Transport international

GENERALITES SUR LE TRANSPORT INTERNATIONALDU GAZ

Cours rdig par Monsieur CAROUGE

1.1.

Intervenant : Monsieur Luc JOIN-LAMBERT

Chef de la Division Oprations et Projets internationauxService Etudes

Direction Production TransportGAZ DE France

Ce document nest diffusable quen accompagnement dune action de formation TRAN.95.4.CARO

TABLE DES MATIERES

QUELQUES ELEMENTS STATISTIQUES........................................................ 1

Le gaz naturel dans le monde.................................................................... 1

CONSOMMATIONS - RESERVES ............................................................1

TRANSPORT DU GAZ ...............................................................................2LES RESEAUX DE GAZODUCS ............................................................................. 3

LE TRANSPORT MARITIME .................................................................................. 5

COMPARAISON ENTRE DIVERS MODES DE TRANSPORTS......................... 5

Le gaz naturel en France.......................................................................................6

LES APPROVISIONNEMENTS .................................................................6

LE RESEAU DE TRANSPORT ...................................................................7

QUELQUES ORIENTATIONS TECHNIQUES................................................ 9

La conception des rseaux de gazoducs:orientations gnrales, tendances ........................................................................9

CONCEPTION GENERALE DES RESEAUX...........................................9

GAZODUCS: CHOIX DES MATERIAUX ..............................................10

STATIONS DE COMPRESSION..............................................................10

La construction des rseaux de gazoducs:orientations gnrales, tendances ......................................................................11

Lexploitation des rseaux de gazoducs:orientations gnrales, tendances.....................................................................11

Le transport maritime sous forme de gaz naturel liqufi ..........................12

LA LIQUEFACTION .................................................................................12

LES NAVIRES METHANIERS.................................................................13

LES CUVES AUTO PORTEUSES ......................................................................... 13

LES CUVES INTEGREES A LA COQUE DU NAVIRE..................................... 13

LES RESERVOIRS TERRESTRES.............................................................14

LES INSTALLATIONS DE REGAZEIFICATION .................................14

Le stockage du gaz naturel................................................................... 14

CONCLUSION...............................................................................................................17

GENERALITES SUR LE TRANSPORT DU GAZ NATUREL 1/17

QUELQUES ELEMENTS STATISTIQUES

Le gaz naturel dans le monde

Pendant longtemps, le gaz naturel a t considr comme un sous-produit duptrole; il tait brl la torche sur de nombreux gisements. Il a commenc treutilis aux Etats-Unis, dans lindustrie dabord, puis pour des usages domestiques ense substituant peu peu au gaz manufactur.

Son dveloppement a ensuite t trs rapide, grce labondance de ses rserves, leur rpartition sensiblement plus quilibre que celle des rserves ptrolires et son excellente qualit pour le consommateur final.

Mais le cot de son transport pse de plus en plus lourd. Jusqu ces derniresannes, les grandes zones productrices concidaient avec les grandes zonesconsommatrices. Ce nest plus le cas aujourdhui: les pays industrialiss occidentauxne disposent que de 11% des rserves prouves de gaz naturel alors quilsreprsentent 49% de la consommation mondiale. Au plan local, ce phnomne serpte; cest notamment le cas en Amrique du Nord avec les dcouvertes des zonesarctiques, dans lex-URSS o lessentiel des ressources se situe maintenant en Sibrie,en Europe de lOuest avec limportance prise par la mer du Nord...

Le transport du gaz sur des distances de plus en plus longues et dans des conditionsde plus en plus svres devient une ncessit imprative pour assurer sondveloppement.

CONSOMMATIONS - RESERVE

En 1993, la consommation de gaz naturel dans le Monde sest leve 2 158 milliardsde m3 contre 1263 en 1975, soit un taux de croissance moyen proche de 3% par an. Cetaux est nettement infrieur au taux moyen constate entre 1950 et 1975: + 7,5% paran. Il est nanmoins suprieur au taux de croissance moyen de lensemble desconsommations nergtiques: + 2,0% par an de 1975 1993. En consquence, la partdu gaz naturel dans la consommation mondiale dnergie continue de crotre; elle estpasse de 10% en 1950 23% en 1993.

Les rserves mondiales de gaz naturel taient estimes, au 1er janvier 1994, 148 200milliards de m3 reprsentant soixante deux annes de production actuelle. Ellescorrespondent, en contenu nergtique, 98% des rserves prouves de ptrole qui,cependant, ne reprsentent quune quarantaine dannes de consommation. Depuisquelques annes, les volumes de gaz dcouverts sont suprieurs aux consommationsdo un accroissement des rserves (sauf en Amrique du Nord et plus rcemmenten Europe Occidentale).

Il faut noter que la recherche actuelle dhydrocarbures soriente vers une explorationdu sous-sol trs profond (plus de 3500 m de profondeur) o seuls les hydrocarburesgazeux peuvent exister, ce qui ne peut quaccentuer la diffrence de tendance entregaz et ptrole.


Actuellement, 39% des rserves mondiales sont situes en ex-URSS o lon trouve lesplus larges accumulations de gaz naturel jamais dcouvertes: neuf des dix-huitgisements supergants du globe. En particulier, Urengoy, avec 7 800 milliards de m3de rserves prouves dpasse lensemble des rserves de lAmrique du Nord etYamburg, 4 800 milliards de m3, approche celles de lEurope Occidentale.

Au-del de ces rserves raisonnablement dmontres, les valuations de ressourcesultimes (rserves prouves + probables + possibles) laissent apparatre un potentieltotal beaucoup plus considrable. La progression de ces ressources sinscrit, elleaussi, sur une trajectoire fortement ascendante au cours des trois dernires dcennies,denviron 100 000 150 000 milliards de m3 en 1960, 275 000 325 000 dans lesestimations les plus rcentes.

