Les technologies de détection des fuites offrent des solutions pour la sécurité des pipelines

L'industrie du gaz naturel a subi des pressions constantes pour assurer la sécurité publique et réduire la quantité de méthane rejetée dans l'atmosphère sous forme d'émission de gaz à effet de serre (GES). Cela implique l'ensemble de la chaîne d'approvisionnement en gaz naturel, de la tête de puits au nez de brûleur ou de l'amont, de l'exploration et de la production à l'étape intermédiaire, de la collecte, du stockage et du transport aux opérations de distribution en aval. L'industrie est non seulement confrontée à des réglementations continues de la part de l'Administration fédérale de la sécurité des pipelines et des matières dangereuses (PHMSA) et des agences nationales respectives de réglementation de la sécurité des pipelines, mais également des agences fédérales et étatiques de protection de l'environnement (EPA).

L'industrie a parcouru un long chemin depuis les premiers jours de l'utilisation de la technologie de détection de fuites à ionisation de flamme (FID) portable et mobile, qui utilisait un mélange d'hydrogène et d'azote dans un détecteur pour marcher ou conduire sur des réseaux de canalisations de gaz naturel. Ces appareils nécessitaient une maintenance considérable ainsi que des bouteilles externes de gaz d'étalonnage.

La clé de la réduction des émissions de méthane des installations en surface et souterraines réside dans des inspections régulières de détection des fuites, qui peuvent être réalisées à l'aide d'une détection de gaz fixe, de technologies embarquées sur véhicule et d'instruments portables. L'industrie voit l'avènement des technologies aériennes à partir de satellites, d'aéronefs à voilure fixe, d'hélicoptères et de véhicules aériens sans pilote (UAV) ou de drones. Nous appelons cela l'approche "en couches" de la détection des fuites où plusieurs couches de protection peuvent détecter, localiser et localiser les emplacements des fuites à réparer.

Il n'existe pas une technologie unique pour la détection des fuites, mais une multitude basée sur l'emplacement de l'actif, l'application et le résultat souhaité. La plupart des appareils détectent le méthane, qui est le principal composant du gaz naturel et le principal contributeur au changement climatique en tant qu'émission de GES. Toutes les données de ces technologies peuvent être capturées dans une application logicielle pour les rapports fédéraux et étatiques, ainsi que pour le suivi des réparations. Les données peuvent impliquer les coordonnées GPS des réseaux de canalisations qui ont fait l'objet d'une enquête sur les fuites pour vérification avec horodatage, emplacements des fuites, classement des fuites, quantification des fuites et étalonnage des instruments pour la tenue de registres permanents. Nous savons également qu'un mercaptan ou un sulfure peut être ajouté au gaz naturel en tant qu'odorant que le public peut détecter via son odorat pour une indication de fuite potentielle, mais cela est principalement utilisé dans les actifs de distribution et n'est pas courant dans le transport ou la collecte de gaz. Les technologies décrites ci-dessous détectent le méthane dans le gaz naturel et non l'odorant ajouté.

Des détecteurs de gaz fixes basés sur la technologie de spectroscopie d'absorption laser à diode accordable à chemin ouvert (TDLAS) surveillent les installations 24h/24 et 7j/7 pour détecter les émissions de méthane. Cette technologie est généralement utilisée sur les sites de puits, les stockages souterrains, les postes de contrôle et les emplacements de pipelines à conséquences élevées (HCA). Il existe plusieurs technologies déployées, des lasers à chemin ouvert aux capteurs ponctuels pour la surveillance continue des actifs pour les indications de fuite. Ces technologies ne permettent pas d'identifier les emplacements exacts, mais peuvent donner un emplacement généralisé pour le suivi avec la technologie portable.

