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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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In the oil and gas and chemical industries, fixed gas detection design is crucial to managing fire, toxic and explosive hazards. More and more often requested by authorities and operators, gas mapping objectives are to optimize the number and location of gas detectors and justify their efficiency. This article describes a methodology developed by TechnipFMC based on Quantitative Risk Assessment (QRA). The probabilistic approach is extended to gas detection to assess efficiency and optimize a gas detection layout.
Auteur(s)
-
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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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
Quantitative Risk Assessment | Leak detection | Gas mapping | Scenario
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Glossaire
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5. Conclusion
Afin de faciliter l’explication de la méthode, les exemples présentés dans cet article ont volontairement été simplifiés au maximum. Cette méthode a été testée et appliquée sur des projets d’ingénierie de TechnipFMC grâce à un outil spécifiquement développé en interne.
La méthode développée par TechnipFMC a l’avantage de calculer des performances de détection tenant compte d’une liste exhaustive et adaptable de scénarios de fuite avec, pour chacun d’eux, des modélisations de dispersion qui sont pondérées par les probabilités d’occurrence associées. Elle propose également des comparaisons de performance pour différentes positions de détecteurs, ainsi que des implantations optimales de détecteurs vis-à-vis de la performance globale de la détection.
Elle souffre cependant des mêmes limitations qu’une analyse de risque quantifiée : les résultats requièrent des données d’entrées très détaillées qu’il faut renseigner et fiabiliser (base de données de probabilités d’occurrence de fuite, conditions météorologiques associées à la rose des vents, localisation des points de fuite…). Indépendamment de la méthode d’étude d’implantation de détecteurs de gaz, la pertinence et les limites du modèle de dispersion utilisé influera également directement sur les résultats finaux.
Il n’existe pas à l’heure actuelle d’uniformisation de méthode d’implantation de détecteurs de gaz, chaque société ayant ses propres méthodes, critères d’acceptabilité et outils ; mais dans une optique d’optimisation des coûts et de justification réglementaire, des études d’implantation de détecteurs de gaz seront de plus en plus demandées et développées ; et même si l’approche géographique reste courante dans les études offshore, l’approche par scénario semble mieux répondre à l’objectif de justification demandé à une étude d’implantation de détecteurs de gaz.
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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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