Les accidents

Les pipelines transportant des matières inflammables ou explosives, telles que du gaz naturel ou du pétrole, posent des problèmes de sécurité particuliers.

  • 1965 – Un gazoduc de 32 pouces, au nord de Natchitoches, en Louisiane, appartenant au Tennessee Gas Pipeline explose et brûle à la suite d'une rupture de fissuration par corrosion sous contrainte le 4 mars, tuant 17 personnes. Au moins 9 autres personnes ont été blessées et 7 maisons à 450 pieds de la rupture ont été détruites. Cet accident, et d'autres de l'époque, a conduit le président de l'époque Lyndon B. Johnson à appeler à la formation d'une agence nationale de sécurité des pipelines en 1967. Le même pipeline avait également eu une explosion le 9 mai 1955, à seulement 930 pieds (280 m) à partir de l'échec de 1965.
  • 16 juin 1976 – Un pipeline d'essence a été rompu par une équipe de construction de routes à Los Angeles, en Californie . De l'essence s'est répandue dans toute la région et s'est rapidement enflammée, tuant 9 personnes et en blessant au moins 14 autres. La confusion sur la profondeur du pipeline dans la zone de construction semble être un facteur dans l'accident.
  • 4 juin 1989 – La catastrophe du train d'Oufa : des étincelles provenant de deux trains qui passaient ont fait exploser du gaz s'échappant d'un gazoduc de GPL près d' Oufa , en Russie. Au moins 575 personnes auraient été tuées.
  • 17 octobre 1998 - 1998 explosion de pipeline Jesse : Un pétrole pipeline a explosé à Jesse sur le delta du Niger au Nigeria , tuant environ 1.200 villageois, dont certains ont été balayage essence .
  • 10 juin 1999 – Une rupture de pipeline dans un parc de Bellingham, dans l'État de Washington , a entraîné le rejet de 277 200 gallons d'essence. L'essence s'est enflammée, provoquant une explosion qui a tué deux enfants et un adulte. Un mauvais fonctionnement de la canalisation et une section de canalisation précédemment endommagée qui n'avait pas été détectée auparavant ont été identifiés comme étant à l'origine de la défaillance.
  • 19 août 2000 – Rupture et incendie d'un gazoduc près de Carlsbad, Nouveau-Mexique ; cette explosion et cet incendie ont tué 12 membres d'une famille élargie. La cause était due à une grave corrosion interne de la canalisation.
  • 30 juillet 2004 - Un important gaz naturel pipeline a explosé dans Ghislenghien , Belgique près de Ath ( une trentaine de kilomètres au sud - ouest de Bruxelles ), tuant au moins 24 morts et 132 blessés, dont certains grièvement.
  • 12 mai 2006 – Un oléoduc s'est rompu à l' extérieur de Lagos , au Nigéria . Jusqu'à 200 personnes pourraient avoir été tuées. Voir explosion de pétrole au Nigeria .
  • 1er novembre 2007 - Un pipeline de propane a explosé près de Carmichael, Mississippi, à environ 30 miles (48 km) au sud de Meridian, Mississippi . Deux personnes ont été tuées sur le coup et quatre autres ont été blessées. Plusieurs maisons ont été détruites et soixante familles ont été déplacées. Le pipeline appartient à Enterprise Products Partners LP et s'étend de Mont Belvieu, au Texas , à Apex, en Caroline du Nord . L'incapacité de trouver des défauts dans les défauts des tuyaux soudés par soudure à joint ERW avant 1971 a été un facteur contributif à l'accident.
  • 9 septembre 2010 - 2010 Explosion du pipeline de San Bruno : Un pipeline de gaz naturel à haute pression de 30 pouces de diamètre appartenant à la Pacific Gas and Electric Company a explosé dans le quartier résidentiel de Crestmoor à 3,2 km à l'ouest de l'aéroport international de San Francisco, tuant 8 , en blessant 58 et détruisant 38 maisons. Un mauvais contrôle de la qualité du tuyau utilisé et de la construction ont été cités comme facteurs de l'accident.
  • 27 juin 2014 – Une explosion s'est produite après la rupture d'une canalisation de gaz naturel dans le village de Nagaram, dans le district d'East Godavari, dans l' Andhra Pradesh , en Inde, causant 16 morts et détruisant « des dizaines de maisons ».
  • 31 juillet 2014 – Dans la nuit du 31 juillet, une série d'explosions provenant de gazoducs souterrains s'est produite dans la ville de Kaohsiung , à Taïwan . Des fuites de gaz ont rempli les égouts le long de plusieurs artères principales et les explosions qui en ont résulté ont transformé plusieurs kilomètres de surface de la route en tranchées profondes, envoyant des véhicules et des débris haut dans les airs et en allumant des incendies sur une vaste zone. Au moins 32 personnes ont été tuées et 321 blessées.

Comme cibles

Les pipelines peuvent être la cible de vandalisme , de sabotage ou même d'attaques terroristes . Par exemple, entre début 2011 et juillet 2012, un gazoduc reliant l'Égypte à Israël et à la Jordanie a été attaqué à 15 reprises. En 2019, un pipeline de carburant au nord de Mexico a explosé après que des voleurs de carburant se soient introduits dans la conduite . Au moins soixante-six personnes auraient été tuées. En temps de guerre, les pipelines sont souvent la cible d'attaques militaires, car leur destruction peut sérieusement perturber la logistique ennemie .

Voir également

Les références

Liens externes