SIMULATION ET ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES SIMULATION ET ANALYSE QUANTITATIVE DES RISQUES ASSOCIES AU TRANSPORT DE GPL PAR CANALISATION
DE GRAND DIAMETRE
Sommaire
Introduction
Dangers Liés Au transport du GPL
Qu’est-ce que le QRA ?
Analyse QRA des pipeline GPL
Etudes de cas
Conclusion
Introduction
• Tendance mondiale vers l’utilisation de GPL
• Algérie: important producteur de GPL
• Important réseau d’oléoducs -> ELR1 :diamètre 24’’ (le plus grand au monde)
Dangers Lies Au transport du GPL par canalisation
• Asphyxie
• Inflammation
� Limite Inférieure d’inflammabilité (LII) = 1,78% Au dessous
Dangers liés au GPL
� Limite Inférieure d’inflammabilité (LII) = 1,78% Au dessous
de cette limite, le mélange gazeux est trop faible en vapeur de
GPL pour s’enflammer.
� Limite supérieure d’inflammabilité (LSI) =9,34% Au dessus
de cette concentration, le mélange gazeux devient trop riche
en vapeur de GPL et ne s’enflamme pas.
Dangers Lies Au transport du GPL par canalisation
Les causes des défaillances
• Causes liées au facteurs temps
• Causes indépendantes du temps
Dangers liés au pipeline: Pertes de confinement
• Causes indépendantes du temps
• Causes stables
49,60%
16,50%
15,40%
7,30%
4,60%6,70%
Interferences externes
Défauts de matériel et de
construction
Corrosion
Mouvement du terrain
Erreurs d'exploitation
Autres causes
Dangers Liés Au transport du GPL par canalisation
• Pipeline de GPL: installations classées,
• susceptibles de générer de nombreuses situations de danger
Fuite/Rupture
ignition
Dispersion Jet fire Flash fire UVCE
Ignition immédiate
Ignition retardée
Conséquence potentielles de défaillance
d’un pipeline du GPL
La gravité d’une défaillance d’un pipeline du GPL dépend de:
Taille de la fuite: Petite fuite, fuite moyenne, grande fuite, rupture
Composition du GPL,
Pression et température du produit,
Volume géométrique du tronçon ESD,
temps nécessaire à l’isolement du tronçon,
chemin et interaction possibles avec l’environnement,
Conséquence potentielles de défaillance
d’un pipeline du GPL
Dispersion du nuage gazeux :
La dispersion du nuage gazeux est influencée par
plusieurs facteurs :
Pression au niveau de la brèche,
durée d’émission, durée d’émission,
conditions atmosphériques
environnement du point d’émission,
Cinétique de l’émission (rejet continu ou instantané),
Conditions météorologiques,
Composition du GPL,
Pression en amont du point de fuite,
volume de GPL dans un segment ESD,
Existences d’obstacles sur le rayon de dispersion.
Risque = Probabilité x Conséquence
Evaluation des fréquences
d’occurrence Estimation du risque
Identification des dangers et Analyse
Analyse des risques: le QRA
risque
Evaluation de la gravité
(conséquences)
dangers et Analyse des scénarios des
scénarios
Type d’analyse Fréquence Gravité
Analyse qualitative qualitative qualitative
Analyse semi-quantitative quantitative qualitative
Analyse quantitative (QRA) quantitative quantitative
• Hazid •”What if”• Checklists
Analyse quantitative du risque
Identification des dangers
Analyse du risque
• Checklists• HAZOPAnalyse des scénarios
Fréquences d’occurence
Analyse des Consequences
Estimation du Risque
Analyse quantitative du risque
Analyse de risque
Identification des dangers
Analyse des scénarios
Fréquences d’Occurence
Analyse des Consequences
Estimation du Risque
• arbre de défaillance• arbre d’évenenement• noeud papillon
Analyse quantitative du risque
Analyse de risque
Identification des dangers
Analyse des scénarios
Fréquences d’Occurence
Analyse des Consequences
Risque
• niveaux des radiations• niveaux des surpression
Analyse quantitative du risque
Analyse de risque
Identification des dangers
Analyse des scénariosAnalyse des scénarios
Fréquences d’Occurence
Analyse des Consequences
Estimation du Risque
base des données: • purple book•OGP•EGIG•ARAMIS
Analyse quantitative du risque
Analyse du risque
Identification des dangers
Analyse des scénariosAnalyse des scénarios
Fréquences d’Occurence
Analyse des Consequences
Estimation du Risque
Indicateurs du risque• risque individuel•Risque sociétal•Effets dominos
Analyse quantitative du risqueBases de Données
-Activités similaires.
