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La seule alternative au gazole pour le transport lourd est le gaz naturel liquéfié (GNL), qui émet moins de bruit et a une empreinte CO2 plus faible que le gazole. Le gaz naturel devrait être transporté par pipeline et par bateau en quantités égales à l'avenir.

Cependant, le GNL, étant un mélange d'hydrocarbures liquéfiés qui est généralement stocké et utilisé à -162 °C, subit un changement de composition pendant le transport. Un long voyage sur lest modifie significativement la composition et la densité des quantités de GNL (Gîte) retenues après l'opération de déchargement. Les liquides comme le méthane, qui sont légers, peuvent s'évaporer. Seules les fractions lourdes propane, butane et éthane resteront après élimination de la teneur en CH4. En conséquence, la masse liquide aura des températures et des densités de saturation relativement élevées, ce qui peut empêcher le pompage en raison des faibles charges d'ampérage induites dans le moteur de la pompe. Le vieillissement de la gîte est un facteur à prendre en compte lors des voyages de longue durée sur lest.

Classification du GNL par densités | Source : Détermination précise de la qualité du GNL déchargé dans les terminaux de réception : une approche innovante par Angel Benito

Par conséquent, la qualité et toutes les propriétés physiques et chimiques associées changent également. Pour cette raison, le GNL est beaucoup plus difficile à examiner métrologiquement que le gaz naturel. De plus, la composition du GNL dans les méthaniers et les réservoirs de stockage évolue généralement au fil du temps par un processus appelé «vieillissement», qui se traduit par l'enrichissement du GNL en composants plus lourds au fil du temps. Il est essentiel que des mesures précises soient prises de la source au moteur afin de permettre l'utilisation à grande échelle du GNL.

Modifications de la composition et des propriétés du GNL dues au vieillissement | Source : Détermination précise de la qualité du GNL déchargé dans les terminaux de réception : une approche innovante par Angel Benito

Nécessité d'une surveillance continue de la densité

• La stratification de la densité provoque un problème d'instabilité dans les réservoirs
• Les changements de densité dus à l'évaporation sur un long trajet entraînent un changement de charge, ce qui rend le pompage inefficace
• La sécurité est gravement compromise si la densité n'est pas étroitement surveillée.

Disposer de la densité du GNL, de l'âge et des informations sur le GCV peut être très utile pour les méthaniers qui se préparent à l'opération de transfert de garde, et constitue un moyen pratique de vérifier le rapport de composition. Dans les réservoirs de GNL FSRU, la surveillance du profil de densité et la fonction de tendance sont des outils utiles pour surveiller le processus d'évaporation et les profils de densité et de température dans les réservoirs afin de prévenir les accidents de retournement.

Les valeurs de densité à utiliser pourraient être l'une des suivantes : (a) systèmes de mesure embarqués ; (b) la densité mesurée par le fournisseur de carburant lors de l'avitaillement en carburant et enregistrée sur BDN ; c) la masse volumique mesurée lors d'une analyse d'essai effectuée dans un laboratoire d'essai de carburant accrédité, le cas échéant.

La surveillance continue de la variation de la densité du GNL pendant la mesure dynamique du débit de GNL donne une bonne indication du changement de la qualité du fluide et donc du début de l'ébullition, qui est connue pour affecter la précision de la mesure.

Les défis de la mesure

Le transfert de la garde du GNL est basé sur les mesures énergétiques du GNL transféré. L'énergie est déterminée par le volume, la densité et le pouvoir calorifique supérieur du GNL. Le volume des réservoirs des navires est mesuré à l'aide d'un jaugeage du niveau des réservoirs. Cette méthode est actuellement la seule procédure établie pour mesurer le volume de GNL transféré.

Canalisations menant au terminal méthanier et au méthanier

L'alternative est l'utilisation de débitmètres, souvent utilisés comme étalons secondaires dans les terminaux GNL. Ces débitmètres sont disponibles dans le commerce, mais peu utilisés à des fins de transactions commerciales, en raison du manque de traçabilité directe à une norme de débit de GNL à cette échelle et de l'absence d'une norme ISO.

Équipement d'échantillonnage de GNL | Source : 360° KAS

Pour les mesures fiscales, les propriétés physiques et chimiques du GNL sont définies par des procédures sophistiquées d'échantillonnage et d'analyse du GNL. Ces processus impliquent plusieurs étapes minutieuses, notamment la collecte d'échantillons, le conditionnement, la vaporisation, l'analyse, la communication de la composition du GNL et, enfin, le calcul des propriétés du GNL et de son contenu énergétique. Cependant, à des fins de surveillance et de contrôle, il peut ne pas être pratique ou rentable d'utiliser un tel équipement. Le développement de capteurs rentables qui peuvent être facilement installés en ligne et fournir une précision de mesure acceptable est nécessaire.

Densimètre GNL en ligne Rheonics

Avec le capteur Rheonics DVP, la densité du GNL est surveillée en continu tant que la partie de détection du tuyau est immergée dans le GNL. Ceci est fait à chaque segment immergé dans les réservoirs ou les canalisations. En connaissant la teneur en N2 avec une certaine précision, l'incertitude de la mesure de la densité est réduite à un niveau bien inférieur à l'incertitude des normes acceptées aujourd'hui. Une mesure précise de la densité est possible quelles que soient les conditions atmosphériques du réservoir ou du pipeline. La haute précision de l'instrument et le logiciel flexible assurent une surveillance continue de la densité et de son changement dans les cas d'ébullition naturelle et forcée et de reliquéfaction.

Rheonics DVP (mesure simultanée de densité et de viscosité ultra-haute précision pour gaz, fluides)

Applications DVP dans les industries du pétrole et du gaz naturel

La haute sensibilité et les capacités de faible densité du DVP le rendent idéal pour les mesures dans les installations pétrolières et gazières.

Rheonics SRD (densimètre et viscosimètre en ligne)

Le Rheonics SRD peut être utilisé à toutes les étapes du traitement du gaz naturel, de la production à la liquéfaction, en passant par le stockage et le transport. Il peut également être utilisé dans la production, le raffinage, le stockage et le transport du pétrole, en particulier pour les produits moins visqueux tels que les huiles lubrifiantes légères, le naphta et l'essence.

Rheonics conçoit, fabrique et commercialise des systèmes innovants de détection et de surveillance de fluides. Construits en Suisse, les viscosimètres et densimètres en ligne de Rheonics présentent la sensibilité requise par l'application et la fiabilité nécessaire pour survivre dans un environnement d'exploitation difficile. Résultats stables - même dans des conditions de flux défavorables. Aucun effet de perte de charge ou de débit. Il convient également aux mesures de contrôle de la qualité en laboratoire. Pas besoin de changer un composant ou un paramètre pour mesurer sur toute la plage.