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2022/2023 2022/2023 Pipelines : Oléoducs et Gazoducs Nesrine Ben Arab Introduct

2022/2023 2022/2023 Pipelines : Oléoducs et Gazoducs Nesrine Ben Arab Introduction Durant la seconde Guerre mondiale, l’Europe a lancer de nombreux et importants projets de construction de pipelines afin d’assurer son ravitaillement en hydrocarbures ; notamment en 1942, à l’initiative des britanniques avec l'opération PLUTO (Pipe-Line Under The Ocean) , un oléoduc est construit sous la Manche qui est une mer de l'océan Atlantique, située dans le nord-ouest de l'Europe et sépare la France du Royaume-Uni En 1956 est inauguré le plus long pipeline du monde, de 4 000 kilomètres de longueur, reliant le Sud-Est de la Russie à l’Allemagne. Au début des années 1960, la demande en gaz augmentant et la liquéfaction du gaz naturel étant mis au point, des gazoducs sont posés sur des milliers de kilomètres, principalement en Europe qui compte la moitié des gazoducs mondiaux. I- Les types d’oléoducs et de gazoducs Les types de pipelines utilisés dans l'industrie pétrolière et gazière varient en fonction de nombreux facteurs, tels que le "produit" à transporter, l'étape de livraison et le fait qu'il s'agisse d'un secteur de upstream (exploitation et extraction), midstream (stockage et transport) ou downstream (production et distribution). 1- Les pipelines de collecte (gathering pipelines) Sont utilisés pour acheminer le produit pétrolier ou gazier depuis la source jusqu'aux usines de traitement ou aux réservoirs de stockage. Ils sont généralement alimentés par des "Flowlines" , chacune étant reliée à des puits individuels dans le sol. En outre, les conduites sous-marines utilisées pour collecter le produit à partir de plates-formes de production en eau profonde sont incluses dans cette catégorie. Les produits typiques transportés par les pipelines de collecte sont le gaz naturel, le pétrole brut (ou des combinaisons de ces deux produits), les liquides de gaz naturel, tels que l'éthane, le butane et le propane. Dans un pipeline de collecte, le gaz brut est généralement transporté à une pression d'environ 50 bar. Par rapport aux autres pipelines, les longueurs de cette catégorie sont relativement courtes - environ 200 mètres de long. Ils sont généralement beaucoup plus petits que les pipelines de transport, avec un diamètre inférieur à 18 pouces (mais pour le pétrole brut, il s'agit généralement de 2 à 8 pouces). Cependant, les récents développements dans la production de schiste ont permis d'utiliser des lignes de collecte avec des diamètres allant jusqu'à 20 pouces. 2- Les pipelines de transport (Transmission pipelines) Sont utilisés pour transporter du pétrole brut, des LGN, du gaz naturel et des produits raffinés sur de longues distances à travers les États, les pays et les continents. Les pipelines de transport fonctionnent à des pressions élevées, allant de 14 à 90 bar, chaque ligne de transport utilisant des stations de compression (pour les lignes de gaz) et des stations de pompage (pour le pétrole brut et les produits liquides). Ces grandes canalisations ont un diamètre pouvant atteindre 42 pouces, la plupart ayant un diamètre supérieur à 10 pouces. Les causes typiques de la défaillance des lignes de transmission sont la rupture des joints des tuyaux, la corrosion, la défaillance des matériaux et les soudures défectueuses. 3- Pipelines de distribution (distribution pipelines) Sont un système composé de conduites principales et de conduites de service, utilisées par les sociétés de distribution. Ensemble, ils acheminent le gaz naturel jusqu'au voisinage des habitations et des entreprises. Les canalisations de distribution classées comme "principales" sont l'étape entre les lignes de transmission à haute pression et les lignes de service à basse pression. Les matériaux utilisés pour ces conduites sont l'acier, la fonte, le plastique et le cuivre. Les pressions peuvent varier considérablement et aller jusqu'à environ 14 bar. Les canalisations de service sont reliées à un compteur et livrent le gaz naturel aux clients individuels. Les matériaux utilisés pour les canalisations de service sont le plastique, l'acier ou le cuivre. La pression du gaz dans ces tuyaux est faible, environ 0.4 bar. Les conduites de distribution principales sont de taille petite à moyenne (de 2 à 24 pouces de diamètre). Les gazoducs de service utilisent des tuyaux étroits (généralement de moins de 2 pouces de diamètre). 4- Pipelines de flux (flowlines) Dans un champ pétrolifère en production active, les conduites d'écoulement sont reliées à une seule tête de puits. Leur but est de transporter le produit brut de la tête de puits vers les lignes de collecte. Elles transportent un mélange de pétrole, de gaz, d'eau et de sable et leur diamètre ne dépasse normalement pas 12 pouces. L'importance de l'entretien des conduites d'écoulement - Les conduites d'écoulement sont sujettes aux fuites de méthane et, selon l'EPA (Environmental Protection Agency) aux États- Unis, elles constituent l'une des plus grandes sources d'émissions dans l'industrie gazière. L'EPA recommande de vérifier les flowlines chaque année afin de réduire les pertes de gaz. Un entretien régulier permet d'éviter que les petites fuites n'augmentent en volume au fil du temps. 