Les 10 questions les plus fréquentes : Quantification des fuites de gaz avec les caméras OGI

Les questions les plus courantes sur l’imagerie optique quantitative des gaz de FLIR portent sur les effets environnementaux sur le fonctionnement, les préoccupations réglementaires et les améliorations technologiques à l’horizon.

Par Craig R O’Neill, FLIR

Cet article examine les questions et préoccupations courantes concernant l’imagerie optique quantitative des gaz (qOGI). Plus précisément, il répond à 10 questions relatives à l’utilisation de la plateforme QL320 de FLIR, qui associe une nouvelle technologie – sous la forme d’une tablette robuste prête à l’emploi – aux caméras OGI GF320, GFx320 et GF620 existantes de FLIR pour quantifier les fuites de gaz d’hydrocarbures en unités de taux de fuite massique, de taux de fuite volumétrique ou de concentration sur la longueur du trajet.

Le sujet de cet article s’appuie sur l’article précédent de cette série, qui présente les systèmes qOGI, en discutant de leurs fonctionnalités et de leurs avantages par rapport aux technologies concurrentes.

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La QOGI EST-IL ACTUELLEMENT UTILISÉE EN TANT QU’OUTIL D’APPLICATION DE LA RÈGLEMENTATION?

Actuellement, il n’existe pas de pilote réglementaire américain pour les méthodes qOGI. Alors que les opérateurs du secteur s’efforcent d’être des intendants plus responsables des environnements dans lesquels ils opèrent, la qOGI est utilisée pour mener des études sur le terrain et déterminer les émissions à des fins internes, laissant chaque entreprise libre de déterminer les avantages de la qOGI et de la déployer en conséquence.

LA MÉTHODE QOGI A-T-ELLE ÉTÉ VÉRIFIÉE?

La QOGI est une technologie émergente, en développement depuis 2014, et elle a été soumise à des tests de validation approfondis, notamment des tests en aveugle avec des taux de rejet connus. Voici quelques-uns des résultats des tests accessibles au public :

1. Un test effectué par l’EPA dans Research Triangle Park, quantifiant les fuites de méthane et de propane.
2. Un test sur le terrain mené par un chef de file de l’industrie pétrolière et gazière comparant la méthode qOGI à l’échantillonneur Bacharach Hi Flow® (BHFS). La QOGI a atteint une précision de +/- 30 pour cent sur plusieurs semaines de tests en aveugle comprenant des dizaines de points de test sur différents gaz (y compris le gaz produit), couvrant un large éventail de milieux et de conditions environnementales.
3. Une étude menée par un groupe industriel européen, qui comprend la plupart des compagnies pétrolières opérant en Europe, dédié à la recherche de questions environnementales pertinentes pour l’industrie pétrolière. Cette étude a conclu que la qOGI surpasse significativement la méthode 21 de l’EPA américaine en termes de précision des résultats.

REMARQUE : Les études du chef de file de l’industrie pétrolière et gazière et de la Concawe européenne ont toutes deux été parrainées par l’industrie.

LE QL320 DE FLIR VOUS DEMANDE DE SÉLECTIONNER UN GAZ À QUANTIFIER. QUE FAIRE SI LE FLUX GAZEUX CONTIENT PLUSIEURS COMPOSÉS?

Il convient de mentionner que la méthode 21 approuvée par l’EPA américaine partage cette limitation; là où la qOGI brille, c’est dans la manière dont elle traite cette incertitude.

En utilisant un détecteur à ionisation de flamme (FID) dans le cadre de la méthode 21, vous étalonnez généralement l’appareil sur un gaz pur, puis vous mesurez les flux de traitement. La composition du gaz peut modifier la réponse du FID de manière significative mais, en général, cette erreur est acceptée, même si elle peut introduire une erreur de 200 % ou plus dans la méthode 21. La plupart des installations n’étalonnent pas leur FID en fonction de chaque flux de processus spécifique (une action corrective); elles acceptent simplement le chiffre de la concentration (mesurée comme un gaz d’étalonnage pur). La méthode 21 n’offre aucun recours pour ajuster rétroactivement le résultat.

