Les installations pétrolières de classe I, division 1 et division 2, nécessitent une conception minutieuse des systèmes de sécurité, notamment pour la gestion des fuites de hydrocarbures et le contrôle des gaz potentiellement dangereux. Ce chapitre explore les systèmes de collecte et d’évacuation des fuites, les réservoirs de déchets d’huile, ainsi que les réseaux de ventilation des gaz.

Les systèmes de collecte et d’évacuation des fuites ont pour rôle de récupérer et d’évacuer les hydrocarbures liquides répandus vers un lieu sûr. Tous les équipements susceptibles de générer des fuites ou des déversements doivent être dotés de dispositifs tels que des fossés, des tranchées de drainage ou des bacs de rétention, afin de diriger l’huile usée vers un réservoir de récupération. Dans les structures dépourvues de réservoirs ou d’équipements susceptibles de provoquer des fuites, l’installation d’un tel système est facultative, par exemple pour les structures comprenant uniquement des têtes de puits, des manifolds de tuyauterie, des pipelines, des grues, ou des lavages d’air instrumentés.

Les pipelines de décharge par gravité doivent être conçus pour éviter la fuite de gaz depuis le réservoir de récupération d’huile. La méthode la plus courante consiste à installer un joint à eau sur chaque port de décharge ou chaque collecteur de tuyau de décharge, ou encore d'installer un réseau de tuyaux avec joint à eau sur la conduite d'entrée du réservoir. L’utilisation de vannes anti-retour n’est pas recommandée dans ce contexte, car elles ne peuvent pas être utilisées comme une alternative pour protéger le joint à eau. De plus, les décharges sous pression et par gravité ne doivent pas être mélangées avant l’entrée du réservoir d’huile usée.

Le réservoir d'huile usée peut être un simple réservoir, un baril fermé ou un baril ouvert. Chaque réservoir d’huile usée doit être équipé d’un système de décharge automatique pour gérer les débits maximaux. L’objectif d’un système de ventilation sur un réservoir atmosphérique est de dissiper en toute sécurité les vapeurs d’hydrocarbures. Selon la conception du réservoir, il peut être possible d’assurer cette ventilation sans installer de pare-flamme, bien que des facteurs tels que la corrosion ou la distance des sources d'ignition puissent rendre cette mesure nécessaire dans certaines situations. Les réservoirs ouverts, en particulier ceux utilisés pour recueillir temporairement l’eau de pluie ou traiter l’eau de production, doivent être conçus pour empêcher tout débordement ou fuite, et chaque situation doit être analysée en fonction de la longueur du réservoir, des propriétés du liquide, et des conditions locales.

D’autres systèmes de soutien jouent un rôle crucial dans la sécurité des installations, tels que les systèmes d’alimentation pneumatique et de ventilation des gaz. Le système pneumatique fournit l’énergie nécessaire pour le fonctionnement des instruments et des dispositifs de sécurité. L’approvisionnement en gaz est essentiel pour garantir le bon fonctionnement des équipements de sécurité. Il est impératif que l’air comprimé ou tout autre gaz utilisé comme source ne soit pas mélangé avec des gaz inflammables provenant des systèmes de production ou d’utilité, pour éviter la formation de mélanges dangereux. La qualité du gaz fourni doit être optimale : il ne doit contenir ni hydrocarbures liquides, ni eau, ni impuretés solides, et doit être non corrosif.

Le système de ventilation des gaz permet de diriger les gaz dissous ou échappés du processus vers un lieu sûr. Ce système doit être conçu de manière à minimiser les risques pour la sécurité des personnels et de l’équipement. Les gaz doivent être évacués dans un environnement où leur concentration est suffisamment faible pour ne pas présenter un danger, ou être brûlés de manière contrôlée. Le choix du point de décharge est influencé par des critères essentiels tels que la sécurité du personnel, le volume de gaz à évacuer, la position relative par rapport aux autres équipements, et la direction dominante du vent. En cas de décharge sous-marine, il convient également de prendre en compte la direction du flux.

Il est aussi crucial de respecter des normes spécifiques de conception, telles que celles définies par l'API (American Petroleum Institute), notamment l'API Std 520 pour le dimensionnement des dispositifs de décharge de pression, l'API Std 521 pour les systèmes de dépressurisation, et l'API Std 2000 pour la ventilation des réservoirs de stockage atmosphériques. Ces normes assurent que les systèmes de sécurité ne sont pas seulement efficaces, mais aussi conçus pour minimiser les risques d’accidents, en garantissant que la pression de retour ne dépasse pas la pression de travail des équipements les plus sensibles.

La conception et le maintien de ces systèmes de sécurité ne se limitent pas à la gestion des fuites et des gaz. Les équipements doivent être régulièrement inspectés et entretenus pour assurer leur bon fonctionnement en tout temps, et pour répondre efficacement aux situations d’urgence. Les méthodes recommandées pour la prévention et la gestion des fuites de hydrocarbures, ainsi que pour la ventilation des gaz, doivent être rigoureusement appliquées pour préserver la sécurité des installations et des opérateurs.