Par ailleurs, ces ressources de gaz conventionnel, pourraient sajouter desressources de gaz naturels non conventionnels, dont certaines sont dj exploitablesdans les conditions techniques et conomiques actuelles: grisou de mines de charbon,mthane dissous dans certains aquifres, hydrates de gaz dans les perglisols deszones arctiques, ventuellement mthane magmatique.

Le dveloppement de la demande, entranant la mise en valeur future de cesrserves, saccompagnera dun dveloppement du transport de gaz naturel grandedistance.

TRANSPORT DU GAZ

En 1885, la premire ligne de transport de gaz naturel tait mise en service; ilsagissait dune conduite de diamtre 200 mm et de longueur 135 km entre laPennsylvanie et Buffalo, dans 1Etat de New York. En 1964-65, taient inaugurs lespremiers transports rguliers de gaz naturel liqufi entre lusine de liqufactiondArzew (Algrie) et les terminaux mthaniers de Canvey Island (Royaume-Uni) etdu Havre (France). Il sagit l des deux formes de transport utilises dans lindustriedu gaz naturel: la canalisation pour le gaz ltat gazeux et le navire mthanierpour le gaz ltat liquide.

On peut dire que tout m3 de gaz naturel produit est transport sous lune et/oulautre de ces formes avant consommation. Ce transport a t longtempsinternational. Le commerce international du gaz naturel ne reprsentait que 1% duvolume total produit en 1960. Lloignement croissant des lieux de production et deconsommation a entran une augmentation de ce commerce, le portant 347milliards de m3 soit 16% du gaz naturel -consomm (dont 83 milliards de m3 sousforme de gaz naturel liqufi).

En 1993, les principaux pays exportateurs taient lex-URSS (29% du commerceinternational), le Canada (18%), les Pays-Bas (13%), lAlgrie (10%), lIndonsie (9%)et la Norvge (7%). Les principaux pays importateurs taient lAllemagne (19%), les

1 gisement supergant: plus de 1000 milliards de m3 de gaz rcuprable


Etats-Unis (18%), le Japon (15%), lItalie (10%), la France (9%), la Tchcoslovaquie(4%) et la Belgique (4%).

LES RESEAUX DE GAZODUCS

Hors dEurope Occidentale, les rseaux les plus importants sont concentrs dans lesrgions suivantes:

lAmrique du Nord: lensemble du rseau, historiquement le plus ancien, estextrmement maill et enchevtr; il stend jusque dans les zones arctiques(Alaska);

lex-URSS: ce pays a ralis un effort important pour mettre en valeur sesrserves de gaz; le rseau de transport atteint actuellement plus de 200 000 km.

A titre dexemple de ralisation, le gazoduc Urengoy-Uhzgorod destin lexportation du gaz du gisement durengoy a une longueur de 4 451 km dont 120sont poss sur un sol ternellement gel et un millier dautres dans la toundramarcageuse et la taga. Lartre franchit deux massifs montagneux, lOural et lesCarpates, et quelques huit cents cours deau dont certains sont trs importants, laVolga, le Dniepr, le Don. 2,7 millions de tonnes de tubes dacier de 1420 mm dediamtre ont t assembls grce 2 100 km de soudures. Quarante stations decompression dune puissance totale de 3 000 MW compltent le systme de transport;

lAlgrie: parmi les pays dAfrique, lAlgrie possde un important rseau degazoducs destin principalement vacuer le gaz du gisement dHassi RMel versles usines de liqufaction de la cte mditerranenne ainsi que vers lItalie via laTunisie (systme TransMed);

le Mexique et lArgentine ont dvelopp des systmes de transport importantspour exploiter leurs ressources nationales;

lIran: son rseau de transport est actuellement sous-exploit du fait de la non-application des contrats de vente signs avant la rvolution avec certains paysdEurope Occidentale.

Pour assurer leurs approvisionnements respectifs, les socits gazires europennesen sont arrives tisser des interconnexions entre chacun de leur rseau propre et lesdiffrentes sources de gaz naturel. Lexistence de ces interconnexions etlorganisation concerte des mouvements de gaz, grce des relations troites entreles centres de contrle (dispatching) des diffrents pays, permettent des changeset une assistance mutuelle, et donc garantissent une certaine scuritdapprovisionnement.

Lensemble des principaux ouvrages du rseau de transport terrestre europen (horsrseaux dintrt national seul) a une longueur cumule de plus de 6 000 km. En1993, ce rseau a permis aux pays dEurope Occidentale dimporter 150 milliards dem3 en provenance pour plus de la moiti de pays tiers.


Les principaux ouvrages raliss en Europe Occidentale sont:

les gazoducs de gaz de Groningue qui relient les Pays-Bas lAllemagne et, viala Belgique, la France (Taisnires, prs de Maubeuge),

le gazoduc sous-marin Norpipe qui collecte du gaz de la mer du Nordnorvgienne (zone dEkofisk) vers Emden, en Allemagne. Il se prolonge dunepart en Allemagne, dautre part par le rseau de transport nerlandais puis, pourlalimentation de la Belgique et de la France, par la canalisation Sgo aboutissant la frontire franco-belge Taisnires,

le gazoduc sous-marin Statpipe qui collecte le gaz des gisements du nord de lamer du Nord norvgienne, Statfjord, Heimdal et Gullfaks, vers Ekofisk o ilrejoint le Norpipe,

les gazoducs Megal (Allemagne) et Wag (Autriche) qui assurent ces pays et laFrance lacheminement du gaz de lex-URSS; ils dbutent en Allemagne Waidhaus et en Autriche Baumgarten o ils sont connects au systmetchcoslovaque Transgaz,

le gazoduc Tag (Autriche) qui achemine du gaz de lex-URSS livr Baumgartenet destin lAutriche et lItalie,

le gazoduc TransMed qui transporte le gaz naturel algrien jusquau nord delItalie via les dtroits de Sicile et de Messine,

les deux systmes de transport sous-marins qui relient au Royaume-Uni lesgisements de Frigg (Friggs System) et de la zone de Brent (Flags Line), au nordde la mer du Nord.

