Les ruptures fréquentes dans les pipelines sous-marins signifient que des correctifs sont possibles pour Nord Stream

Apr 09, 2023

Alors que des experts internationaux essaient de comprendre ce qui a causé les ruptures dans le pipeline Nord Stream, les ingénieurs ont plusieurs options pour essayer de le réparer

La semaine dernière, trois sites différents le long des pipelines sous-marins Nord Stream 1 et 2 se sont rompus et ont commencé à fuir du gaz. Les circonstances à Nord Stream peuvent être inhabituelles, mais les dommages aux pipelines sous-marins ne le sont pas.* La corrosion due à l'eau salée peut provoquer des fuites et, encore et encore, des accidents se produisent à la suite de la navigation commerciale. Les canalisations de Nord Stream se trouvent également sous certaines des routes maritimes les plus fréquentées au monde. C'est pourquoi les pipelines ont des mesures de protection et des techniques de réparation sophistiquées ; des plans de traitement des fuites et des accidents sont élaborés dès la construction des canalisations. Les ingénieurs suivront un manuel de jeu défini pour commencer à réparer les sections endommagées de Nord Stream dès que possible.

Les pipelines doivent résister à de nombreuses menaces. Les ancres massives des grands porte-conteneurs ou des pétroliers en particulier peuvent endommager les conduites, comme cela s'est produit en 2008 avec le pipeline de Kvitebjørn en mer du Nord au large des côtes norvégiennes. Les objets tombant des bateaux, tels que les conteneurs et même les navires qui coulent eux-mêmes, peuvent également heurter le pipeline. De même, l'érosion et les glissements de terrain sous l'eau constituent un danger potentiel. Pour cette raison, les tuyaux sont protégés par différentes méthodes, selon les circonstances et le risque. Par exemple, ils peuvent être entourés de grosses pierres pour repousser les ancres, recouverts de nattes de béton ou complètement enfouis dans le fond marin.

Cependant, de telles mesures auraient été très coûteuses pour les plus de 1 000 kilomètres de pipelines de Nord Stream. Les structures reposent directement sur le fond marin ou, lorsqu'il n'est pas suffisamment stable ou de niveau, sur un lit de gravier. Ils ne sont posés sous le sol qu'à l'endroit où ils courent le plus près du rivage. Les canalisations sont protégées par leurs parois en acier de 2,7 à 4,1 centimètres d'épaisseur et une enveloppe en béton jusqu'à 11 centimètres d'épaisseur, qui sert également de lestage supplémentaire ; sans le béton, le pipeline serait tout simplement trop léger et flotterait.

Même la possibilité d'une explosion à proximité des pipelines a été prise en compte dans la planification de Nord Stream. D'innombrables bombes de la Seconde Guerre mondiale reposent encore aujourd'hui dans la mer Baltique. Les experts ont donc dégagé une bande de 50 mètres de large le long du pipeline. Mais les courants pourraient également transporter des munitions près de la route, prévient l'évaluation des risques de Nord Stream. Ainsi, selon l'exploitant, les canalisations ont été conçues pour résister sans fuite à un souffle de deux tonnes d'explosifs situé à 12 mètres de la canalisation.

Malgré ces précautions, quelque chose a percé le pipeline Nord Stream, bien qu'il soit difficile d'estimer l'étendue des dégâts actuels. Il est vrai que des analyses informatiques peuvent être utilisées pour calculer précisément l'état du pipeline. Mais pour cela, il faut savoir assez précisément à quelles forces le matériau a été soumis. Jusqu'à présent, les indications - par exemple, la taille de la fuite de gaz - suggèrent que les tuyaux massifs sont très gravement endommagés, voire complètement sectionnés. L'ampleur de la destruction déterminera comment le pipeline doit être réparé. La plupart des pipelines construits aujourd'hui ont une "stratégie de réparation" spécialement conçue en cas de dommage : chez Nord Stream, cette stratégie comprend cinq scénarios différents de gravité variable, dont une rupture complète du pipeline, selon les opérateurs.

