L'histoire de 2 systèmes de pompage de pipeline : quand les choses ont mal tourné

Apr 11, 2023

Cet article se concentre sur deux pipelines et leurs systèmes de pompage qui sont, à bien des égards, des pôles opposés. L'un se trouve au Kansas, tandis que l'autre se trouve dans les États baltes d'Europe. L'une pompe et transporte du pétrole du Canada vers les États du sud des États-Unis. L'autre transporte du gaz naturel de la Russie vers l'Allemagne. Les deux pipelines ont été fermés en 2022. Dans l'un, le débit a été rétabli, mais pas dans l'autre.

Il y a des ramifications politiques parce que le monde dépend fortement du pétrole et du gaz, mais les aspects techniques sont également importants.

Le pipeline Keystone a été construit il y a environ 20 ans pour transporter du pétrole lourd des sables bitumineux de l'Alberta vers le sud jusqu'à Cushing, en Oklahoma, puis jusqu'à Houston. TC Energy (anciennement TransCanada) est le propriétaire et l'exploitant du pipeline.

Il y a plus de 200 000 miles de pipelines aux États-Unis pour le pétrole brut et l'essence/diesel et les liquides de gaz naturel. Cela pourrait faire huit fois le tour de la Terre, mais ce n'est rien comparé aux 2,5 millions de kilomètres de gazoducs, qui pourraient faire 100 fois le tour de la Terre.

Les oléoducs sont en acier ou en plastique, et la plupart sont enfouis entre 3 et 6 pieds sous terre, mais ils sont protégés par des lattes de bois, de béton et de couches de sable.

Comment le pétrole est-il pompé dans les oléoducs ? Les pompes centrifuges sont généralement placées tous les 20 à 100 miles pour fournir la pression nécessaire pour maintenir le pétrole en mouvement, mais la distance dépend de la topographie. Des moteurs électriques font fonctionner les pompes, bien que des moteurs diesel ou des turbines à gaz puissent être utilisés.

Le pipeline Keystone comprenait 39 stations de pompage. Parmi celles-ci, une filiale de Kiewit appelée TIC a construit 27 stations en deux phases. Dans la première phase, ils ont construit neuf stations avec des moteurs de 5 000 chevaux (ch) et des pompes centrifuges espacées dans le Dakota du Nord et du Sud. Dans la deuxième phase, ils ont installé des pompes principales dans 16 stations de pompage existantes du Dakota du Nord au Kansas. Ils ont également construit à partir de zéro deux stations avec des pompes centrifuges de 6 500 chevaux au Kansas et en Oklahoma.

Le débit de pétrole a été arrêté le 7 décembre 2022, sept minutes seulement après la découverte d'une fuite. La fuite a déversé 14 000 barils ou près de 600 000 gallons. La fuite était la plus importante aux États-Unis depuis près d'une décennie.

Cependant, il s'agit d'une fuite mineure par rapport au déversement de 260 000 barils de l'Exxon Valdez en 1989 ou au déversement de 5 000 000 de barils de Deepwater Horizon en 2010.

La fuite s'est produite dans le comté de Washington, à environ 200 miles au nord-ouest de Kansas City. C'est une zone rurale de plus de 5 000 personnes qui cultivent du blé, du maïs et du bétail.

Normalement, le pétrole coule dans l'oléoduc Keystone à 622 000 barils par jour dans un tuyau de 36 pouces de 2 600 milles de long et fonctionne depuis 2010. Le plan d'expansion de Keystone, appelé Keystone XL, a été annulé après que le président Joe Biden a refusé une clé permis nécessaire pour le projet en 2020. Le propriétaire était TC Energy et, au 31 mars 2020, le gouvernement de l'Alberta.

L'opérateur du pipeline a rapidement eu plus de 100 employés sur le terrain en collaboration avec les régulateurs de l'Agence de protection de l'environnement (EPA) et d'autres spécialistes de l'environnement pour la surveillance de la surveillance. Le pétrole de la fuite a apparemment pulvérisé vers le haut sur une colline et s'est écoulé vers le bas dans un petit ruisseau appelé Mill Creek. Les travailleurs ont placé des barrages pour contenir le mouvement ultérieur du pétrole. Ils ont également aspiré le pétrole du ruisseau dans des camions.

Le pétrole du Canada est du pétrole lourd et a tendance à couler sous l'eau, ce qui amplifie le problème de nettoyage. Aucun membre de la population locale n'a été évacué et l'approvisionnement en eau n'a été menacé d'aucune façon.