Cet ensemble va continuer se dvelopper grce des extensions en cours deralisation ou projetes; les plus importantes sont les suivantes:

en vue de recevoir sur le continent une partie du gaz naturel des gisementsnorvgiens de Troll et Sleipner, le gazoduc sous-marin Zeepipe a t construitentre Sleipner et Zeebrugge (Belgique). Il est oprationnel en 1993; il seraprolong ultrieurement vers le gisement de Troll;

une liaison trans-Manche entre le Royaume-Uni et le continent est envisage.Interconnectant les rseaux britannique et europen, elle permettraitlacheminement de gaz de la mer du Nord (norvgienne ou britannique) vers lecontinent ou dautres gaz (ex-URSS, Algrie,...) vers le Royaume-Uni. Dautrepart, une liaison est en cours de construction entre lIrlande et le Royaume-Unipermettant aux Irlandais laccs dautres sources dapprovisionnement queleurs gisements nationaux;

une nouvelle canalisation, Europipe, accrotra la capacit dexportation de gaznorvgien vers le continent. Son trac suivrait celui du Norpipe et sa mise enservice est prvue en 1996;


une dcision devrait tre prise dans les prochains mois par les autoritsnorvgiennes concernant la ralisation du gazoduc Norfra entre la zonenorvgienne de la mer du Nord et la cte franaise prs de Dunkerque; cegazoduc serait le plus long gazoduc sous-marin du monde (plus de 650 km);

un systme de transport Midal-Stegal vient dtre construit en Allemagne,reliant Emden Ludwigshafen dune part et la frontire germano-tchquedautre part, crant une nouvelle liaison entre les gisements de la mer du Nord etceux de lex-URSS;

les rseaux franais et espagnol sont interconnects depuis 1993 par un gazoductranspyrnen Lacq-Calahorra, permettant lEspagne limportation de gaznorvgien;

le systme TransMed entre lAlgrie et lItalie est en cours de renforcement pourdoubler sa capacit actuelle.

LE TRANSPORT MARITIME

Depuis 1965, le transport maritime du gaz naturel liqufi sest fortement dvelopp.Il reprsente environ 24% du commerce international et 3,8% de la consommationmondiale. Les principales chanes de gaz naturel liqufi intressent deux zonesgographiques distinctes:

le Moyen et lExtrme-Orient avec des liaisons entre, dune part, les zonesproductrices des les de la Sonde (Brunei, Indonsie), dAbu Dhabi, dAustralie etde lAlaska et, dautre part, le Japon, la Core et Taiwan,

la zone mditerranenne et atlantique avec des liaisons entre, dune partlAlgrie et la Libye et, dautre part, des pays consommateurs europens (France,Belgique, Espagne, Italie) ainsi que les Etats-Unis.

Du fait de la commercialisation future de gaz naturel produit par des gisements deplus en plus loigns des zones de consommation, le transport maritime de gaznaturel liqufi va se dvelopper trs rapide ment dici la fin du sicle; de nombreuxprojets existent; les plus avancs concernent les liaisons Algrie - Turquie (1994),Algrie - Grce (1995-96), Nigeria - Europe de lOuest et Nigeria - Etats-Unis (1997),Qatar - Japon (1998).

COMPARAISON ENTRE DIVERS MODES DE TRANSPORTS

Les capacits de transport de divers moyens utiliss dans les industries de lnergiesont trs variables. Ainsi, un gazoduc de 600 mm de diamtre peut transporter 15%dnergie de plus quune ligne lectrique double trs haute tension (400 kV) et quungazoduc de 1400 mm de diamtre peut en transporter 9 fois plus.


Le gaz naturel en France

Le gaz naturel, sans avoir un rle prpondrant, occupe une place importante dans lasatisfaction des besoins en nergie primaire de la France. Pratiquement inexistant en1950, le gaz naturel reprsentait en 1993 13,2% de lnergie consomme. Cette partdevrait se maintenir, voire crotre lgrement, dans les prochaines annes.

LES APPROVISIONNEMENTS

Les approvisionnements au titre des contrats actuellement en vigueur proviennentdes sources suivantes:

La production nationale: commence en 1962, la production du sud-ouest sestmaintenue depuis 1972 un niveau de 80 TWh par an et a commenc dcrotreen 1981. Elle est actuellement denviron 30 TWh. Une relance de la recherchedhydrocarbures est en cours dans diverses rgions du territoire national.

Le gaz nerlandais: les importations de celui-ci ont dbut en 1967; elles ontatteint leur maximum denviron 100 TWh au cours de la priode 1974-1981. Ellesont t de 52 TWh en 1991. Le contrat actuellement en vigueur expire en 1996. Ilsera relay par un nouveau contrat, dj conclu, portant sur un volume totaldenviron 80 milliards de m3.

