Évaluation de l’intégrité des pipelines remplis d’azote avec des outils ILI

Aperçu du projet Acren : l’outil ILI fonctionne dans l’azote

Un projet récent que nous avons soutenu souligne certains des défis liés à l’utilisation d’outils ILI avec de l’azote.

Il y a plusieurs années, une grande entreprise énergétique mondiale s’est tournée vers nous pour nous aider à concevoir, planifier et exécuter le remplacement du produit et l’emballage de l’azote d’un pipeline — son époque où l’on transportait un seul produit raffiné de grande valeur était révolue.

Plus récemment, ils sont revenus vers nous avec une nouvelle mission : aider à faire passer des pigs à écartement et des outils combinés ILI à travers les multiples segments de la ligne immobilisée de 450 milles en préparation de son retour en service.

Planification et exécution coordonnées

L’équipe d’intégrité et de conception d’Acren a travaillé en étroite collaboration avec le gestionnaire de projet et l’ingénieur de projet de l’entreprise pour synthétiser les exigences des parties prenantes de la direction, de la technique et des opérations, et pour élaborer un plan d’exécution qui a donné à la direction de l’entreprise la confiance que le projet pouvait être mené à bien en toute sécurité.

L’équipe a initialement proposé un plan pour faire fonctionner plusieurs cochons simultanément afin de minimiser les coûts d’azote et la durée du projet. Cependant, les contraintes de personnel et les préoccupations liées aux risques ont motivé le plan final de faire fonctionner un cochon à la fois.

Modélisation en ingénierie pour un pigging sûr et contrôlé

Au cours du processus de planification, les ingénieurs d’Acuren ont construit un modèle hydraulique numérique pour calculer les débits et pressions d’azote nécessaires au fonctionnement réussi des cochons. Plusieurs itérations de planification, modélisation et validation ont été nécessaires pour satisfaire les parties prenantes de l’opérateur et des fournisseurs ILI.

Le modèle permettait à l’équipe d’optimiser les emplacements d’injection et de libération d’azote, de planifier les opérations d’injection et de libération, et de vérifier que les pressions et les vitesses pig pouvaient être maintenues dans des plages acceptables pour l’inspection de chaque segment.

Développement des procédures et soutien opérationnel

En plus du plan d’exécution, l’équipe d’Acren a travaillé avec le personnel local des opérations et le fournisseur ILI pour élaborer des procédures de travail détaillées et des plans d’installation. Celles-ci ont guidé l’équipe étape par étape à travers chacune des courses de cochons de jauge et d’outils ILI.

Après chaque opération, nous avons aidé à recueillir les leçons tirées et mis à jour les procédures suivantes en conséquence, permettant à l’équipe d’améliorer la performance au fur et à mesure de l’avancement du projet.

Pendant que les opérations de l’ILI étaient en cours, l’équipe d’Acren était sur place, soutenant le chef de projet de l’entreprise en suivant l’achèvement des procédures et en surveillant les conditions d’exploitation. En analysant les taux d’injection et de libération d’azote, les pressions de conduite, ainsi que la localisation et la vitesse des cochons, nous avons contribué à fournir les informations nécessaires pour assurer la sécurité et le succès opérationnel.

Problème #1 : Usure du gobelet de conduite et stalle de cochons

Un de ces problèmes est survenu lorsque les ventouses d’entraînement d’un outil ILI se sont usées en cours de la première série de Smart Pig. Les coupes usées permettaient à l’azote de contourner le cochon, qui s’est arrêté dans la ligne.

Après que l’équipe ait réussi à souffler une section de conduite et coupé et remplacé le tuyau contenant l’outil ILI, l’équipe d’Acren a aidé à diagnostiquer la cause et à concevoir une solution.

La cause profonde était une combinaison de grain fin abrasif dans la conduite et de l’absence de liquide lubrifiant, ce qui augmentait l’usure des ventouses d’entraînement. La solution a été d’utiliser des coupelles d’entraînement avec des inserts métalliques protégeant le polymère et maintenant une étanchéité efficace.

Problème #2 : Excursions de vitesse dans un tuyau mural plus mince

Un deuxième problème a entraîné des excursions rapides qui ont rendu l’une des premières courses inacceptable.

La plupart des pipelines conçus pour le service liquide contiennent une variété d’épaisseurs de paroi. Il faut plus de pression pour faire passer un pig dans un tuyau plus épais, donc l’outil ralentit ou cale jusqu’à ce que la pression augmente. Lorsque l’outil sort de la lourde section du mur pour en faire une plus mince, il peut accélérer rapidement, ce qui entraîne une vitesse excessive.

Dans un cas, l’outil a atteint des vitesses « de niveau autoroute ».

La méthode originale consistait à réduire l’injection d’azote en amont tout en libérant plus d’azote en aval, ce qui créait une poussée plus faible devant le cochon lorsqu’il sortait de la section du mur lourd.