5- Pipelines d’alimentation (feeder pipelines) Sont utilisés pour acheminer le produit des installations de traitement et des réservoirs de stockage vers les pipelines de transport à grande distance. Le produit peut être du pétrole brut, du gaz naturel ou des liquides de gaz naturel. Les conduites d'alimentation ont généralement un diamètre de 6 à 12 pouces. Les machines-outils portables énumérées ci-dessous peuvent être utilisées pour des projets tels que le resurfaçage des surfaces d'étanchéité sur les brides endommagées, la coupe et le biseautage (pour la préparation du soudage des brides) et le raccordement à une conduite sous tension pour ajouter des sections supplémentaires. Cliquez sur chaque produit pour obtenir tous les détails. II- Constitution des pipelines Deux types de revêtements classiquement utilisés sur les pipelines : - Pipelines monocouche : acier revêtu par une couche appelé primaire époxy - Pipelines tricouches : acier revêtu par une couche primaire époxy+adhésif+topcoat polyéthylène ou polypropylène Les tuyaux sont d'abord nettoyés et chauffés. Ensuite, la poudre époxy est appliquée, formant la première couche du système. Ceci est suivi par l'application d'un adhésif copolymère par extrusion latérale pour fournir l'adhérence nécessaire entre l'apprêt et la troisième couche de système. Enfin, une polyoléfine (polyéthylène « noir » ou polypropylène « blanc ») est appliquée, également par extrusion latérale, complétant le système à trois couches. Ce système convient aux pipelines de gaz et de pétrole souterrains et aux installations sous-marines. Les tubes d’acier revêtu 3LPE et 3LPP, selon cette méthode, combinent d’excellentes propriétés mécaniques et des caractéristiques chimiques et électriques stables, ce qui en fait le produit idéal pour le : --- Service souterrain général --- Service de sol hautement corrosif --- Service sous-marin --- Service haute et basse température III- Mécanique des fluides appliquée au pipelines Lors d’un transport par pipeline il y a dissipation d’énergie mécanique, autrement dit perte de charge, se traduisant par une baisse de la pression dans le cas des liquides ou par une détente dans le cas des gaz. S’applique ici le théorème de Bernoulli généralisé par le terme Δ H (perte de charge) exprimé en mètres comme la différence de « hauteur » (pression/densité) amont et aval du fluide. Une perte de charge est le produit : (coefficient de perte de charge) x (distance entre deux points du pipeline). Pour les hydrocarbures ce coefficient (en m/km) peut être calculé à partir de l’équation de Colebrook-White ou fixé à partir des abaques de Paul Lefèvre. Pour l’eau il est calculé à partir de l’équation de Darcy-Weisback. Il est lui-même fonction du nombre de Reynolds, sachant que le régime hydraulique est le plus souvent turbulent. On notera que les pertes de charges sont :  proportionnelles à Q2 (débit du fluide au carré) ;  inversement proportionnelles à D5 (diamètre intérieur du tube élevé à la puissance cinq). IV- Composants d’un système de transport par pipelines Les pipelines sont composés de tronçons de conduites et d'ouvrages connexes remplissant des fonctions précises :  Une ligne ou un réseau de canalisations souterraines, sous-marines ou aériennes, constitués de tubes en acier. Les premières normes ayant été éditées par l'American Petroleum Institut (API), il est toujours d'usage de dimensionner ces tubes par leur diamètre nominal exprimé en pouces (de 4" à 56").  Un centre de commandement et de surveillance (dispatching) où les pipelines sont pilotés à distance.  Des stations d'injection ou de départ constituent les points d'entrée du réseau de transport. Suivant leur configuration et leur position géographique ce peuvent être des terminaux ou des stations d'entrée ;  Des stations de compression (pour les gaz) ou stations de pompage (pour les liquides) sont réparties régulièrement le long des pipelines pour rehausser la pression afin de maintenir la vitesse (donc le débit) du fluide dans les canalisations ;  Des postes de livraison permettent de mettre la matière transportée à disposition des destinataires intermédiaires ou finaux ;  Des postes de sectionnement permettent d'isoler un tronçon de canalisation afin d'assurer sa maintenance ou de limiter les conséquences néfastes en cas de fuite. Ces stations et postes sont parfois équipés de dispositif d'introduction et de réception de pistons racleurs (pig(s) en anglais), destinés à contrôler les différents uploads/Industriel/ pipelines.pdf