-Données propre au MO
-Base de données dans le monde
Analyse Qualitative des risques
Utilisation de méthodes
reconnues pour l’identification
des dangers potentiels (Ex :
HAZID)
Etudes techniques
-Etude hydraulique
-Analyse transitoire
-Etude de stress
-Protection cathodique
-etc.
-Identification des fréquences
d’occurrence d’accidents
d’installations similaires.
-Identification des dangers
potentiels susceptibles de nuire
au fonctionnement normal de
Identification des mécanismes de
défaillances de la canalisationd’installations similaires.
-Identification des tailles de fuites
à prendre en compte
au fonctionnement normal de
l’ouvrage.
-Identification des scénarios
défaillances de la canalisation
Filtration des résultats
-Considérer les scénarios d’accidents pertinents
-Eliminer les scénarios insignifiants dont l’occurrence est peu probable ou dont les conséquences sont négligeables.
-Sélection des scénarios à analyser
Organisation de scénarios dans des tableaux pour être analysés séparément
Analyse quantitative du risque
ESTIMATION DES FREQUENCES D’OCCURRENCE
25,30%6,20%
4,40%
Petite Fuite
Fuite Moyenne
Grande Fuite
• Fréquence d’occurrence
en fonction de la taille des
fuites
64,10%
Grande Fuite
Rupture Totale
49,60%
16,50%
15,40%
7,30%4,60%
6,70%
Interferences
externes
Défauts de matériel
et de construction
Corrosion
Mouvement du
terrain
Erreurs d'exploitation
• Fréquences génériques
suivant les causes
Analyse quantitative du risque
ESTIMATION DES FREQUENCES D’OCCURRENCE
Fréquence par année
Nature de la fuiteVannes
manuelles
Vannes
automatiques
Petite Fuite 2,7E-04 6,0E-04
Fréquences génériques de défaillances de différents types de vannes
Fréquence par année
Nature de la fuite Bride 6" Bride 24"
Petite Fuite 7,3E-05 3,1E-04
Fuite Moyenne 1,7E-05 7,1E-05
Fréquences génériques de défaillances de différents types de brides
Petite Fuite 2,7E-04 6,0E-04
Fuite Moyenne 4,9E-05 1,1E-04
Grande Fuite 1,3E-05 2,8E-05
Rupture Totale 1,2E-05 2,6E-05
Fréquence par année
Nature de la fuite < ¾’’ > ¾’’
Petite Fuite 1,64 e-5 1,35 e-4
Fuite Moyenne 4,08 e-4 1,87 e-4
Grande Fuite - -
Rupture Totale - -
Fréquences génériques de défaillances de piquages d’instrumentation
Fuite Moyenne 1,7E-05 7,1E-05
Grande Fuite 1,2E-05 2,2E-05
Rupture Totale - 2,7E-05
Adaptation de données génériques
aux particularités de l’ouvrage
Pour le cas d’un pipeline de grande longueur, la canalisation représente l’élémentprépondérant d’un point de vue risque.Les probabilités de défaillance issues de:
• de canalisations de dimensions variables, constituées de tubes de nuances • de canalisations de dimensions variables, constituées de tubes de nuances d’acier diverses ;
• de canalisations plus ou moins âgées, évoluant dans des environnements différents ;
• de canalisations soumises à des politiques de maintenance diverses
• de canalisations transportant des hydrocarbures de qualités différentes, ayant des potentiels d’agressivité variables ;
• recueillies sur un période assez longue (insensibles au biais induit par les progrès techniques dans le domaine de la gestion de l’intégrité des canalisations).
(1):Facteur de réduction en fonction du
coefficient de sécurité
(2):Facteur de réduction en fonction de
l’épaisseur
(3):Facteur de réduction en fonction de la
profondeur d’enfouissement de la canalisation
(4):Facteur de réduction en fonction de la
fréquence de patrouillage
Source;“Code of Practice for Pipelines-Part3 : Supplement to PD 8010-1. British Standard Institution, 2008”
Analyse quantitative du risque
Dans cette étude, on considère que 4 types de causes sont susceptibles de générer l’événement E correspondant à une perte de confinement de la canalisation:
4321 EEEEE UUU=
• E1 : Dégradation du tube par perte de métal (corrosion interne et externe, érosion) ;
• E2 : Interférences externes (travaux de tiers à proximité de l’ouvrage) ;
• E3 : défauts du matériel et vices de construction ;
• E4 : Causes diverses.