Détection mobile avancée des fuites (AMLD) utilisant la technologie TDLAS à voie ouverte pour la détection des fuites de gaz naturel sur les pipelines de collecte, de transport et de distribution. Cette technologie peut détecter séparément le méthane et l'éthane en parties par milliard (ppb). Cela permet à l'opérateur de différencier les fuites de pipeline des gaz naturels biogéniques, marécageux, de marais, de décomposition ou d'égout. Les véhicules équipés d'AMLD peuvent voyager beaucoup plus rapidement et permettre une couverture plus fréquente des actifs à la fois pour la sécurité publique et la réduction continue des émissions. Ces systèmes disposent de progiciels très élaborés pour analyser les détections en fonction des indications, de la direction du vent, de la localisation SIG, de la quantification des fuites et centrer l'indication pour un suivi d'investigation et de repérage par des équipes "boots on the ground".

La détection mobile des fuites à l'aide de la détection de gaz par spectroscopie de polarisation d'interférence contrôlée par infrarouge optique (CIPS) avec échantillonnage tiré par pompe pour l'étude des réseaux souterrains de collecte, de transmission et de distribution, peut détecter le méthane en parties par million (ppm). Cette technologie peut être installée sur des véhicules tout-terrain pour un accès facile aux emplacements d'actifs difficiles. La même technologie peut être facilement retirée du véhicule pour les applications portables de localisation de la fuite et de lecture des trous de barre souterrains pour la localisation et le classement des fuites avec la possibilité de déterminer la limite inférieure d'explosivité (LEL) et les lectures de pourcentage de gaz. Il est essentiel d'avoir un seul appareil pour détecter les ppm, la LIE et le pourcentage de gaz en volume dans une réponse rapide à sélection automatique pour le centrage des fuites, la localisation des fuites et le classement des fuites. Ces dispositifs ont remplacé l'ancienne technologie FID en tant qu'outil principal pour les études de fuites d'échantillonnage de surface pour la conformité réglementaire.

Une autre technologie consiste en des détecteurs à voie ouverte TDLAS portables à distance pour détecter les fuites de méthane en ppm jusqu'à 100 pieds de distance. Ceux-ci sont couramment utilisés dans les opérations de gaz naturel de la tête de puits à la pointe du brûleur pour un balayage rapide des actifs du pipeline pour la localisation des fuites. Cet outil innovant permet à l'opérateur d'analyser les actifs lorsque l'emplacement physique est approximatif et que l'évacuation de la fuite peut se trouver à une certaine distance du pipeline. Il est également extrêmement utile lorsque les actifs se trouvent dans des zones extrêmement difficiles d'accès telles que des autoroutes très fréquentées, des passages de ponts ou des zones entourées de clôtures de sécurité. La technologie utilise un laser invisible sans danger pour les yeux pour scanner rapidement les emplacements des actifs et est extrêmement sensible pour trouver les plus petites indications de fuite.

Les applications de véhicules aériens sans pilote (UAV) ou de drones utilisant la technologie TDLAS à voie ouverte vers le bas peuvent être utilisées lors de catastrophes naturelles et de zones inaccessibles avec un terrain accidenté ou pour une inspection rapide. Une technologie similaire peut également être déployée à la fois sur des aéronefs à voilure fixe et des hélicoptères pour patrouiller l'emprise (ROW) des pipelines en tant que relevés instrumentés plutôt que sur des pipelines volants pour des indications visibles.

Les détecteurs de gaz naturel (NGD) utilisant la technologie infrarouge non dispersive (NDIR) sont conçus pour les applications intérieures résidentielles et commerciales avec une communication 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 avec le service public via une infrastructure de compteurs automatisés (AMI) et conçus pour donner au public des notifications verbales et sonores de danger imminent dû à une fuite de gaz naturel.

Il s'agit d'un aperçu rapide des technologies courantes de détection des fuites utilisées aujourd'hui dans l'industrie du gaz naturel pour détecter, localiser et localiser les fuites de gaz naturel. L'approche en couches offre plusieurs technologies pour détecter le méthane, non seulement pour assurer la sécurité du public contre un événement catastrophique potentiel, mais aussi pour empêcher le rejet de GES dans l'atmosphère.

Paul Wehnert est vice-président exécutif et directeur du marketing chez Heath Consultants Inc.

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