Si de grosses charges explosives ont effectivement endommagé le pipeline, comme le soupçonnent les responsables de la sécurité, des segments plus longs du pipeline devront probablement être remplacés par sections. Cette réparation, connue sous le nom de « tie-in », peut se faire de plusieurs manières. Dans certains cas, on insère le nouveau segment de tuyau non endommagé au-dessus de la surface de l'eau. Ce fut le cas, par exemple, lorsqu'une ancre a complètement sectionné une ligne du système de pipeline transméditerranéen et gravement endommagé une seconde en 2008. Le pipeline était à une profondeur d'environ 70 mètres, similaire à la profondeur d'une section de Nord Ruisseau près de l'île danoise de Bornholm. En raison de la faible profondeur de l'eau, les extrémités endommagées du pipeline ont été soulevées au-dessus de la surface de l'eau à l'aide de navires spéciaux. Un nouveau segment a ensuite été installé et les joints aux deux extrémités ont été soudés. C'est aussi ainsi que l'équipe d'un navire spécial a rejoint les différents segments de Nord Stream 2 en 2019.

Cependant, il est également possible de joindre les extrémités des segments de pipeline directement sous l'eau - une technique qui a été utilisée pour Nord Stream 1. Cela consiste à amener les extrémités du pipeline dans une chambre hyperbare spéciale et à les souder ensemble, un processus connu sous le nom de "hyperbaric". rattachement." Cette technique a déjà été testée à Nord Stream, par exemple en 2011, pour connecter les différentes sections du premier pipeline, chacune posée par un navire spécial différent.

Il existe également d'autres manières, un peu moins complexes, de coupler étroitement les extrémités de tuyau séparées sans les souder ensemble. On peut les joindre à l'aide de brides spéciales, un peu comme des tuyaux ordinaires. De tels composants sont disponibles dans le commerce et peuvent être installés soit par des plongeurs, soit par des véhicules sous-marins télécommandés. Par exemple, lors de la réparation du pipeline de Kvitebjørn, qui se trouvait sous 210 mètres d'eau, la compagnie pétrolière nationale norvégienne Statoil a découpé une section d'environ 25 mètres de long autour de la zone endommagée, puis a fixé le nouveau segment à l'aide de manchons spéciaux. Une fois ceux-ci glissés sur les extrémités du tuyau, l'hydraulique est utilisée pour sceller hermétiquement le joint.

Une fois la canalisation elle-même réparée, il est nécessaire de pomper l'eau qui a pénétré dans le tube, de sécher l'intérieur avec un courant d'air et, si nécessaire, de renouveler la protection contre la corrosion. Chez Nord Stream, il s'agit d'un revêtement plastique et d'anodes dites sacrificielles, en zinc et en aluminium, qui empêchent la corrosion électrochimique.

La technologie qui sera effectivement utilisée pour réparer le Nord Stream dépend de divers facteurs, notamment l'étendue des dégâts et, surtout, le type d'équipement disponible. Par exemple, un facteur clé dans la réparation du système de pipeline transméditerranéen au-dessus de la surface de l'eau était qu'un navire spécialisé approprié se trouvait dans la région. La rapidité avec laquelle les navires spécialisés, l'équipement et les experts sont disponibles aide à déterminer combien de temps il faut pour réparer les pipelines. Après tout, Nord Stream a accès pour son propre compte à un pool d'équipements de réparation partagé par plusieurs sociétés pipelinières. L'étendue des dommages, la profondeur de l'eau et les conditions sur le site des dommages influencent également le temps qu'il faudra pour que les pipelines soient à nouveau opérationnels. Dans le cas de l'oléoduc de Kvitebjørn, les réparations ont duré cinq mois, tandis que l'oléoduc méditerranéen était de nouveau opérationnel neuf mois après l'accident. Dans le cas de Nord Stream, cela prendra probablement encore plus de temps en raison des circonstances inhabituelles : une grande partie de la cause des dommages reste inconnue.

Il s'agit d'un article d'opinion et d'analyse, et les opinions exprimées par l'auteur ou les auteurs ne sont pas nécessairement celles de Scientific American.

Cet article a paru à l'origine dans Spektrum der Wissenschaft et a été reproduit avec permission.

*Note de l'éditeur (21/10/22) : Cette phrase a été révisée après sa publication pour clarifier la description des dommages au pipeline sous-marin.

Lars Fischerest chimiste et travaille comme journaliste et éditeur à Spektrum der Wissenschaft.

Katharine Sanderson et le magazine Nature

Lena Groeger et ProPublica

Sasha Warren