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RÉSUMÉ
Le design d’une détection efficace fixe de gaz dans le secteur de l’oil and gas et de la chimie est un enjeu majeur dans la maîtrise du risque feu, toxique et atex. De plus en plus demandées par les administrations et exploitants, des études d’implantation de détecteurs de gaz ont pour but d’optimiser le nombre et l’emplacement des détecteurs de gaz et d’en justifier l’efficacité. Une méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz développée par TechnipFMC est présentée elle s’inspire de la méthode d’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne (plus connue sous l’acronyme QRA pour Quantitative Risk Assessment) dont elle étend l’approche probabiliste afin d’évaluer l’efficacité et optimiser une implantation de détecteurs de gaz.
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Fabrice MA-PAW-YOUN : Ingénieur HSE Design, référent QRA - TechnipFMC, centre de Lyon, France
INTRODUCTION
La détection fixe de gaz inflammables et toxiques lors de fuites accidentelles joue un rôle crucial dans la prévention des risques d’explosion, de feu et de dispersion de produits toxiques dans les installations pétrolières, pétrochimiques et chimiques.
Cependant, la provision et la localisation des détecteurs de gaz inflammables et toxiques, sur la seule base de standards d’exploitants et/ou des réglementations applicables, conservent tout de même une part empirique et restent dépendantes du retour d’expérience des intervenants sur les installations similaires et des philosophies d’exploitation.
Face à cette partialité, les administrations et les exploitants sont de plus en plus demandeurs d’études d’implantation de détecteurs (étude de « Gas Mapping » pour la détection de gaz), dont le but est d’optimiser le nombre et l’emplacement des détecteurs et de justifier l’efficacité des plans d’implantation des détecteurs.
Il existe à l’heure actuelle plusieurs méthodes d’étude d’implantation de détecteurs de gaz : celle communément appliquée pour les installations offshore considère des nuages de gaz sphériques de dimensions fixes, qu’il faut pouvoir détecter avec un certain pourcentage visé.
Cette méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz est qualifiée de méthode géographique et est notamment reprise par Detect3D et Effigy, qui sont deux logiciels commerciaux disponibles.
Cependant, la méthode géographique modélise la dispersion des nuages par des nuages sphériques théoriques de dimensions fixes qui ne tiennent pas compte des différentes conditions de fuite (taille de fuite, conditions opératoires, produit relâché…) ni des paramètres de dispersion (conditions météorologiques, direction de vent…), ce qui a du mal à être justifié physiquement ; et les résultats qui découlent de cette méthode lorsqu’elle est appliquée à un projet onshore demandent un nombre de détecteurs surdimensionné et économiquement parfois difficilement acceptable pour un investissement en onshore.
La méthode développée par TechnipFMC présentée dans cet article propose une alternative à cette approche géographique en se basant sur une approche par scénario de fuite. Elle s’inspire de la méthode d’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne (plus connue sous son acronyme anglais QRA pour Quantitative Risk Assessment) dont elle étend et adapte les concepts à la détection de nuages inflammables et toxiques.
Pour en faciliter la compréhension, chaque point de méthodologie abordé dans cet article sera illustré par des exemples d’applications simples.
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Méthode d’optimisation de l’implantation des détecteurs
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3. Adaptation de la méthode d’analyse de risque quantifiée à l’implantation de détecteurs de gaz
3.1 Concepts et principes
La méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz proposée consiste à utiliser une méthode d’analyse de risque quantifiée anglo-saxonne, non pas pour déterminer le risque de létalité d’une personne, mais pour déterminer le risque d’avoir un nuage de gaz détectable et le risque d’avoir un nuage détectable mais non détecté dans l’installation étudiée.
HAUT DE PAGE3.2 Définition des scénarios de fuite
Sur le même principe qu’un QRA, on considérera des fuites sur canalisation ou équipement en se restreignant toutefois aux fuites de produits inflammables pour une étude d’implantation de détecteurs de gaz inflammables, ou aux fuites d’un produit toxique spécifique pour une étude d’implantation de détecteurs de gaz du produit en question.
On se fixera également un nombre de différentes tailles de brèche avec un diamètre associé pour les modélisations de conséquence. Cependant, en fonction du but du système de détection, on pourra prendre l’hypothèse d’éliminer certaines tailles de fuite (par exemple ne pas considérer les fuites grandes et très grandes avec l’hypothèse que les déviations de procédé seront de toute façon détectées pour ce genre de fuite).
Une fois ces paramètres fixés, toutes les fuites considérées seront localisées sur chaque équipement et chaque canalisation majeure pour être déclinées en scénarios.
HAUT DE PAGE3.3 Estimation des probabilités d’occurrence
Le calcul des probabilités d’occurrence sera fait sur la même base qu’un QRA, à savoir des probabilités d’occurrence annuelles de fuites estimées à partir de bases de données.
On s’intéressera uniquement aux événements de dispersion (s’enflammant par la suite ou non) ; on exclura donc de l’arbre d’événements tous les événements d’inflammation immédiate.
La direction du vent et les conditions...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - UIJT DE HAAG (P.A.M.), ALE (B.J.M.) - Guideline for quantitative riskassessment : « Purple book » : CPR 18E. - First edition by TNO (the Netherlands organization) (1999/2005).
-
(2) - INTERNATIONAL ASSOCIATION OF OIL & GAS PRODUCERS - * - . – OGP Risk Assessment Data Directory : Report No 434 (March 2010).
-
(3) - IP RESEARCH REPORT - * - . – Ignition probability review, model development and look-up correlations (January 2006).
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
-
Détectabilité des fuites par émission acoustique.
-
Explosimètres. Détecteurs de gaz.
-
Évaluation des probabilités d'inflammation dans les analyses de risques.
-
Évaluation des probabilités d’inflammation – Bases théoriques et approches simplifiées.
-
Pondération des fréquences de fuite dans le cadre des analyses de risques...
ANNEXES
DNV GL Process hazard analysis software – Phast
Insight Numerics Detect3D
Kenexis Effigy
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