Quel est le rôle des systèmes de combustion au sol dans le traitement des gaz de flare ?

Les fours de combustion au sol sont des équipements conçus pour traiter efficacement les gaz de flare, en assurant une combustion optimale et une gestion respectueuse de l'environnement. Ce processus de combustion est totalement confiné, invisible à l’extérieur, et ne produit ni pollution lumineuse ni chaleur excessive. L'architecture du four au sol repose sur l'installation de brûleurs spéciaux, qui, grâce à une structure poreuse en forme de fleur de prunier, permettent une combustion sans fumée. Cette conception innovante permet de diviser les gaz de flare en petites filaments, facilitant ainsi leur mélange avec l'air et augmentant la surface de contact pour une combustion complète.

La combustion des gaz de flare repose principalement sur la pression des gaz eux-mêmes et sur la conception particulière des brûleurs. L'efficacité du système de combustion est maximisée par la configuration du brûleur, qui est conçu pour assurer une combustion complète sans émission de fumée visible. Le système de flare au sol est généralement utilisé pour les gaz inflammables légèrement toxiques et non toxiques, et il est impératif de ne pas utiliser ces systèmes pour des gaz hautement toxiques ou dans des situations d'urgence. Les gaz de flare émis lors des démarrages et des productions normales doivent être traités par ces systèmes, mais en aucun cas les gaz générés par des situations d'urgence.

Le système de contrôle des pressions, à savoir les vannes de contrôle installées dans les pipelines, joue également un rôle crucial dans la gestion de la pression au sein du système. Le réglage de la pression est essentiel pour éviter des sauts de pression, en maintenant un fonctionnement optimal des brûleurs. Les vannes de sécurité, telles que les vannes à aiguille ou les pièces de rupture, sont installées pour protéger le système contre des pressions excessives, tandis que les vannes de commutation assurent une régulation fine du flux des gaz. Les systèmes de purge à l'azote, installés après les vannes de pression, garantissent que les risques de retour de flamme sont minimisés et que le système reste stable pendant toute la durée de l’opération.

Le design des flares au sol doit également répondre à des critères stricts pour réduire les risques environnementaux. Par exemple, une attention particulière est portée à l'émission de chaleur, qui ne doit pas dépasser les niveaux autorisés, et les installations doivent être conçues pour minimiser l'impact thermique sur les zones environnantes. Les flammes de ces flares sont conçues pour ne pas endommager les structures métalliques environnantes, grâce à des clôtures métalliques de protection contre les radiations thermiques. En outre, les matériaux de construction, notamment pour les tuyaux de support et les systèmes de combustion, doivent être résistants à des températures élevées et à l’usure liée à une exposition continue à des gaz corrosifs.

Les flares au sol peuvent se diviser en deux grandes catégories : les flares à combustion ordinaire et ceux assistés par vapeur. Les flares à combustion ordinaire sont principalement utilisés pour les gaz moins complexes, tandis que les flares assistés par vapeur sont conçus pour les gaz plus lourds, nécessitant un processus de combustion supplémentaire grâce à l'injection de vapeur. Ces derniers sont optimisés pour une combustion plus complète et un contrôle des émissions plus strict.

Les systèmes de contrôle de la combustion, y compris les systèmes de surveillance des flammes et les dispositifs de prévention des retours de flamme, sont cruciaux pour garantir la sécurité et l'efficacité du flare. Les systèmes de purge à l'azote jouent également un rôle central dans la prévention des risques de retour de flamme, en assurant un environnement à faible teneur en oxygène dans le système, ce qui empêche la combustion inversée.

En ce qui concerne les flares confinés, la capacité de traitement d'un seul flare ne devrait pas dépasser 100 t/h. Ce type de flare est souvent utilisé dans les installations nécessitant un contrôle rigoureux des émissions et des risques thermiques. Les chambres de combustion doivent être conçues pour éviter toute déformation thermique, tout en garantissant une pression d'air équilibrée pour éviter les risques de propagation de flammes. La disposition des brûleurs dans ces chambres est également critique, car elle doit permettre une répartition uniforme de la pression et éviter tout risque de retour de flamme ou d'explosion.

Le design des flares ouverts, quant à lui, nécessite une installation de dispositifs de protection thermique qui empêchent toute exposition directe des matériaux métalliques aux flammes, tout en garantissant une dispersion adéquate des gaz combustibles. La configuration des brûleurs dans ces systèmes, ainsi que leur disposition dans le périmètre de protection, doit être minutieusement pensée pour assurer une combustion efficace et minimiser l'impact environnemental.

Enfin, l'ensemble du système flare, qu'il soit à combustion ordinaire ou assistée par vapeur, nécessite un ensemble de dispositifs complémentaires pour assurer son bon fonctionnement : systèmes d'allumage, suivi des flammes, dispositifs anti-retour de flamme, systèmes de purge, et mécanismes d’élimination de la fumée. Ces éléments contribuent à garantir une combustion propre et conforme aux normes environnementales.

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