Le QL320 de FLIR permet de corriger facilement le mélange gazeux et ajoute de la souplesse à la tâche. De plus, la correction est fondamentale, ce qui signifie qu’elle ne dépend pas de l’instrument spécifique (comme avec un FID et la méthode 21). Le QL320 de FLIR permet aux utilisateurs d’ajuster le mélange gazeux après coup, et votre ajustement sera applicable à tout résultat FLIR QL320 appliqué à ce flux de processus, quel que soit le jour ou les conditions environnementales.

QL320 de FLIR

COMMENT LES FACTEURS ENVIRONNEMENTAUX AFFECTERONT-ILS MES MESURES?

La température delta (ΔT) constitue le plus grand facteur affectant la précision de la qOGI. Il doit exister un différentiel de température suffisant entre la température ambiante adjacente au panache de gaz et le fond.

Lorsqu’ils capturent des vidéos avec la caméra OGI montée sur trépied, les utilisateurs de QL320 devront s’assurer que la ΔT est la plus élevée possible. Au minimum, vous recherchez à obtenir 2 °C de différence de température entre l’air ambiant à proximité de la fuite de gaz et la température apparente de l’arrière-plan dans l’image.

La plupart des conditions de vent ne seront pas préjudiciables à la précision de la qOGI. En l’absence de vent, le gaz qui fuit peut ne pas s’écouler de manière fiable dans une seule direction, ce qui entraîne un « regroupement » du gaz. À l’inverse, les vents forts (par exemple, supérieurs à environ 15 MPH) créent des difficultés parce que le vent emporte le gaz loin du point de libération très rapidement. Cela dit, la plupart des fuites de gaz se situent dans une plage de vitesse de vent acceptable ou se produisent dans un endroit blindé ou partiellement blindé.

Le vent est entré dans la QL320 de FLIR à trois niveaux (calme, normal et élevé). Le résultat est plus cohérent à des vitesses de vent plus élevées (où il n’y a pas de regroupement de panaches de gaz). La précision se situe entre 30 et 40 %.

L’humidité n’a aucun effet sur la capacité de mesure du système.

QUELLES SONT LES FUITES DE TAILLE MINIMALE ET MAXIMALE QUI PEUVENT ÊTRE QUANTIFIÉES AVEC SUCCÈS AVEC LA FLIR QL320?

La taille minimale d’une fuite qui peut être quantifiée est fonction de la ΔT (entre la température ambiante près du gaz et le fond), du composé que vous photographiez et de la vitesse du vent. Le système QL320 de FLIR a démontré sa capacité à quantifier les fuites de propane jusqu’à 100 scc/min et les fuites de méthane jusqu’à 300 scc/min avec une ΔT de 5 °C et une vitesse de vent modérée.

Une bonne règle générale : si vous pouvez voir la fuite en mode normal, le système peut très probablement la quantifier. Si vous devez utiliser le mode haute sensibilité pour voir la fuite, le QL320 de FLIR peut avoir du mal à la quantifier avec précision.

Pour les taux de fuite maximums, le modèle actuel est calibré avec du propane de 0,1 l/min à 30 l/min. Nous pourrions sans risque étendre cette plage à 2x ou 3x la plage calibrée, soit 100 cc/min jusqu’à 100 l/min (pour le propane). Pour le méthane, nous aurions des limites corrélées de 300 cc/min à 300 l/min.

Le QL320 de FLIR simplifie la visualisation et la mesure des émissions de gaz

QUELLE EST LA DISTANCE MAXIMALE DE LA SOURCE DE LA FUITE À LAQUELLE JE PEUX UTILISER LA MÉTHODE QOGI DE MANIÈRE RÉPÉTÉE ET PRÉCISE?

