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PRÉVENTION DE LA FORMATION D'HYDRATES ET D'AUTRES BLOCAGES DANS LES GAZODUCS GRÂCE À UNE INJECTION DE PRODUITS CHIMIQUES
Les températures froides présentent un certain nombre de défis pour les infrastructures de pétrole et de gaz naturel, le gel étant un problème particulièrement grave. Lorsque le gazoduc gèle, la glace peut bloquer le débit et endommager les composants du système. Un ralentissement du débit peut réduire le volume circulant dans le gazoduc et augmenter la surpression sur tout le système.
Pour parer aux problèmes de gel, de nombreux exploitants de gazoducs utilisent des systèmes d'injection de produits chimiques, dans lesquels une quantité précisément contrôlée de méthanol ou d'un produit chimique similaire est injectée dans le gazoduc ou le puits. Ce produit chimique agit comme un antigel en réduisant la condensation du méthane ou de l'eau, empêchant ainsi la formation d'hydrates de méthane ou de glace qui bloquent les canalisations.
Conditions de gel
Le gel des oléoducs peut se produire de deux façons. Si des particules d'eau sont présentes, de la glace peut se former dans les flux gazeux à des températures inférieures à 32 °F (0 °C), le point de congélation de l'eau. Le gel peut également se produire avec la formation d'hydrates de méthane, une forme particulière de glace de méthane qui gèle parfois à des températures supérieures à 32 °F (0 °C), selon la température, la pression et les propriétés spécifiques du gaz.
Les chutes de pression et les restrictions de débit peuvent aussi contribuer au gel. Quand la température baisse, la pression baisse aussi. Alors qu'un débit de gaz peut fonctionner normalement avec une température interne supérieure au point de congélation et une température externe inférieure au point de congélation, la température interne descend parfois sous le point de congélation lorsqu’il y a une baisse de la pression. Si le gaz contient de la vapeur d'eau ou du condensat, il peut geler.
La technologie au service du gel
Diverses techniques ont été utilisées pour empêcher le gel et la formation d'hydrates. Une approche consiste à éliminer l'eau libre et dissoute du système à l'aide de séparateurs, de déshydrateurs au glycol, de tamis moléculaires ou d'autres méthodes. Cette technique peut ne pas être possible dans les endroits éloignés, ou lorsque l'accès est limité. Les températures et les pressions peuvent être ajustées pour empêcher la formation d'hydrates et maintenir toutes les phases fluides. Cela nécessite souvent des ajustements opérationnels importants et une surveillance permanente, ce qui peut être impossible au fond de la mer ou dans des endroits éloignés.
L'injection de produits chimiques offre un moyen fiable et mesurable de lutter contre le gel. Des inhibiteurs peuvent être injectés dans le gazoduc ou le puits de forage à des concentrations spécifiques afin de réduire la probabilité et l'occurrence du gel.
Pompes d'injection de produits chimiques
Grâce aux technologies modernes, les produits chimiques injectés sont contrôlés et surveillés avec précision, souvent à l'aide d'un équipement à distance qui ne nécessite pas la présence de personnel sur place. Les produits chimiques sont distribués à l'aide de pompes volumétriques conçues pour répondre à diverses exigences en matière de pression et de débit.
Les pompes électriques sont les plus couramment utilisées et fonctionnent sur un bloc d’alimentation en courant continu et courant alternatif. L'alimentation solaire en courant continu peut être utilisée dans les zones éloignées sans ligne électrique où l'opérateur ne peut pas utiliser le gaz du puits pour l'alimentation pneumatique. Les pompes pneumatiques peuvent fonctionner au gaz naturel ou à l'air comprimé. Elles peuvent être utilisées au sein d’applications qui nécessitent un équipement pour endroit dangereux, là où l’accès au réseau électrique en courant alternatif est impossible ou encore lorsque l’utilisation de l'énergie solaire n'est pas envisageable.
Les pompes électriques peuvent être alimentées par des sources d'énergie solaire ou conventionnelle.
Les pompes pneumatiques peuvent fonctionner au gaz naturel ou à l'air comprimé régulé.
Le dosage précis des produits chimiques est essentiel pour empêcher complètement le gel. Un sous-dosage peut limiter l'efficacité de l'inhibiteur, tandis qu'un surdosage peut entraîner un gaspillage et des coûts excessifs. Lors du dimensionnement de la pompe, il est important de connaître le volume et la pression de sortie de la pompe, ainsi que les exigences en matière de compatibilité chimique des joints d’étanchéité.
Les régulateurs sont des cerveaux
Les régulateurs sont les « cerveaux » des systèmes d'injection de produits chimiques et sont choisis en fonction des besoins en énergie, du niveau d'automatisation souhaité et d'autres facteurs. Ils offrent un contrôle simple basé sur l’heure d'injection des produits chimiques, un contrôle de cycle ou un processus de contrôle du débit adaptatif qui améliore la précision et fournit l’assurance d’un bon fonctionnement. Les injections peuvent être contrôlées par des capteurs 4-20mA; la donnée la plus commune étant la température, ce qui fait que les pompes sont activées à une certaine température et désactivées à une autre température. La surveillance et le contrôle du système à distance sont également disponibles, et présentent des fonctions d'automatisation des champs pétrolifères comprenant la surveillance du niveau du réservoir, de la pression, du débit, de la température et des fuites.
Les régulateurs sont disponibles pour les sources d'alimentation en c.a. (à gauche) et en c.c. (à droite).
Système complet d’injection de produits chimiques
Pour compléter le système d'injection de produits chimiques, d'autres composants pourraient inclure un panneau solaire, un support, des batteries et un régulateur de charge si l'énergie solaire est utilisée. Les autres composants sont parfois des réservoirs de stockage de produits chimiques, des canalisations, des raccords, une colonne d'étalonnage et divers autres accessoires. Veuillez noter que Graco ne fournit pas de réservoirs pour produits chimiques ni d'unités de confinement.
Un système d'injection de produits chimiques utilisé sur un site pétrolier
Références
« Comment empêcher le gel des systèmes de réduction de la pression du gaz : première partie, https://www.lowflowvalve.com/prevent-freezing-gas-pressure-reducing-systems-part-one/
« Freeze Protection for Natural Gas Pipeline Systems and Measurement Instrumentation », Tom Fay, Welker, Inc. https://asgmt.com/wp-content/uploads/pdf-docs/2011/1/T06.pdf
« Preventing Formation of Hydrate Plugs », PetroWiki, https://petrowiki.org/Preventing_formation_of_hydrate_plugs