Le gaz algrien: quatre contrats dachat de gaz naturel liqufi ont t signs avecla socit algrienne Sonatrach:

commenant en 1965, pour des quantits annuelles de 6 TWh



commenant en 1992, pour des quantits annuelles de 6 12 TWh

Pour chacun de ces contrats les livraisons sont faites aux terminaux mthaniers deFos-sur-Mer et Montoir-de-Bretagne. Le transport maritime est effectu par cinqnavires mthaniers (dont deux de la classe des 125 000 m3) construits en France etaffrts par le Gaz de France.

Le gaz russe: trois contrats ont t signs avec Gazexport (initialementSojuzgazexport):



21 TWh= 1 milliard de kWh



Le gaz norvgien: quatre contrats ont t conclus dans le cadre dun consortiumdacheteurs europens (Gaz de France, Ruhrgas, Gasunie et Distrigaz). Le gazprovient des gisements de mer du Nord norvgienne, Ekofisk, Eldfisk, Albuskjellet Tor. Le dmarrage de ces contrats sest chelonn de 1977 1979, le niveau delivraison pour Gaz de France atteignant 27 TWh en 1983.

De nouveaux contrats ont t conclus dans le cadre du consortium dacheteurseuropens, largi par la participation de trois autres socits allemandes, pourlachat de gaz des gisements de Statfjord (depuis octobre 1985), Heimdal (depuisavril 1986) et Gullfaks (depuis juillet 1987).

En 1986, Gaz de France, Ruhrgas, BEB, Thyssengas, Gasunie et Distrigaz ontconclu un accord avec les producteurs Statoil, Shell, Saga, Norsk Hydro, Elf etTotal en vue de la mise en valeur du gisement gant de Troll situ sous uneprofondeur deau de plus de 300 m une centaine de kilomtres louest desctes norvgiennes. Laccord porte aussi sur le gisement de Sleipner.Conformment cet accord, Gaz de France recevra des quantits de gazatteignant 8 milliards de m3 pendant chacune des vingt annes de la phaseplateau aprs une monte en rgime progressive de 1993 2002.

Deux nouveaux contrats ont t conclus en 1994 et dbut 1995 pour une livraisonglobale annuelle de 6 milliards de m3;

A partir de 2005, Gaz de France disposera ainsi dun total de 15 milliards de m3 degaz norvgien par an;

Le gaz nigrian: en 1992 Gaz de France a sign avec la socit NLNG (Nigerianliquefied natural gas) un contrat de livraison de gaz naturel liqufi pour unequantit de 0,5 milliards de m3 partir de 1997. Ce gaz sera transport par desmthaniers affrts par NLNG et livr au terminal mthanier de Montoir-de-Bretagne.

LE RESEAU DE TRANSPORT

Parvenu aux frontires franaises ou disponible la sortie des gisements du sud-ouest, le gaz naturel est rparti sur lensemble du territoire national par un importantrseau de gazoducs de transport. Ce rseau, entirement interconnect, mesureenviron 31000 km de longueur (dont 27 000 km pour le rseau Gaz de France). Leplus gros diamtre utilis est de 900 mm. Les stations de compression sont aunombre de 44; les puissances installes dans chaque station schelonnent de 1,7 43MW, la puissance totale tant de 480 MW.

Lensemble du rseau de transport est quip de postes de manuvre:

2 300 postes de ligne, postes de sectionnement (rpartis tous les 10 20 km)permettant disoler et de dcomprimer un tronon en cas de ncessit, postes


de coupure permettant lintroduction et la rception de pistons racleurs de nettoyage;

775 postes de comptage ou de prdtente pour faciliter le suivi des dbits et lerglage des pressions;

3 900 postes de livraison (dtente et/ou comptage) situs aux points deraccordement avec les rseaux de distribution et les installations industriellesdirectement alimentes par le rseau de transport.

Les gazoducs enterrs sont protgs par des revtements extrieurs isolants etbnficient en outre dune protection cathodique active, principalement assure pardes dispositifs de soutirage (470 postes). Il faut y ajouter environ 80 postes dedrainage destins canaliser les courants vagabonds, particulirement au voisinagedes voies ferres lectrifies.

Le systme de tltransmission du rseau de transport du Gaz de France comprendenviron 1 000 sites surveills pour plus de 12 500 mesures, signalisations, alarmes,commandes et rglages. Les principales informations (pression, dbit) relatives auxpoints importants du rseau sont transmises aux diffrents centres de surveillance oude rpartition partir desquelles on peut contrler le fonctionnement des ouvrages etcommander distance les principales manuvres. Le Centre de rpartition national(CRN) est charg dassurer la gestion des mouvements de gaz dans les ouvrages durseau principal. A cette fin, il est quip de calculateurs industriels traitant en tempsrel les donnes provenant du systme de tltransmission. Les centres desurveillance rgionaux (CSR) sont chargs dassurer la surveillance gnrale desrseaux et deffectuer les mouvements de gaz propres aux rseaux rgionaux; leurscalculateurs sont relis ceux du CRN.


QUELQUES ORIENTATIONS TECHNIQUES

La conception des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendances

CONCEPTION GENERALE DES RESEAUX

Les caractristiques essentielles dun rseau de transport (pression maximale deservice et diamtre des conduites, espacement des stations de compression et taux decompression) sont dtermines lissue dun processus doptimisation technique etconomique.

Pour les rseaux terrestres, les pressions de service les plus courantes sont comprisesentre 70 et 100 bar avec un espacement des stations de compression de 110 200 km.Dans quelques cas particuliers, des pressions de 120 bar ont t retenues dans zoneso lutilisation de stations de compression intermdiaires tait limite (zonearctique).