La portée et le champ de vision (FOV) du QL320 de FLIR dépendent de l’objectif utilisé. Ces portées sont :

• 23 mm (champ vision de 24 degrés) : 5 à 54 pieds
• 38 mm (champ vision de 14,5 degrés) : 8 à 90 pieds
• 92 mm (champ vision de 6 degrés) : 20 à 210 pieds

La distance totale affectera la répétabilité et la précision des résultats de quantification (comme pour la mesure de la température avec une caméra), car il y a moins de pixels à utiliser pour calculer la longueur de concentration de la fuite de gaz à partir d’une plus grande distance. Par conséquent, lorsque vous utilisez le QL320 de FLIR à une plus grande distance, vous remarquerez que le cercle d’extraction du panache est considérablement plus petit.

QUE FAIRE SI JE TRAVAILLE DANS UN EMPLACEMENT DANGEREUX ET QUE JE NE PEUX PAS LIER MA CAMÉRA AU QL320 DE FLIR SUR LE TERRAIN?

Une nouvelle fonction disponible pour l’utilisation du QL320 de FLIR est le Q-Mode. Le Q-Mode a été conçu à l’origine pour être utilisé avec le GFx320 de FLIR, qui est conçu pour être utilisé dans des emplacements dangereux de classe 1, division 2, lorsqu’il n’est pas relié au QL320 de FLIR. Le Q-Mode permet d’enregistrer des séquences vidéo de fuites directement sur la carte SD de la caméra et de les post-traiter ultérieurement dans le QL320 de FLIR, loin de la zone dangereuse.

Il demeure avantageux d’utiliser le QL320 de FLIR sur le terrain, directement relié à une caméra, pour plusieurs raisons :

• Savoir immédiatement si vous disposez d’une température de fond suffisante (ΔT)
• Obtenir des chiffres en temps réel sur la gravité d’une fuite et savoir si une action immédiate est nécessaire
• Utilisation des fonctions disponibles sur le QL320 de FLIR sur le terrain, y compris la sensibilité manuelle, la limite d’encoche et l’intervalle de temps variable (1 seconde; 5 secondes; 60 secondes), ainsi que la détermination des options d’unités de taux de fuite en temps réel.

QUELLES SONT LES LIMITES ACTUELLES DE LA MÉTHODE QOGI?

La méthode actuelle qOGI est conçue pour les rejets ponctuels. Les rejets importants et diffus, comme ceux d’un bassin de rétention ou d’un grand réservoir étanche, peuvent être plus difficiles à quantifier avec cette méthode.

Les taux de fuite très importants et les vitesses de sortie très élevées peuvent être sous-estimés. Des taux de fuite élevés peuvent entraîner la possibilité d’une certaine saturation de l’image, ce qui aura tendance à sous-estimer le taux de fuite. Pour les vitesses de sortie élevées, il est possible que le panache ne se déplace pas suffisamment pour voir le fond derrière le panache (nécessaire pour calculer ΔT).

COMMENT LA MÉTHODE QOGI EST-ELLE AMÉLIORÉE?

L’industrie de l’imagerie optique des gaz se dirige vers la quantification, et FLIR est à la pointe du développement dans ce domaine émergent. Vous trouverez ci-dessous quelques améliorations et nouvelles fonctionnalités récentes pour le QL320 de FLIR :

1. Superposition du panache de gaz coloré
2. Capacité à mesurer le taux de fuite en concentration sur la longueur du trajet (ppm-m)
3. Possibilité de créer de multiples « entailles » dans la limite d’extraction du panache
4. Capture d’image unique avec superposition du taux de fuite
5. Taux de fuite (moyenne mobile) sur la superposition vidéo

L’interface QL320 de FLIR améliorée

EN QUOI LA LECTURE DE LA CONCENTRATION SUR LA LONGUEUR DU TRAJET (PPM-M) EST-ELLE DIFFÉRENTE DE LA LECTURE DE LA CONCENTRATION DE BASE (PPM) QUE L’ON OBTIENT AVEC UN RENIFLEUR?