Analyse quantitative du risque
Adaptation de données génériques aux particularités de l’ouvrage
En conséquence, la probabilité d’une perte de confinement de la canalisation s’exprime comme suit :
( ) ( ) ( ) ( ) ( )4321 EPEPEPEPEP +++=
Où :P(E1) :est définie comme le seuil de risque maximum toléré après une inspection par outil intelligent ;
P(E2) : probabilité de défaillance selon les nouveaux code de construction ;
P(E3) : probabilité de défaillance des nouvelles canalisations ;
P(E4) : à estimer (20% de la valeur de P(E)).
PROBABILITES D’IGNITIONL’estimation réaliste des fréquences d’ignition est un paramètre essentiel de l’évaluation des conséquences d’accidents et du niveau de risque qui leur est associé
Pour tenir compte des particularités de la zone un modèle d’estimation des probabilités d’ignition a été mis au point, fonction:
Type de rejet Sources d’ignition
Route Torche Ligne HT Population
Vitesse du vent
Pression du gaz
Fuite (Φ) Rupture
UDM (Phast)
Surface zone
d’inflammationm2
Facteur de
présence
Facteur
d’efficacité
Facteur de
présence
Facteur
d’efficacité
Facteur de
présence
Facteur
d’efficacité
Facteur de
présence
Facteur
d’efficacité
Probabilité
d’inflammation
Arbre des événements d’une fuite
sur canalisation GPL
non
ouiFuite/rupture
canalisation
Ignition immédiate Ignition retardé e
jet fire
ouinonFlash fire /
explosion
dispersionnon
oui
Critères de risque individuel
selon UK HSE
Courbe de risque individuel
Seuil Inacceptable pour le personnel
Seuil Inacceptable pour le public
Zone
Distance en m
Seuil Acceptable
Risque Individuel
Distance clôture
Zone ALARP
Courbe des Fatalités (F-N)
1,00E-05
1,00E-04
1,00E-03
Zone A: Risque
1,00E-08
1,00E-07
1,00E-06
1,00E-05
1 10 100 1000 10000
Pro
babi
lité
Fatalité
Zone B: Risque à
maitriser ALARP
Zone C: Risque
tolérable
Zone A: Risque
intolérable
Etude de cas
WILAYA Communes
OUARGLA
Hassi Messaoud
Sidi Khouiled
Ain El Baida
Communes traversées par l’oléoduc ELR1N° DESIGNATION PK ELR1 CATEGORIE. I (M) OBS
T, DEPART 0 400 T D
N° 01 Poste Sectionnement 20 150
SP1 ELR1 HEH 33 400 station
N° 02 Poste Sectionnement 43 150
N° 03 Poste Sectionnement 63 150
N° 04 Poste Sectionnement 84 150
Les ouvrages du projet
Etude de cas
OUARGLA Ain El Baida
Rouisset
Ouargla
GHARDAÏA
Zelfana
Bounoura
El Atteuf
Ghardaïa
Ben Dahoua
Berriane
LAGHOUAT Hassi R’mel
N° 05 Poste Sectionnement 102 150 Injection Guellala
N° 06 Poste Sectionnement 122 150
N° 07 Poste Sectionnement 142 150
SP2 ELR1 153 400 PC station
N° 08 Poste Sectionnement 173 150
N° 09 Poste Sectionnement 192 150
N° 10 Poste Sectionnement 211 150
N° 11 Poste Sectionnement 233 150 Injection O.Noumer
Poste Coupure 251 400 PC
N° 12 Poste Sectionnement 271 150
N° 13 Poste Sectionnement 289 150
N° 14 Poste Sectionnement 305 150
N° 15 Poste Sectionnement 321 150
T, ARRIVEE 335+200 400 TA
Composition Pourcentage molaire
Ethane 1,83
Propane 60,62
Iso-butane 13,61
n-butane 23,55
Iso-pentane 0,34
Composition chimique du GPLDiamètre 20’’/24’’
Durée de vie
minimale25 ans
Longueur environ en Ø24"
Rugosité absolue du
tube.