Un observateur a déclaré que la fuite du Kansas et les deux autres fuites de pétrole depuis 2017 ont justifié la décision de Biden d'annuler Keystone XL en 2020. C'est une perspective qui se concentre sur les accidents et les déversements de pétrole. Le propriétaire a tenté pendant 14 ans d'obtenir l'autorisation de Keystone XL, une extension du pipeline Keystone d'origine. En attendant que cela se produise, des permis ont été accordés en 2017 pour augmenter les débits de pétrole à Keystone en augmentant la pression dans le pipeline, une situation unique dans les pipelines américains. Trois déversements de pétrole se sont produits à Keystone après l'approbation de ce permis, chacun de plusieurs milliers de barils de pétrole. L'un est dans le Dakota du Nord, l'autre dans le Dakota du Sud et le troisième - et le plus important - est au Kansas.

Les temps d'arrêt étaient préoccupants car le transport de pétrole vers Cushing, dans l'Oklahoma, qui est une plaque tournante multi-réservoirs pour le stockage et la livraison aux États-Unis, avait été partiellement interrompu, mais les temps d'arrêt ne se sont pas produits.

TC Energy a déclaré son engagement à assainir complètement le site de l'accident. Le 14 janvier 2023, ils ont annoncé que 12 300 barils de pétrole avaient été récupérés. Cela se compare aux 14 000 barils qui ont fui du pipeline, mais dans de nombreux cas, ces estimations sont sous-estimées et s'avèrent souvent être le double de l'estimation initiale.

Une mise à jour plus détaillée de TC Energy a été donnée le 3 janvier 2023 :

"La section impactée du tuyau a été complètement remplacée. Elle a été transportée vers une installation tierce où elle sera analysée dans le cadre de l'enquête. Nous partagerons les détails de cette enquête, une fois disponibles, ainsi que nos actions. "

Tout ce que l'entreprise dira, c'est que le pipeline fonctionnait à pression réduite lorsque l'accident s'est produit et qu'il n'y a pas eu de sabotage sur le pipeline par un tiers. TC Energy a signalé le 9 février 2023 que la fuite du pipeline était probablement due à une contrainte de flexion sur le tuyau et à un défaut de soudure et que les coûts de l'incident seraient de près de 500 millions de dollars. Le pipeline Keystone a été remis en service le 29 décembre 2022 et était pleinement opérationnel au moment de mettre sous presse. La société insiste sur le fait que le pipeline fonctionne sous pression réduite.

Politiquement, l'Allemagne a tourné le dos au charbon et au nucléaire dans la période de 2005 à 2015. Cela l'a laissée avec les énergies renouvelables solaires et éoliennes et bien sûr le gaz naturel, qui provenait de la Russie, qui en avait beaucoup. Cette relation chaleureuse entre l'Allemagne et la Russie s'est poursuivie jusqu'à la construction éventuelle d'un deuxième gazoduc Baltique, Nord Stream 2, qui a été achevé en septembre 2021, mais le gaz n'est jamais venu en raison de l'accumulation des forces russes autour de l'Ukraine. En octobre 2012, dans la baie de Portovaya, sur la côte baltique de la Russie, une cérémonie a annoncé l'ouverture de Nord Stream 1, en fait un double pipeline reliant la Russie à l'Allemagne d'une longueur de 621 milles.

Gerard Schroder était président du comité du pipeline des actionnaires (et ancien chancelier d'Allemagne). Vladimir Poutine était président de la Russie. Poutine a dit :

"Nord Stream répondra à la demande croissante de l'Europe en ressources énergétiques. Le gaz sera fourni directement par la route la plus courte, reliant les principales réserves de gaz russes aux marchés européens sans risques de transit, de manière régulière et fluide. Nous pouvons le garantir."1

Huit unités de pompage de gaz, ou compresseurs, sont situées dans l'installation de transmission de gaz de Gazprom à Portovaya Bay. Chacun est propulsé par un moteur Rolls-Royce. Ces unités amènent le gaz naturel à la pression requise pour pousser le gaz le long des pipelines sans avoir besoin de stations de pressurisation le long du pipeline.

Six des unités de pompage ont une capacité de 52 mégawatts (MW) tandis que les deux autres ont une capacité de 27 MW. Gazprom a déclaré à l'époque qu'il s'agissait de la station de compression de gaz la plus puissante au monde.

Avant que le gaz n'atteigne les pipelines Nord Stream, les particules solides sont éliminées, l'eau est extraite et les volumes de gaz sont mesurés à la station de compression.

Le pétrole et le gaz exportés de Russie génèrent des revenus qui peuvent être utilisés pour soutenir la guerre russe en Ukraine, mais les revenus d'exportation des ventes de pétrole sont supérieurs aux revenus d'exportation des ventes de gaz.

