Sur les camions, drones et avions, 10 technologies prometteuses pour détecter rapidement et à moindre coût les fuites de gaz naturel se sont affrontées dans le Mobile Monitoring Challenge, la première évaluation indépendante des détecteurs de fuites de gaz mobiles sur les sites de puits. Les organisateurs du concours, la Natural Gas Initiative de l'Université de Stanford et l'Environmental Defence Fund, décrivent les résultats dans une étude publiée le 10 septembre dans Élémenta par University of California Press.

Bien que présenté comme un « défi, " les organisateurs n'avaient pas l'intention de déclarer vainqueur, les technologies se concentrant sur différents aspects de la détection des fuites, comme l'emplacement exact ou la taille de la fuite. Alors que les technologies sont encore en développement, globalement, ils ont tous trouvé des fuites de gaz assez bien.

Fuites dans la production, le traitement et le transport du gaz naturel émettent du méthane, principal constituant du gaz naturel, dans l'atmosphère. Un gaz à effet de serre, le méthane est 36 fois plus puissant que le dioxyde de carbone. En 2016, l'Environmental Protection Agency des États-Unis a décidé de réduire les émissions de méthane dans l'industrie du gaz naturel, qui a stimulé le développement plus rapide, technologies de détection moins coûteuses. À la fin du mois dernier, cependant, l'EPA a décidé d'annuler ces réglementations sur le méthane.

« Les technologies sont généralement efficaces pour détecter les fuites, et peut servir de première ligne de défense, " a déclaré Adam Brandt, professeur agrégé d'ingénierie des ressources énergétiques et auteur principal de l'étude. « Les opérateurs de systèmes de gaz voudront souvent confirmer les fuites avec des systèmes d'imagerie optique des gaz conventionnels, mais ces technologies mobiles vous indiquent généralement où rechercher les fuites très rapidement."

Une équipe de deux personnes utilisant un système d'imagerie conventionnel peut visiter quatre à six plateformes de forage par jour. Toutes les technologies mobiles sont considérablement plus rapides que cela, bien que leurs vitesses varient beaucoup. Les systèmes basés sur des avions fonctionnent plus rapidement que les camions, qui sont plus rapides que les drones. Parce que le temps de travail est une grande partie du coût de détection, accélérer la détection permet aux sociétés pétrolières et gazières de trouver plus de fuites tout en dépensant moins d'argent.

Résultats

Dans le cadre du Mobile Monitoring Challenge, neuf sociétés et une équipe de recherche universitaire ont participé l'année dernière à des installations d'essais contrôlées à Fort Collins, Colorado, et près de Sacramento, Californie. Toutes les technologies étaient efficaces pour détecter les fuites. Huit des neuf fuites détectées correctement 75 pour cent du temps. (Une technologie n'avait pas suffisamment de vols pour être incluse dans le résumé de l'étude.) Cinq des neuf systèmes ont détecté 90 pour cent ou plus des fuites, y compris les émissions minuscules d'un pied cube de gaz par heure.

Cependant, la plupart des systèmes testés doivent améliorer leur capacité à quantifier la taille des fuites. Aussi, les technologies variaient dans leur capacité à détecter l'emplacement précis des fuites, bien que ce soit souvent à dessein.

Par exemple, le système basé sur un drone d'une startup a détecté 100 pour cent des fuites et n'a eu aucun faux positif. Plus loin, il a identifié avec précision la pièce d'équipement qui fuyait, plutôt que la simple plate-forme de puits, 84 % du temps. Cependant, lors de la quantification de la taille des fuites, les estimations du système étaient relativement proches seulement 36 pour cent du temps. Pour les huit autres systèmes, par la même mesure relativement stricte, la précision de la quantification variait de 18 à 53 pour cent.

"Ce n'est que la première étape pour démontrer que ces technologies pourraient aider à réduire les émissions à un niveau équivalent aux approches existantes, " a déclaré Brandt. " Les tests ont été effectués au printemps 2018, et je suis sûr que la plupart, sinon la totalité, de ces technologies ont été améliorées depuis lors."

De nouvelles avancées pourraient être compromises, toutefois.

« La récente annonce de l'EPA des États-Unis concernant l'annulation de la réglementation sur le méthane n'est pas seulement mauvaise pour l'environnement, mais prive également les communautés pétrolières et gazières de revenus élevés, emplois locaux que ces entreprises technologiques innovantes pourraient créer. Faire reculer la réglementation pourrait étouffer le développement de ces technologies, " a déclaré Arvind Ravikumar, auteur principal de l'étude. Ravikumar était chercheur postdoctoral à Stanford au moment du projet et est maintenant professeur adjoint à l'Université des sciences et technologies de Harrisburg.

Une évaluation comme celle-ci peut aider les régulateurs à mieux comprendre ces systèmes et ouvrir la voie à une adoption à grande échelle à des fins de conformité, les chercheurs ont dit. L'étude a examiné la recherche de fuites au niveau des équipements de production qui peuvent être trouvées dans un champ de gaz, pas sur la recherche de fuites souterraines qui pourraient se produire dans les canalisations des villes.

Des conceptions pour différentes utilisations

Le Mobile Monitoring Challenge n'était pas une compétition face à face car les technologies testées sont conçues pour accomplir différentes choses.

« Aucune technologie unique ne peut répondre à toutes les exigences de détection et de quantification des fuites tout au long de la chaîne d'approvisionnement en gaz naturel, " A déclaré Ravikumar. " La clé du déploiement à grande échelle est de faire correspondre la force de chaque technologie, comme la vitesse, précision et coût, avec la bonne application de détection de fuites. Ce qui fonctionne pour une installation de traitement complexe peut ne pas fonctionner pour les pipelines de transport longue distance. »

Les systèmes de certains participants se concentrent sur l'identification des fuites uniquement comme provenant d'un groupe d'équipements, qui pourrait inclure une tête de puits, un séparateur et un réservoir, par exemple. Dans ces cas, les opérateurs utiliseraient des systèmes d'imagerie optique des gaz ou une technologie similaire pour identifier la source spécifique de la fuite avant d'entreprendre les réparations.

De la même manière, deux des technologies testées sont conçues pour détecter rapidement les grosses fuites, plutôt que toutes les fuites. Plus de la moitié du méthane perdu dans la production et le traitement du gaz naturel provient de seulement 5 % des fuites. Trouver et réparer ces « super-émetteurs » est essentiel pour réduire les émissions de méthane.

Même sans réglementation stricte, les sociétés de gaz naturel pourraient réduire volontairement leurs émissions. Des détecteurs bon marché combinés à une utilisation ciblée de systèmes d'imagerie optique des gaz pourraient se rentabiliser en réduisant les pertes de produits de l'entreprise. Cela est particulièrement vrai dans les régions du monde où les prix du gaz naturel sont plus élevés qu'en Amérique du Nord.