Une étude révèle que l’humidité du sol joue le rôle le plus important dans la propagation souterraine du gaz naturel s’échappant des pipelines

La teneur en humidité du sol est le principal facteur qui contrôle jusqu’où et à quelle concentration le gaz naturel se propage à partir d’un pipeline qui fuit sous terre, selon une nouvelle étude.

Les exploitants de pipelines doivent tenir compte de la façon dont la quantité d’eau trouvée dans le sol environnant affecte le mouvement du gaz lorsqu’ils tentent de déterminer les dangers potentiels posés par une fuite de pipeline, a déclaré Kathleen M. Smits de SMU, qui a dirigé l’étude récemment publiée dans la revue Elementa qui a examiné le sol. propriétés de 77 endroits à travers le pays où une fuite de gaz s’était produite.

« Nous n’avons pas besoin de chercher plus loin que Dallas ou Georgetown, au Texas, pour voir où les fuites de pipelines souterrains peuvent avoir des conséquences catastrophiques », a déclaré Smits, titulaire de la chaire de génie civil et environnemental de la SMU Lyle School of Engineering et professeur Solomon pour Développement mondial. « Nous constatons souvent que de tels incidents sont le résultat d’un manque de protocoles clairs pour détecter les fuites ou évaluer les dommages. C’est pourquoi il convient de se concentrer davantage sur l’importance des facteurs environnementaux tels que l’humidité du sol et sur la manière de les prendre en compte correctement en cas de fuite. scénarios. »

En général, l’équipe, co-dirigée par Younki Cho, chercheur à l’Institut de l’énergie de l’Université de l’État du Colorado, a découvert que le gaz méthane qui s’échappe d’un pipeline ne se propage pas aussi loin lorsque la teneur en humidité du sol augmente. Cela se traduit par une concentration plus élevée de gaz méthane à proximité du site de la fuite dans un sol plus humide, a révélé l’étude.

L’inverse était vrai avec un sol plus sec.

Mais Smits a souligné que le simple fait de savoir à quel point le sol est humide au moment de la fuite ne suffit pas pour tirer des conclusions sur l’impact de la teneur en humidité du sol sur le mouvement des gaz. L’humidité du sol – ou son absence – au moment de la fuite déclenche différents comportements complexes dans le sol lorsque le gaz méthane s’infiltre dans les mêmes espaces que l’eau et l’oxygène dans les pores du sol. La teneur en humidité du sol peut également changer au fil du temps en raison des conditions météorologiques et d’autres facteurs tels que les niveaux saisonniers de la nappe phréatique.

« Vous devez comprendre comment l’humidité contrôle à la fois le mouvement et la concentration », a déclaré Smits. « C’est quelque chose que nous pouvons aider [pipeline owners] pour aller de l’avant dans la résolution des incidents de fuite. »

L’équipe de recherche a examiné plus de 300 échantillons de sol provenant de sites de fuite à travers le pays. Les échantillons, qui ont été prélevés au moment de la fuite et à nouveau après la réparation de la fuite, ont été pesés lorsqu’ils étaient humides. Ils ont également été pesés une deuxième fois après avoir été séchés dans une étuve.

« La différence entre les poids sec et humide, liée à la connaissance du volume de l’échantillon de sol, nous a permis de calculer l’humidité du sol », a expliqué Smits.

D’autres qualités du sol comme sa texture et sa perméabilité ont également été examinées par l’équipe, mais n’ont pas démontré autant d’impact sur la façon dont le gaz naturel se déplaçait sous le sol.

Les sondages à pied sont plus efficaces pour détecter les fuites de pipeline que la détection mobile dans certaines circonstances

Dans une autre étude visant à améliorer la détection des fuites de gaz, Smits et des chercheurs de l’Institut de l’énergie du CSU ont découvert qu’il existe des cas où l’utilisation d’une unité de détection mobile depuis l’avant ou le toit d’une voiture n’est pas aussi efficace que les déambulateurs portant un instrument de détection portable.

Dans une enquête mobile, l’unité de détection mesure les niveaux élevés de méthane dans l’air pendant que la voiture roule. Une vitesse de déplacement ou une vitesse du vent plus élevée à l’extérieur de la voiture réduisait la probabilité de détection de fuite par rapport à une patrouille à pied.

« Par exemple, si vous venez d’isoler la vitesse de déplacement – en comparant une personne marchant à 2 à 3 miles par heure à une voiture roulant à une vitesse lente de 20 à 30 mph – la probabilité de détecter une fuite passe de 85% pour un enquête à pied à 25 % pour une voiture », a déclaré Smits.

L’étude, publiée dans la revue Pollution environnementaleont montré que la stabilité atmosphérique avait également un effet sur les levés mobiles.

La stabilité atmosphérique détermine essentiellement si l’air va monter, descendre ou ne rien faire. L’air chaud et moins dense monte (instable), tandis que l’air plus frais et plus dense descend (stable). L’air restant à la même altitude est considéré comme neutre.

Les chercheurs ont découvert que les relevés mobiles menés à des vitesses comprises entre 2 et 11 milles à l’heure devenaient progressivement moins efficaces (de 85 % à 60 %) pour trouver une fuite à mesure que la stabilité atmosphérique passait de conditions extrêmement instables à extrêmement stables. Les enquêtes à pied menées dans ces mêmes conditions n’ont pas reflété la variabilité.

« Les enquêtes à pied trouvent de loin le plus de fuites, mais elles demandent beaucoup de travail et coûtent beaucoup d’argent », a noté Smits. « Cette étude montre que si les opérateurs veulent utiliser une autre méthode telle qu’une enquête mobile, ils doivent choisir judicieusement une vitesse d’enquête appropriée dans différentes conditions météorologiques pour obtenir une probabilité de détection équivalente à l’enquête à pied traditionnelle. »

Les résultats pourraient s’appliquer à tout type de pipeline enterré, a déclaré Smits.