Université technique de Munich : les neutrons pourraient être la solution pour détecter les obstructions dans les oléoducs et gazoducs sous l’eau

Especially when a pipeline is idle for a longer time at low temperatures, hydrate plugs can form, similar to the methane hydrate core shown in the picture. Image: Bill Schmoker (PolarTREC 2010), © ARCUS Polar Media Archive

(COMMUNIQUÉ DE PRESSE) MÜNICH, 21-Jan-2022 — /EuropaWire/ — L’Université technique de Munich (TUM), une université de recherche publique allemande et l’une des principales universités de recherche en Europe, a annoncé que les chercheurs de son La source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz (FRM II) a peut-être trouvé la solution parfaite pour détecter les obstructions et les blocages dans les oléoducs et les gazoducs sous l’eau en s’appuyant sur les neutrons. Selon le Dr Sophie Bouat, PDG de Science-S.A.V.E.D. (Scientific Analysis Vitalises Enterprise Development), en utilisant l’analyse par activation rapide des neutrons gamma, peut aider à détecter très précisément les atomes légers et l’hydrogène en particulier.

Les oléoducs et les gazoducs sont les artères de notre approvisionnement énergétique. Comme les gazoducs Nord Stream, ils transportent les sources d’énergie sur de longues distances sous l’eau vers des installations de stockage et de production terrestres.

Mais ce ne sont pas seulement les goulots d’étranglement de l’approvisionnement, comme nous en avons actuellement, qui peuvent entraîner des pénuries. Dans certaines conditions, le mélange dans les pipelines – qui comprend généralement du gaz, du pétrole et de l’eau – peut devenir très visqueux et même former des phases solides.

Les hydrates solides qui se forment à partir du gaz et de l’eau sont particulièrement gênants pour les opérateurs, par exemple lorsque le mélange se refroidit jusqu’aux basses températures du fond marin lors d’arrêts de pipeline plus longs.

Technicians clean pipes for the Nord Stream 2 pipeline on board the offshore pipe-lay vessel Castoro Dieci during pipe-laying work in the Bay of Greifswald. Image: © Nord Stream 2 / Paul Langrock

Les approches précédentes ne fonctionnent pas sous l’eau

Pour qu’un colmatage soit réparé sur place, la section affectée du pipeline doit d’abord être trouvée. Localiser les sabots de l’extérieur est difficile, car ils peuvent se former n’importe où sur la longueur du pipeline.

À ce jour, des caméras thermiques et des rayons gamma sont utilisés pour détecter les sabots. Cependant, aucune de ces méthodes ne fonctionne sous l’eau. Les ultrasons, en revanche, n’ont aucun problème à pénétrer dans l’eau, mais les blocs d’hydrates ne peuvent être détectés qu’à courte distance depuis l’extérieur de la paroi du pipeline.

Cette contrainte pose des difficultés pratiques car les conduites sous-marines sont posées à des profondeurs allant jusqu’à 2000 mètres et sont souvent naturellement recouvertes de matériaux de fond marin comme le sable ou le limon. Un autre défi technique associé aux méthodes acoustiques provient de l’absence de différence claire entre les impédances acoustiques de la phase hydratée et des autres phases du mélange de pétrole brut, ce qui rend la discrimination difficile.

Neutrons – la sonde parfaite

TechnipFMC, une entreprise d’environ 20 000 employés dans le monde spécialisée dans les pipelines sous-marins, “recherchait une méthode plus efficace pour trouver les bouchons sans contact, de manière non destructive et fiable malgré des parois épaisses”, déclare Dr. Xavier Sebastian, chef de projet dans l’entreprise.

Comme suggéré par Dr. Sophie Bouat, PDG de Science-S.A.V.E.D. (Scientific Analysis Vitalises Enterprise Development), “les neutrons sont la sonde parfaite pour la tâche à accomplir.” Elle a établi le contact avec les scientifiques du Heinz Maier-Leibnitz-Zentrum à Garching près de Munich.

“Grâce à l’analyse par activation rapide des neutrons gamma, les atomes légers et l’hydrogène en particulier peuvent être détectés très précisément”, poursuit-elle. Étant donné que la teneur en hydrogène des hydrates et de l’huile ou du gaz normal est considérablement différente, il devrait être possible de détecter les blocages en mesurant la concentration en hydrogène.

Étude de faisabilité au FRM II

Le Dr. Ralph Gilles, coordinateur industriel de la Research Neutron Source FRM II, a réalisé une étude de faisabilité sur ce sujet avec d’autres collègues de l’Université technique de Munich et du Forschungszentrum Jülich. Utilisation du PGAA ( Prompt Gamma Activation Analysis), qui utilise des neutrons froids de FRM II, les chercheurs ont établi que cette approche peut être utilisée pour différencier le pétrole et le gaz et le blocage.

Au NECTAR  ; installation de radiographie et de tomographie et le FaNGAS (spectroscopie de rayons gamma induits par des neutrons rapides), ils ont utilisé des neutrons rapides de FRM II pour montrer qu’un nombre suffisamment important de neutrons pénètrent dans les parois métalliques des pipelines pour faciliter la mesure respective, et que la mesure fonctionne également bien sous-marin.

Une petite source de neutrons détecte les bouchons

Les résultats démontrent clairement que les neutrons sont parfaitement adaptés à cette application. De plus, “nos expériences ont montré que nous pouvons même distinguer un blocage naissant d’un blocage complètement développé”, déclare Dr. Ralph Gilles. “C’est très bénéfique, car on peut même chauffer préventivement un segment de tuyau pour faire fondre le blocage avant qu’il ne se développe complètement.”

En pratique, un détecteur mobile muni d’une petite source de neutrons effectuera des allers-retours le long de la canalisation à la recherche de bouchons. “Nous sommes très heureux qu’avec l’aide des mesures à la source de neutrons de recherche, nous ayons maintenant trouvé une méthode efficace qui facilite beaucoup la détection de ces bouchons à l’avenir”, déclare le Dr. Xavier Sébastien.

Publications :

Sophie Bouat, Ludovic Pinier, Xavier Sebastian, Adrian Losko, Rudolf Schütz, Michael Schulz, Zsolt Revay, Zeljko Ilic, Eric Mauerhofer, Thomas Brückel & Ralph Gilles
Détection de bouchons d’hydrates à l’intérieur de pipelines sous-marins à l’aide de neutrons
Essais et évaluation non destructifs 25 octobre 2021 – DOI : 10.1080/10589759.2021.1990284

Plus d’informations :

Outre des scientifiques de l’Université technique de Munich, des chercheurs du Forschungszentrum Jülich et de l’Université RWTH d’Aix-la-Chapelle ont contribué à l’analyse. Le contact avec la société TechnipFMC s’est fait par l’intermédiaire de la société Science-S.A.V.E.D. (L’analyse scientifique vitalise le développement de l’entreprise). L’accès pour le temps de faisceau a été payé par TechnipFMC.

AVIS DE NON-RESPONSABILITÉ: La version française de ce communiqué de presse est une traduction du communiqué de presse original, qui est rédigé en anglais, et est uniquement à des fins d’information. En cas de divergence, la version anglaise de ce communiqué de presse prévaudra.

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Dr. habil. Ralph Gilles
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Research Neutron Source Heinz Maier-Leibnitz (FRM II)
Technical University of Munich
Lichtenbergstr. 1, 85748 Garching, Germany
Tel.: +49 89 289 14665 – E-Mail

SOURCE: Technical University of Munich