Pour les rseaux sous-marins, les pressions de service sont plus leves; lescontraintes mcaniques gnralement imposes aux tubes lors de la pose desouvrages rendent ncessaire ladoption dpaisseurs plus fortes supportant despressions internes leves. Ainsi la pression des rseaux de mer du Nord est-ellecomprise entre 150 et 170 bar. Dans le cas de gisements de ptrole et de gaz associs,la tendance soriente vers lutilisation de pressions encore plus importantes afin depouvoir vacuer vers la cte, dans une seule conduite et en phase unique, le gaznaturel et les condensats dhydrocarbures extraits des gisements.

Lvolution technique et laugmentation des quantits de gaz transportes ontconduit un accroissement progressif des diamtres des canalisations; les premiersgazoducs de diamtre 900 mm ont t poss dans les annes 1960, suivis quelquesannes plus tard par des ouvrages de 1200 puis de 1400 mm de diamtre.

Lindustrie mondiale (Europe, Japon) est actuellement en mesure de fournir destubes de 1600 mm de diamtre pour des pressions de service gales 100 bar maisaucun projet dans cette gamme de diamtre nest aujourdhui envisag. Lindustriefranaise, quant elle, sest dote des moyens ncessaires la fabrication de tubes de1400 mm.

Pour les rseaux sous-marins la mme tendance laccroissement des diamtres estobserve. Toutefois les pressions de service leves et les difficults de constructionet de rparation des conduites font quon se limite actuellement aux diamtresdenviron 1000 mm.

Un autre moyen daugmenter la capacit de transport des ouvrages consiste abaisser la temprature du gaz transport. Cette technique sest dveloppe surcertains rseaux en zone arctique, principalement en ex-URSS. Lindustrie franaise acontribu sa promotion; un consortium constitu de Sofregaz (filiale dingnieriedu Gaz de France et dElf) et de Creusot-Loire a livr les quipements des six stationsde refroidissement du gaz dUrengoy.


GAZODUCS: CHOIX DES MATERIAUX

Les gazoducs sont constitus de tubes dacier assembls par soudage sur chantierterrestre ou barge de pose en mer.

Le cot des tubes reprsente une part importante du cot total des ouvrages (30 50% terre, 10 20% en mer); par ailleurs la nature du produit transport et lesexigences de fiabilit des rseaux font que les aspects qualit et performancesdes matriaux sont primordiaux. Un effort important de lindustrie est dirig vers lamise au point daciers aux caractristiques leves et vers des procds de fabricationdes tubes garantissant une homognit de production et des taux de dfauts trsbas.

Dans le domaine des aciers les dveloppements sont orients vers lamlioration descaractristiques mcaniques (limite dlasticit) et de la ductilit de faon viter lesruptures en domaine fragile. Ces progrs sont atteints sans dgradation des qualitsde soudabilit. Avant 1960, les aciers prsentant la plus haute rsistance taient detype E360 (limite lastique 52 000 psi soit 360 MPa) et avaient une compositionchimique de type carbone-manganse. Aujourdhui les aciers jugs conomiquementoptimaux sont de type E450 (X65) et E480 (X70). Ces aciers sont des produits faiblesteneurs en soufre et phosphore, obtenus par micro-alliage avec des lments divers,vanadium, niobium, molybdne, nickel, terres rares... Paralllement cetteaugmentation de la limite lastique, les utilisateurs ont impos des spcifications dersilience de plus en plus svres et introduit des tests nouveaux permettant decaractriser le mode de rupture (tests Charpy V). Bien quaujourdhui des aciers E620(X90) et mme E680 (X100) puissent tre fabriqus par traitement thermiqueadditionnel, une limite semble avoir t atteinte dans lemploi de nuances caractristiques leves pour des projets terrestres. Pour les gazoducs sous-marins, lerecours ces dernires nuances pourra tre justifi dans lavenir dans le cas de fortesprofondeurs.

Dans le domaine de la fabrication des tubes, la mise en place de systmesdassurance-qualit avec essais et contrles non destructifs svres toutes les tapesde production de la tle dacier et du tube sest progressivement gnralise. Lesprogrs permanents dans linstrumentation (rayons X, ultrasons, courants hautefrquence) et le traitement informatique des rsultats de mesure devraient permettreune amlioration de lhomognit de production et une meilleure dtection despetits dfauts.

STATIONS DE COMPRESSION

La tendance la plus marquante dans la conception des stations de compression estlemploi de plus en plus frquent des compresseurs centrifuges entrans parturbines gaz, les compresseurs pistons entrans par moteurs pistons tantrservs aux stations ayant le taux dutilisation le plus lev. Les turbines gazpeuvent tre soit des turbines industrielles soit drives des turbines aronautiques.

Laccroissement du cot du gaz carburant a stimul ces dernires annes lesrecherches en matire dconomie dnergie et les dispositifs permettant de rcuprer


une partie de la chaleur contenue dans les produits de combustion lchappementdes turbines. Lutilisation de cette chaleur pour actionner des turbines vapeurcombines aux turbines gaz est une technique qui commence tre utilise. Lesautres volutions dans la conception des stations sont la standardisation et lamodularisation des quipements ainsi que le dveloppement des techniques detlcommande, tlsurveillance et dautomatisation des stations.

La construction des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendances

La plupart des gazoducs construits dans le monde sont des gazoducs enterrs et leschantiers connaissent des conditions climatiques et de terrain qui nont riendexceptionnel. Les techniques de pose employes restent classiques; aucunchangement notable nest intervenu depuis de nombreuses annes dans lesdiffrentes oprations de construction: creusement de la tranche, soudure des tubes,prparation et remise en tat des pistes... Par contre, des amliorations ontprogressivement t introduites dans leur mise en uvre: amlioration desprocdures de revtement des tubes, amlioration des techniques de soudage(vitesse, mthodes telles que fil fourr sans gaz), perfectionnement des techniques decontrle aux diverses phases de la construction notamment pour le contrle desjoints souds (rayons X, ultrasons...).