La Russie s'est rendu compte que la réduction du gaz naturel n'affecte pas ses revenus d'exportation (comme le pétrole), mais elle affecte davantage les économies des pays de l'Union européenne (UE). Pour la Russie, couper le gaz est une arme économique puissante. La Russie a fourni à l'UE 40 % de son gaz en 2021, l'Allemagne, l'Italie et les Pays-Bas étant les trois principaux importateurs. L'Allemagne avait importé plus de 50 % de son gaz de Russie via le gazoduc Nord Stream 1.

Fin juin 2022, ce chiffre était tombé à 25 %. Le préjudice causé à l'UE a été plus important car le prix du gaz naturel en Europe et en Asie a augmenté en octobre 2021 pour atteindre cinq fois sa valeur de l'année précédente. Il est devenu plus coûteux de remplacer le gaz russe.

En juillet 2022, la Russie a réduit son principal approvisionnement en gaz vers l'Europe via le gazoduc Nord Stream 1 à seulement environ 20 % de sa capacité. Le Royaume-Uni a été moins touché, puisqu'il a importé moins de 5 % de Russie. La Russie a imputé la réduction à une turbine de pompage défectueuse, mais l'Allemagne l'a rejetée. La Russie a fermé Nord Stream 1 en août 2022. Depuis lors, la Russie affirme avoir examiné les pipelines Nord Stream 1 et Nord Stream 2, en examinant toutes les infrastructures.

Des explosions ont fait exploser les pipelines Nord Stream en septembre 2022, alors qu'aucun des deux pipelines ne transportait de gaz. Des experts suédois ont déclaré qu'il s'agissait d'un sabotage, mais n'ont rejeté la faute sur personne. Au cours de la période de 10 mois se terminant en novembre 2022, les coûts que l'Allemagne a payés pour importer du gaz, y compris du gaz naturel liquéfié (GNL), ont plus que doublé par rapport à la période précédente. Pire, la quantité de gaz importé a chuté de près de 30 %.

L'approvisionnement en gaz en provenance de Russie a été coupé et les prix ont augmenté, marqués par des poussées intermittentes. L'Europe connaît une crise du gaz, et une leçon claire est que les pays doivent préserver leur sécurité énergétique.

L'Europe s'est empressée de remplacer le gaz russe en important du GNL. Fin janvier 2023, la première importation de GNL a été acheminée vers un nouveau terminal GNL dont la construction a pris huit mois à l'Allemagne. L'hiver en Europe sans suffisamment de gaz ou d'électricité peut être difficile à supporter, comme nous le dit la population souffrante en Ukraine.

L'Allemagne avait importé plus de 50 % de son gaz de Russie via le gazoduc Nord Stream 1. Fin juin 2022, ce chiffre était tombé à 25 % et, récemment, la Russie a complètement arrêté le flux.

Poutine a proclamé début septembre que les problèmes énergétiques de l'Europe sont le résultat des sanctions imposées par l'Occident à la Russie. Il est plus facile de blâmer l'Occident que d'admettre que le début de cette guerre énergétique a été l'invasion de l'Ukraine par la Russie.

En Europe, la sécurité énergétique a pris le pas sur la sécurité climatique. Lorsque les lumières s'éteignent et que les chauffages domestiques ne fonctionnent plus, les risques de catastrophes climatiques s'estompent. Ces deux pipelines, aux antipodes du monde, ont quelque chose en commun : la sécurité énergétique. Le besoin et l'ampleur de l'approvisionnement sont beaucoup plus importants dans les pipelines Nord Stream que dans le pipeline Keystone.

La sécurité énergétique est toujours une préoccupation aux États-Unis. Rappelez-vous la tempête de verglas polaire qui a traversé l'Oklahoma et le Texas en février 2021 et provoqué des pannes d'électricité massives qui ont presque effondré le réseau électrique.

Le monde aura besoin de pétrole et de gaz pendant longtemps. Les estimations précédentes de 36% à 46% de l'énergie mondiale ont été prédites par des entreprises crédibles comme BP et DNV. L'EIA prédit actuellement 50% du pétrole et du gaz.

Faits sur Nord Stream, numéro 24, 2012.

Faits tirés de onesteppower.com, forbes.com, bbc.com, tpenergy.com, oilprice.com, Reuters.com

Ingénieur pétrolier et consultant, Ian Dexter Palmer a travaillé à Los Alamos, au ministère de l'Énergie, à BP et à Higgs-Palmer Technologies. Il est contributeur sur Forbes.com et l'auteur de The Shale Controversy. Il peut être contacté à [email protected].