La fuite massive de gaz naturel à Aliso Canyon a mis en lumière l'infrastructure de gaz naturel vieillissante de la Californie. Et cinq années de sécheresse extrême ont également fait des ravages sur les pipelines de transport. Le laboratoire national Lawrence Berkeley du département de l'Énergie (Berkeley Lab) a reçu 4,6 millions de dollars de la California Energy Commission pour deux projets visant à améliorer la sécurité et la fiabilité du système de gaz naturel de l'État.

Le premier projet, dirigé par Yingqi Zhang, recevra 3 millions de dollars pour élaborer une approche plus globale de la gestion des risques, basée sur l'intégration de données en temps réel et de modèles scientifiques. Le deuxième projet, dirigé par Jonny Rutqvist, recevra 1,6 million de dollars pour développer une nouvelle méthodologie 3-D pour identifier et surveiller les zones à haut risque de déformation du sol causée par l'affaissement des terres.

« Les puits de gaz naturel et les pipelines de Californie sont confrontés à des risques qui pourraient causer des dommages potentiels ou des événements catastrophiques, " dit Zhang, un hydrogéologue. « Il y a un besoin urgent d'un système de gestion des risques qui soit complet, robuste, et fiable et qui facilitera la détection précoce des dommages et la prévention des fuites."

Zhang et Rutqvist sont tous deux des scientifiques du domaine des sciences de la Terre et de l'environnement du Berkeley Lab. Zhang dirigera une équipe multidisciplinaire de scientifiques qui développera et démontrera un système visant à aider les exploitants d'installations et les gestionnaires de risques à caractériser, maquette, et gérer la sécurité et l'intégrité de l'infrastructure souterraine de stockage de gaz naturel.

Des modèles scientifiques pour gérer le risque

La Californie possède 14 installations de stockage souterrain dans 12 champs d'une capacité de 385 milliards de pieds cubes de gaz naturel. Il y a environ 350 puits actifs dans ces champs, dont beaucoup sont actuellement utilisés pour le gaz naturel mais ont été conçus pour la production de pétrole et de gaz et construits avant 1970. En plus des fuites par les puits, tremblements de terre, glissements de terrain, et la fracturation de la roche de couverture pourrait également causer des dommages potentiels aux installations de stockage de gaz naturel et des fuites de gaz naturel.

"La façon dont ces puits ont été construits il y a des décennies n'est peut-être pas adaptée aux normes d'aujourd'hui, ", a déclaré Zhang. "Les contraintes qu'ils rencontrent aujourd'hui lorsqu'ils sont utilisés pour l'injection et le retrait de gaz naturel n'ont pas été pris en compte lors du processus de conception d'origine du puits."

Le système de Zhang - surnommé le système intégré de gestion des risques et d'aide à la décision (IRMDSS) - fusionnera des technologies de surveillance avancées avec des modèles scientifiques pour évaluer en continu les risques et fournir une détection précoce des fuites. Il identifiera également les menaces potentielles pour le système, assister les exploitants d'installations dans la gestion des données et l'analyse des tendances, et éventuellement les aider à évaluer les options visant à prévenir les fuites ou à atténuer les risques.

En d'autres termes, L'IRMDSS sera conçu pour permettre aux opérateurs d'être plus proactifs dans la prise de mesures préventives en amont, au lieu de résoudre un problème après qu'il se soit produit. « Par rapport aux méthodes actuelles d'analyse des risques, L'IRMDSS fournit une analyse plus quantitative, analyse prospective avec des technologies avancées, ", a-t-elle déclaré. "Nous prévoyons d'incorporer des données en temps réel pour mettre à jour notre modèle et mettre à jour nos prévisions."

En tant que partenaire officiel du projet, le service public de Southern California Gas travaillera avec l'équipe pour tester et démontrer l'IRMDSS dans l'une de ses installations souterraines de stockage de gaz naturel.

Comment la sécheresse a conduit à la déformation du sol

Pour aggraver les choses pour les pipelines vieillissants de l'État, la sécheresse extrême a entraîné une forte augmentation du pompage des eaux souterraines, ce qui à son tour a entraîné des taux d'affaissement sans précédent. Pacific Gas and Electric Company (PG&E) a déclaré qu'environ 50 milles de ses gazoducs pourraient être touchés par le naufrage des terres.

La Californie importe actuellement environ 90 pour cent de son gaz naturel, et le changement climatique ne devrait qu'accroître la dépendance de l'État vis-à-vis des eaux souterraines. « Une compréhension et une évaluation fondamentales des impacts possibles sur les lignes de transport de gaz naturel sont essentielles pour l'évaluation et la surveillance des risques, " a déclaré Rutqvist.

Berkeley Lab et InfraTerra Inc., en collaboration avec le Jet Propulsion Laboratory, PG&E, et Ressources naturelles Canada, développera une nouvelle méthodologie qui combine à grande échelle, levés de télédétection de pointe liés à une modélisation avancée et à une analyse inverse de la déformation du sol. Une avancée clé de cette technologie est de prendre en compte les déformations du sol en 3D et leur impact sur les pipelines, comprenant à la fois les composantes horizontales (latérales) et verticales de la déformation de la surface.

Les cartes de déformation de surface seront intégrées aux données géologiques, hydrologique, et des données d'ingénierie sur l'infrastructure du gaz naturel à l'aide d'un système d'information géographique (SIG).

"Nous allons combiner toutes ces analyses et essayer de proposer une méthodologie prédictive pour prévoir le risque pour l'infrastructure de gaz naturel posé par les futurs scénarios d'affaissement liés à la sécheresse, " a déclaré Rutqvist.

Les deux projets non seulement réduiront les coûts et fourniront une plus grande fiabilité du système de gaz naturel, mais réduiront également les fuites de méthane et ainsi réduiront les émissions de gaz à effet de serre et protégeront la santé publique.

"Notre équipe possède une grande expertise dans la technologie de surveillance avancée et la modélisation, " a déclaré Zhang. " C'est très excitant que nous puissions utiliser nos connaissances pour résoudre un problème réel. Nous nous attendons à ce que l'application de notre système réduise les coûts d'atténuation et évite les perturbations de notre approvisionnement énergétique. »