Dans deux domaines particuliers des techniques nouvelles ont t dveloppes et deschangements technologiques sopreront ncessairement dans lavenir:

la pose de canalisations sous-marines qui a entran la conception et laconstruction de barges spcialement adaptes ainsi que la mise au point demthodes de construction spcifiques (pose selon une courbe en S ou en J, posepar tronons lests et allgs). Laccroissement des profondeurs de pose devraitexiger une volution des mthodes et technologies;

la construction en zone arctique pour laquelle les contraintes cologiques (absencede dgradation du perglisol), les conditions climatiques et les problmeslogistiques ont conduit adapter les techniques traditionnelles. Des progrs sontencore attendus dans le fonctionnement des engins basse temprature, lestechniques de creusement et remblaiement en sol gel, les conditions deralisation dessais hydrostatiques.

Lexploitation des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendances

Grce aux rgles de conception, aux spcifications imposes lors de la constructiondes ouvrages tant aux matriaux quaux procdures, le transport par gazoduc savreparticulirement sr. Nanmoins le souci permanent daccrotre la fiabilit desrseaux a conduit les compagnies gazires rechercher certaines amliorations enmatire de protection anticorrosion des conduites et de surveillance des rseaux.

Dans le domaine de la protection active anticorrosion, les techniques de protectioncathodique des tubes dacier sont bien matrises. Le Gaz de France possde sur cepoint une longue exprience industrielle. Les techniques dveloppes de faoninterne ont t mises en uvre sur les rseaux de gazoducs comme sur dautres


installations industrielles complexes, usine marmotrice, centrales lectriques...

Quant au revtement des tubes, les efforts ont port sur lamlioration de leur qualitpar lintroduction de matriaux nouveaux, polythylne, poxy, en remplacement dubrai de houille et du bitume de ptrole.

Pour le contrle et la surveillance des gazoducs, des progrs importants ont taccomplis particulirement dans les techniques de contrle par voie interne de ltatdes conduites laide de pistons instruments ainsi que dans lenregistrement desmesures. Des progrs nouveaux sont attendus dans les domaines suivants:

dtection de types de dfauts internes ou externes plus varis (la dtection desdfauts gomtriques est actuellement la technique la plus fiable) etaccroissement de la sensibilit et du seuil de dtection des appareils;

amlioration de la prcision de localisation des dfauts dtects;

accroissement de la capacit de stockage dinformations des pistons instruments.

Le transport maritime sous forme de gaz naturel liqufi

Ce mode de transport est utilis depuis un peu moins de trente ans pour franchirlobstacle que constituent les espaces marins. Le gaz naturel, gnralement issu dungisement situ lintrieur des terres, est dabord conduit jusquau bord de mer parune canalisation de transport terrestre. Une usine de liqufaction lamne ltatliquide rduisant son volume dans un rapport de 600 1. Aprs passage dans descuves de stockage, ncessaire du fait de la discontinuit du transport maritime, le gaznaturel liqufi est charg dans un navire mthanier. A lissue du trajet maritime, cenavire est dcharg dans un terminal mthanier o sa cargaison est nouveaustocke avant dtre regazifie et mise dans un rseau de transport terrestre. Destechniques spcifiques ont d tre mises au point pour tablir cette chane etlindustrie franaise a jou et continue de jouer un rle primordial dans cesrecherches et ces ralisations.

LA LIQUEFACTION

Le produit que lon veut obtenir est du gaz naturel liquide sous une pression voisinede la pression atmosphrique normale, cest--dire une temprature denviron -160C. Pour cela, la technique est trs proche, au moins dans son principe gnral, decelle utilise dans les rfrigrateurs domestiques.

Dans les premires installations telle celle dArzew en Algrie, le refroidissement dugaz naturel tait obtenu par passage dans une srie (cascade) de machinesfrigorifiques utilisant comme fluides frigorignes des hydrocarbures purs temprature dbullition de plus en plus basse, par exemple successivement dupropane, de lthylne et du mthane pur. Des procds nutilisant que deux fluidesfrigorignes ont t mis au point pour simplifier les installations et limiter lesinvestissements, en particulier en moyens de compression. Les fluides sont le plussouvent des mlanges dhydrocarbures lgers. Un tel mlange est utilis commefluide frigorigne unique dans le procd Tealarc labor par les socits franaises


LAir liquide et Technip et employ dans lusine algrienne de liqufaction deSkikda.

LES NAVIRES METHANIERS

A partir du moment o il quitte les installations de liqufaction, le gaz naturelliqufi est stock et transport sans quun apport de froid supplmentaire lui soitfourni. Il se trouve en tat dbullition naturel du fait de la diffrence entre satemprature et celle du milieu ambiant. Tout lart du technicien consiste limitercette bullition. Le principe est toutefois simple; cest celui de la bouteille Thermos.La ralisation en est plus complexe de par les effets de la trs basse temprature dugaz naturel liqufi qui entranerait la fragilisation et la contraction des matriauxordinaires avec lesquels il se trouverait en contact. Les nombreuses techniquesproposes pour la construction de navires mthaniers peuvent tre rparties en deuxcatgories.

LES CUVES AUTO PORTEUSES

Il y a indpendance entre les cuves calorifuges qui contiennent le gaz naturelliqufi et la coque de navire qui les supporte. Ce principe a t retenu lors de laconstruction du mthanier Jules Verne en 1964: sept cuves cylindriques dunecapacit totale de 25 000 m3 selon une technologie Worms - Gaz de France. Celle-cina pas connu dautres applications mais le Jules Verne (actuellement rebaptisCinderella) dtient le record du nombre de voyages effectus par un naviremthanier.