Nuance de l’acier X 60 API 5L/ISO3183
Ø24" pour catégorie I environ
Ø24" pour catégorie II environ
Caractéristiques de la canalisation
n-pentane 0,05
Epaisseurs
Ø24" pour catégorie II environ
Ø24" épaisseur intermédiaire environ
Ø24" pour catégorie I environ
Ø24" pour catégorie II environ
Ø20" pour catégorie I environ
Ø20" pour catégorie II environ
Hauteurs de
recouvrement0,8 m ; 0,2 m
N° PK OBSERVATIONS
11
canalisation enterrée
2 Route
32
Ligne électrique
4 Canalisation aérienne
53
Canalisation enterrée
6 Canalisation aérienne
74
Ligne électrique
8 Canalisation aérienne
9
5
Route
10 Ligne électrique
11 Route
12 7 Route
13 9 Canalisation enterrée
14 11 Piste
15 12 Piste
1613
Canalisation enterrée
17 Canalisation enterrée
93 Route
94 307 Oued
95 308 Oued
96309
Piste
97 Oued
98 310 Oued
99311
Canalisation aérienne
100 Canalisation aérienne
101312
Canalisation enterrée
102 Route
103 314 Route
104 315 Route
105 316 Canalisation enterrée
106
317
Canalisation enterrée
107 Canalisation enterrée
108 Canalisation enterrée
109 318 Canalisation enterrée
110319
Oued
111 Canalisation enterrée
Liste des points singuliers le long du tracé
17 Canalisation enterrée
1814
Canalisation enterrée
19 Route
2015
Route
21 Canalisation enterrée
22
16
Route
23 Canalisation enterrée
24 Canalisation enterrée
25 18 Canalisation enterrée
26 19 Route
27 20 Canalisation enterrée
28 23 Piste
29 26 Ligne électrique
30 27 Route N°49
31 29 Ligne électrique
32 32 Ligne électrique
33
61
Ligne électrique
34 Ligne électrique
35 Canalisation enterrée
36 Canalisation enterrée
37 Route N°49
111 Canalisation enterrée
112 320 Canalisation enterrée
113 322 Piste
114323
Canalisation enterrée
115 Canalisation enterrée
116323
Canalisation enterrée
117 Canalisation enterrée
118
323
Route
119 Canalisation enterrée
120 Canalisation aérienne
121 Oued
122
324
Ligne électrique
123 Ligne électrique
124 Ligne électrique
125 Ligne électrique
126
325
Ligne électrique
127 Ligne électrique
128 Canalisation enterrée
129 Canalisation enterrée
130 327 Canalisation enterrée
131328
Canalisation enterrée
132 Ligne électrique
133 Ligne électrique
Type de récepteur PK Distance (m) Superficie (ha)
Agriculture 327 53,07 0,93
ZA + Habitat 267 37,47 16,02
Agriculture 218 151,42 88,33
Agriculture 216 526,19 70,15
Agriculture 209 344,29 64,04
Agriculture 206 159,48 72,14
Agriculture 70 792,90 27,51
Agriculture 73 0 63,02
Agriculture 74 0 46,96
Agriculture 96 256,13 1,59
Agriculture 96 453,44 2,83
Agriculture 90 305,85 14,95
Agriculture 96 133,46 0,50
Agriculture 88 552,55 18,99
Liste des récepteurs sensibles
Désignation PK Distance (m)
Ligne électrique 106-154 300
Ligne électrique 137-155 353
Ligne électrique 125-131 568
Ligne électrique 55-71 0 - 500
Ligne électrique 5-7 0 - 500
Ligne électrique 2-5 480
Route 10-23 0-500
Route 51-52 780
Sources potentielles d’ignition
Agriculture 88 552,55 18,99
Agriculture 88 151,41 9,44
Agriculture 68 157,52 3384,99
Agriculture 62 493,10 1046,58
Agriculture 26 104,49 841,15
Agriculture 23 74,95 11,31
ZA + Habitat 268 246,12 7,63
Base vie 154 98,06 8,97
Base vie 126 1269,69 5,10
Base vie 59 561,98 25,24
Base vie 3 725,19 0,80
Base vie 5 332,53 0,56
Base vie 5 278,16 0,85
Base vie 5 222,82 1,42
Base vie 244 180,79 0,12
Base vie 244 155,01 0,89
Caserne 99 135,51 31,80
AS- Zelfana 211 133,80 25,92
Zelfana- ville 211 363,96 274,75
Route 55-67 0 - 1000
Route 248-258 0 - 1000
Route 211-216 0 - 1000
Arbre des évènements
Type CritèreNbre de
scénarios
1 Segments ESD Risque Individuel 336
Scénarios d’accidents potentiels considérés