Pour les futures sorties, l’équipe a inversé cette approche — maintenant une pression constante en amont tout en augmentant la pression derrière le cochon seulement au besoin. Cela créait un effet de « ressort plus fort », aidant le cochon à maintenir un profil de vitesse acceptable tout au long de la course.

Résultat du projet

Malgré deux rediffusions obligatoires, le projet a finalement été un succès. Avec Acuren dans l’équipe, le client a fait fonctionner en toute sécurité et avec succès cinq pigs de calibre et cinq outils combinés ILI dans l’azote dans la conduite liquide inactive.

Ces inspections ont fourni à l’opérateur des données précieuses sur l’état pour soutenir la réactivation sécuritaire du pipeline.

Qu’est-ce qui différencie l’utilisation d’outils ILI dans de l’azote?

L’utilisation d’outils ILI dans l’azote présente plusieurs défis opérationnels qui diffèrent de l’expérience en conduite liquide. Trois principales différences incluent :

• Compressibilité des gaz et gestion de la pression : Les liquides fournissent une forte force de poussée et de freinage (« ressort ») pour les outils ILI. Les gaz sont très compressibles et moins réactifs, ce qui peut entraîner des blocages d’outils suivis d’accélérations incontrôlées, menant souvent à des inspections infructueuses.
• Profil de risque des défaillances de ligne : Les libérations de gaz se comportent différemment des liquides. Les défaillances de gaz sous pression peuvent causer des déchirures plus longues dans les tuyaux et présenter des risques accrus pour la sécurité, surtout dans les zones peuplées ou sensibles à l’environnement.
• Augmentation de l’abrasion des outils : L’azote n’a pas l’effet lubrifiant du produit liquide. Elle assèche aussi les polymères et accélère l’usure, surtout en présence de gravier. Les composants de l’outil doivent être conçus en conséquence.

Travailler avec l’azote

• Choisissez des technologies ILI pouvant fonctionner dans un environnement gazeux, ou prévoyez de faire fonctionner les outils dans une limace d’eau ou un produit liquide. Les outils ultrasonores nécessitent un couplant liquide pour fonctionner, tandis que les outils à fuite de flux magnétique et les outils à transducteur acoustique électromagnétique fonctionnent bien en gaz.
• Assurez-vous que le fournisseur d’outils conçoit l’entraînement de l’outil et les autres ventouses pour s’adapter aux conditions du pipeline. Cela peut inclure l’utilisation d’inserts en acier dans le polymère, ainsi que des polymères compatibles avec une exposition prolongée à l’azote.
• Si disponible, utilisez des outils qui ont un contrôle de vitesse; Ils peuvent automatiquement permettre à un peu de gaz de contourner l’outil et de le ralentir si nécessaire. Cela peut aider à éviter les excursions et rediffusions inacceptables.
• L’azote est maintenu à environ -330 degrés F. Il faut le réchauffer avant d’être rejeté dans le pipeline, car ce genre de froid (juste un peu plus froid que la péninsule supérieure du Michigan en hiver!) peut fragiliser l’acier des pipelines. Pour de nombreux employés de pipelines, travailler près de l’azote liquide est une situation inconnue pour laquelle une formation, de bonnes procédures et des pratiques sécuritaires sont nécessaires.
• La libération de l’azote comporte plusieurs considérations. Des vannes de contrôle manuelles temporaires (en continu) sont généralement utilisées plutôt que des vannes automatisées, et des permis et une filtration peuvent être nécessaires – ou influencer le choix d’un lieu de libération plutôt qu’un autre.
• Les considérations de sécurité sur le site incluent la présence d’un pare-pare-vent à l’endroit de largage pour mieux comprendre la dispersion de la N2. Ce n’est généralement pas un problème – le gaz se dissipe même dans une brise légère – mais il peut se déposer dans les zones basses s’il y a peu ou pas de vent. Des moniteurs de gaz aux deux extrémités avertissent s’il y a des gaz dangereux ou si le taux d’oxygène est bas.
• Pour offrir une exécution d’outils fluide et sans problème, il est important de considérer la tension entre deux priorités :
  • (1) Une pression plus élevée dans la ligne maintiendra l’outil à un rythme plus stable grâce au « ressort plus rigide » devant et derrière; Il traversera les contraintes plus facilement avec des blocages et des surtensions à faible amplitude.
  • (2) D’un autre côté, il y a des risques d’avoir une pression trop élevée – y compris des fuites et des ruptures dans la conduite. Travaillez avec votre fournisseur d’inspection en ligne et les parties prenantes internes pour choisir les plages de pression admissibles pour les parcours.
• Il peut y avoir des liquides dans des zones basses d’une conduite purgée; Assurez-vous que l’outil que vous choisissez peut gérer les liquides tout en fournissant de bonnes données. Avoir un moyen de gérer les liquides au point de réception de l’outil, comme un camion à vide, et au point de libération d’azote, comme un réservoir de fracturation. Préparez-vous aux limaces de liquide qui pourraient passer à l’extrémité recevrice, ainsi qu’aux vapeurs de produits qui sortent avec le N2.

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