Le QL320 donne une lecture de la concentration sous forme de « concentration sur la longueur du trajet » ou de « parties par million (ppm) » sur la longueur du trajet d’un mètre. Cette longueur de trajet supposerait que la fuite a une profondeur d’un mètre. En termes d’axes X, Y, Z, la longueur du trajet « mètre » est l’axe « Z » (profondeur) du panache et NON les axes « X » ou « Y » (horizontal ou vertical). Par définition, la lecture supposerait que la fuite observée est d’une profondeur d’un mètre (à partir de la fuite initiale, directement de la caméra).

Si la profondeur est connue (ou peut être estimée), le ppm moyen sur toute la profondeur peut être calculé en divisant la valeur ppm-m par la profondeur. Par exemple, si le QL320 donne une lecture de 1 000 ppm-m et que la profondeur du panache est estimée à 10 cm (0,1 m ou ~ 4 po), la concentration moyenne dans le panache de gaz de 10 cm de profondeur est de 10 000 ppm (1 000 ppm-m/0,1 m).

Un renifleur ou tout autre appareil qui présente des données en ppm prend la mesure d’un échantillon de molécules d’air en un seul point, et ne nécessite donc pas de lecture de la longueur du trajet. Les appareils TVA sont également limités dans la mesure où ils ne peuvent mesurer une fuite que si l’appareil est pointé directement dans la fuite, ce qui est plus difficile, car cette technologie ne permet pas de visualiser une fuite de gaz.

CONCLUSIONS

L’imagerie optique quantitative des gaz est efficace, précise et pratique. Ses mérites sont croissants et sa capacité technologique s’améliore continuellement. En plus de ses avantages évidents en matière de sécurité par rapport aux autres méthodes de quantification des gaz, la qOGI offre un bon rapport coût-efficacité en tant que complément aux caméras OGI existantes et permet aux opérateurs pétroliers et gaziers d’être à la pointe de la conscience environnementale dans les communautés où ils opèrent.

La plateforme QL320 de FLIR permet de réaliser des qOGI sur le terrain et, éventuellement, après un balayage (capacité de post-traitement) grâce à la fonction Q-Mode et à la combinaison de la tablette.

À PROPOS DE L’AUTEUR

Craig R O’Neill travaille pour FLIR depuis plus de 17 ans et est activement impliqué dans le marché de l’IOG depuis l’introduction des imageurs optiques de gaz commerciaux en juin 2005. Actuellement, il est responsable au niveau mondial de la ligne d’activité Imagerie optique des gaz et de la stratégie des solutions de FLIR dans l’industrie pétrolière et gazière. Dans ce rôle, il est la pièce de liaison entre les clients, les parties prenantes de l’industrie, les partenaires stratégiques et de nombreux aspects verticalement intégrés de la division Instruments de FLIR, notamment les ventes, le marketing, l’ingénierie et la gestion des produits. Son objectif est d’assurer l’alignement de FLIR pour fournir des solutions de détection qui répondent aux besoins de l’industrie pétrolière et gazière.

À PROPOS DE FLIR SYSTEMS, INC.

Fondée en 1978 et basée à Wilsonville, dans l’Oregon, FLIR Systems est un chef de fil mondial dans la fabrication de systèmes de capteurs qui améliorent la perception et la conscience, contribuant à sauver des vies, à améliorer la productivité et à protéger l’environnement. Grâce à ses près de 3 500 employés, la vision de FLIR est d’être « le sixième sens du monde » en exploitant l’imagerie thermique et les technologies adjacentes pour fournir des solutions innovantes et intelligentes pour la sécurité et la surveillance, la surveillance de l’environnement et des conditions, les loisirs de plein air, la vision artificielle, la navigation et la détection des menaces avancées. Pour en savoir plus, veuillez consulter le site www.flir.com et suivre @flir.

Pour en savoir plus sur l’imagerie optique des gaz, veuillez visiter : www.FLIR.com/ogi