Une autre technique utilisant des cuves auto-porteuses, de forme sphrique, est parcontre fortement rpandue (33 mthaniers). Il sagit de la technique norvgienneMoss-Rosenberg. Elle autorise de fortes capacits puisque 29 de ces mthanierspeuvent transporter chacun environ 125 000 m3.

LES CUVES INTEGREES A LA COQUE DU NAVIRE

Contrairement aux cuves auto-porteuses les cuves intgres sont uniformmentappuyes sur la coque du navire qui constitue lenveloppe rsistante absorbant lescontraintes mcaniques dues la cargaison. Elles comprennent, de lextrieur verslintrieur:

la double coque du navire

une isolation thermique rigide transmettant vers la coque les efforts de lacargaison

une barrire de scurit pour contenir les fuites ventuelles

une membrane dtanchit qui forme le rservoir proprement dit.

Deux techniques seulement sont commercialises, mises au point par deux socitsfranaises, Gaz-Transport et Technigaz. Elles quipent prs de 50% de la flottemthanire existante. Elles diffrent pour lessentiel par la nature de la membranedtanchit qui, pour Gaz-Transport, est une membrane plane de 0,7 mm


dpaisseur en acier Invar 36% de nickel, alors que Technigaz utilise une membranegaufre de 1,2 mm dpaisseur en acier inoxydable chrome-nickel 18-10.

LES RESERVOIRS TERRESTRES

Le gaz naturel liqufi est stock dans des rservoirs terrestres avant chargement desmthaniers dans lusine de liqufaction et aprs dchargement au terminalmthanier. Comme sur les navires, les cuves de stockage terrestre peuvent tre auto-porteuses ou membrane. Ces deux techniques ont t utilises dans le terminalmthanier mis en service en 1982 par le Gaz de France Montoir-de-Bretagne. Cestlun des plus importants du monde pour sa capacit de rception, plus de 10 millionsde m3 de gaz naturel liqufi par an. Deux rservoirs de 120 000 m3 de capacitunitaire ont t construits par la socit BSL-Technigaz et utilisent donc la membraneTechnigaz dcrite ci-dessus. Lenveloppe extrieure est en bton prcontraint de 90cm dpaisseur. Lisolation thermique latrale est constitue de panneaux de chlorurede polyvinyle. Un troisime rservoir de mme capacit a t mis en service en 1984.Ralis par les Constructions mtalliques de Provence (CMP), il est constitu dunecuve auto-porteuse interne en acier 9% de nickel dont lpaisseur varie de haut enbas de 9,5 mm 25,8 mm avec un toit suspendu en aluminium. Lisolation est assurepar de la perlite et de la laine de verre, lenveloppe extrieure tant, comme pour lesautres rservoirs, en bton prcontraint de 90 cm dpaisseur.

LES INSTALLATIONS DE REGAZEIFICATION

Un terminal mthanier est un ensemble relativement complexe o sont mises enuvre les techniques cryogniques les plus modernes. Les terminaux mthanierstant construits en bordure de mer, des changeurs de temprature o circulent,dune part le gaz naturel liqufi, dautre part de leau de mer assurent laregazification. En secours ou en complment la plupart des installationscomprennent des regazifieurs autonomes utilisant le plus souvent des brleurs combustion submerge.

Le stockage du gaz naturel

Le transport grande distance de gaz naturel, quil seffectue par canalisation ou parvoie maritime, ncessite des dpenses dinvestissement considrables. Celles-ci sontengages aprs conclusion dun contrat dachat de gaz naturel liant un vendeur (ouun consortium de vendeurs) et un acheteur (ou un consortium dacheteurs). Pourassurer une rentabilit correcte des capitaux investis, ces contrats sont gnralementde longue dure (15 25 ans) et comportent un certain nombre de clausesrestreignant fortement les possibilits de modulation des enlvements annuels etintra-annuels.

Le gaz achet au titre de ces contrats est revendu, directement par lacheteur ou parlacheteur ou par lintermdiaire de socits de distribution, sur un marchconsommateur. Une part, le plus souvent assez importante, de cette consommationde gaz naturel satisfait des besoins de chauffage de locaux. Par exemple, pour la


France, cette part est suprieure un tiers. De tels besoins se traduisent par unemodulation saisonnire fort importante. Cest ainsi que la France consomme prs dequatre fois plus de gaz naturel en janvier quen aot. Il ny a donc pas adquationentre ces besoins saisonniers trs moduls et des disponibilits presque constantes dufait de la rigidit des contrats dimportation.

Heureusement, le gaz naturel, comme tout fluide, est stockable. Il est donc possible etncessaire dinstaller, prs des marchs consommateurs, des capacits de stockage.Celles-ci peuvent tre de plusieurs types:

les gazomtres: ce type de stockage est trs utilis, avec diverses techniques,lorsquil sagit dun gaz produit en usine partir de charbon ou de produitsptroliers. Cette production, lorigine de la plupart des industries gaziresnationales, reste importante dans certains pays (Japon) mais a disparu en Franceau profit du gaz naturel. De plus, le rle de ces gazomtres tait limit au lissagejournalier et intra-journalier de la demande (le plus souvent locale) pour viterdes variations trop rapides du fonctionnement des usines. Ils ne pouvaientrpondre un besoin de rgulation saisonnire.

les gisements puiss: lorsquun gisement de gaz naturel est considr commepuis et que sa situation gographique et sa configuration gologique sontfavorables, il peut tre utilis comme stockage saisonnier. Les Etats-Unis ontfortement dvelopp cette technique car ils disposaient, de par lanciennet deleur industrie du gaz naturel, de nombreux sites exploitables cette fin. Ce nestmalheureusement pas le cas dans la plupart des autres pays gaziers et, enparticulier, en France.

les stockages en nappe aquifre: comme la prcdente, il sagit dune techniquede stockage souterrain. On ralise artificiellement un gisement de gaz dans uneroche poreuse et permable surmonte dune couche de terrain impermableayant gnralement la forme dun dme. Un rservoir souterrain de ce typecomporte donc, pour lessentiel, un anticlinal de roche impermable qui coiffe unterrain permable imprgn deau o sera stock le gaz. Celui-ci, inject par despuits semblables aux puits dexploitation des couches ptrolifres, prend la placede leau dans la roche rservoir constitue de sable, de grs ou de calcaire. Lapression du gaz dans cette roche reste voisine de la pression naturelle de la nappeaquifre. Le soutirage du gaz seffectuera par dtente en utilisant les mmes puitsqu linjection. Pour le bon fonctionnement technique du rservoir, un coussinde gaz, quon ne cherchera pas rcuprer en rgime normal dexploitation,demeure en place la fin du soutirage, rduisant la capacit utile du rservoir environ la moiti du volume total stock.

Cette technique, apparue aux Etats-Unis, a t introduite en Europe par le Gaz deFrance qui, ds 1956, a mis en service le rservoir en nappe aquifre deBeynes suprieur. Actuellement, en France, 12 rservoirs de ce type sont enexploitation (deux dentre eux appartenant la Socit nationale Elf-Aquitaine) ou en cours de remplissage. La capacit utile globale reprsente plusdu quart de la consommation annuelle de gaz naturel. Le dveloppement


.futur de cette capacit ncessite de rechercher et dquiper des sites gologiquesadquats. Il faut souligner que les techniques de recherche et dexploitation, trsproches de celles utilises par lindustrie ptrolire, sont complexes et coteuses, enparticulier du fait dun taux de russite assez faible: sur cinq sites reprs, tudis etexplors de faon plus ou moins approfondie, un seul en moyenne se rvle apte tre utilis comme stockage de gaz.

les stockages en cavits salines: il sagit dune technique relativement rcente. Leprincipe en est le suivant: lorsquil existe dans le sous-sol des massif salifrescompacts et dpaisseur suffisante, on y ralise des cavits profondes endissolvant le sel par injection deau douce et en vacuant la saumure. Dune formevoisine de celle dune poire ou dune bouteille, ces cavits ont un volumegomtrique de 200 000 400 000 m3. Le gaz y est stock sous forte pression(pouvant atteindre 220 bar), le soutirage seffectuant par simple dtente jusquune pression voisine de 80 bar.

Sur un mme site, on creusera gnralement plusieurs cavits afin dobtenir unvolume global suffisant. La saumure forme lors du lessivage peut tre utilisepar lindustrie chimique, en tant que matire premire pour la production dechlore et de soude. Cest le cas pour les trois sites de stockage de ce type exploitspar le Gaz de France.

Toutefois, la comparaison des caractristiques des stockages en nappe aquifre et encavits salines a amen le Gaz de France privilgier la premire technique dans sapolitique de dveloppement des rservoirs souterrains. En effet, elle permet lestockage de volumes importants (rgulation saisonnire et constitution dun stock descurit). Par contre, le stockage en cavits salines est particulirement intressantpour la couverture des pointes extrmes de consommation puisque, rapport auvolume en stock, le dbit de soutirage instantan peut atteindre des valeurs plusleves que celui des stockages en nappe aquifre.

Limportance de ce dispositif de stockage a permis au Gaz de France et lensemblede lindustrie gazire franaise dacqurir une exprience et un savoir-faire en grandepartie originaux. En particulier la Direction des tudes et techniques nouvelles duGaz de France met en uvre dimportants moyens humains et matriels dans lesdomaines, dune part, de la recherche et de lexploration de nouveaux sites, dautrepart, de la maintenance des diffrents puits (exploitation, contrle) quipant les sitesexploits. Ces moyens rpondent, bien sr, aux besoins propres au Gaz de Francemais sont galement disponibles pour toutes demandes manant de socits gazirestrangres.


CONCLUSION

Le gaz naturel doit dans lavenir occuper une place de plus en plus importante dansla satisfaction des besoins en nergie du monde entier et, en particulier, de la France.Les rserves existent et saccroissent mais leur situation gographique par rapportaux zones consommatrices entranera un fort dveloppement du commerceinternational et donc des divers moyens de transport grande distance. Cette placecroissante occupe par le gaz ne devrait pas, toutefois, en faire un lment directeursur le march mondial de lnergie (sauf exceptions localises, comme les Pays-Bas).

Le commerce international du gaz naturel devrait donc continuer tre soumis descontraintes extrieures (telles que la concurrence des autres nergies) qui sajoutent ses contraintes propres (en particulier limportance des investissements ncessaires la ralisation des chanes de transport terrestres ou maritimes). Les dveloppements venir restent donc lis une bonne entente rciproque entre producteurs etconsommateurs afin de satisfaire au mieux les intrts long terme des uns commedes autres.

ACCUEILPROGRAMME GENERALTABLEAU RECAPITULATIFSommaire du coursQUELQUES ELEMENTS STATISTIQUESLe gaz naturel dans le monde

QUELQUES ORIENTATIONS TECHNIQUESLa conception des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendancesLa construction des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendancesLexploitation des rseaux de gazoducs: orientations gnrales, tendancesLe transport maritime sous forme de gaz naturel liqufiLe stockage du gaz naturel

CONCLUSION

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