2 PC, PS et injections Risque Individuel 384
3 Densité de population Risque Collectif 336
4 Installations adjacentes Effets domino 128
Nombre total des scénarios 1 184
Fréquences d’occurrence des pertes de confinement sur la canalisation
Inspection par racleur instrumenté (taux de défaillance de base < 1.E-4)
Epaisseurs (mm) 10,31 11,13 14,3 15,88
Profondeur (m) 0,8 2 0,8 2 0,8 2 0,8 2
P (E1) 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04 1,00E-04
FR 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FR 2 2,80E-01 2,80E-01 2,30E-01 2,30E-01 1,07E-01 1,07E-01 7,34E-02 7,34E-02
FR 3 1 0,55 1 0,55 1 0,55 1 0,55
FR 4 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
FR global 3,36E-01 1,85E-01 2,76E-01 1,52E-01 1,29E-01 7,08E-02 8,81E-02 4,85E-02
P (E2) 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05
P (E3) 6,98E-05 3,84E-05 5,73E-05 3,15E-05 2,68E-05 1,47E-05 1,83E-05 1,01E-05
P (E4) 5,28E-05 4,50E-05 4,97E-05 4,33E-05 4,21E-05 3,91E-05 4,00E-05 3,79E-05P (E4) 5,28E-05 4,50E-05 4,97E-05 4,33E-05 4,21E-05 3,91E-05 4,00E-05 3,79E-05
P (E) 2,64E-04 2,25E-04 2,49E-04 2,16E-04 2,10E-04 1,95E-04 2,00E-04 1,90E-04
Inspection périodique par ondes guidées (taux de défaillance de base < 1.E-5)
Epaisseurs (mm) 10,31 11,13 14,3 15,88
Profondeur (m) 0,8 2 0,8 2 0,8 2 0,8 2
P (E1) 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05 1,00E-05
FR 1 1 1 1 1 1 1 1 1
FR 2 2,80E-01 2,80E-01 2,30E-01 2,30E-01 1,07E-01 1,07E-01 7,34E-02 7,34E-02
FR 3 1 0,55 1 0,55 1 0,55 1 0,55
FR 4 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2 1,2
FR global 3,36E-01 1,85E-01 2,76E-01 1,52E-01 1,29E-01 7,08E-02 8,81E-02 4,85E-02
P (E2) 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05 4,16E-05
P (E3) 6,98E-05 3,84E-05 5,73E-05 3,15E-05 2,68E-05 1,47E-05 1,83E-05 1,01E-05
P (E4) 3,03E-05 2,25E-05 2,72E-05 2,08E-05 1,96E-05 1,66E-05 1,75E-05 1,54E-05
P (E) 1,52E-04 1,12E-04 1,36E-04 1,04E-04 9,80E-05 8,29E-05 8,74E-05 7,71E-05
Simulation des niveaux de radiations d’un jet fire généré par une brèche majeure sur la canalisation
Simulation des niveaux de surpressions d’explosion Simulation des niveaux de surpressions d’explosion générée par une brèche majeure sur la canalisation
RESULTATS, ANALYSE ET
RECOMMANDATIONSN° PK Ouvrage Facteurs aggravants Type Mesures d’atténuation
01 33 SP Densité Piping RISite clôturé+ Accès réglementé+
Détecteurs de gaz.
02 63 PS3Route+ ligne HT
+ Z.Agricole.RI
Site clôturé+ Accès réglementé+
Détecteurs de gaz.
03 74 Canalisation ligne HT+ Zone. Agricole RC
Inspection périodique du tronçon par
ondes guidées ou contournement ou 03 74 Canalisation ligne HT+ Zone. Agricole RC ondes guidées ou contournement ou
Corridor de sécurité
04 142 PS 7 ligne HT RI Site clôturé+ Accès réglementé+
Détecteurs de gaz.
05 153 PC1Route+ ligne HT+ Base
de VieRI
Site clôturé+ Accès réglementé+
Détecteurs de gaz.
06 152 Canalisation Route + Base de Vie RC Inspection périodique du tronçon par
ondes guidées ou contournement
07 210 Canalisation Route + Habitations RC Contournement ou Délocalisation
d’une partie des habitants
08 211 PS 10 Habitations RISite clôturé+ Accès réglementé+
Détecteurs de gaz.
Cartographie:
• Seuil des effets dominos jet fire (1);•Seuils des effets dominos explosion (2)•Isocontours R.Individuel flash fire (3)
1
3 2
RISQUE INDIVIDUEL
�PK 33+000 : PC à proximité de SP
PK Facteur aggravant
33+000 Densité élevée de de process
Distance (m) Somme JF Somme FF Somme VCE Somme
0 1,19E-04 8,30E-05 1,08E-05 2,13E-04
100 3,52E-05 5,49E-05 2,73E-06 9,29E-05
200 4,94E-06 2,82E-05 0,00E+00 3,31E-05
300 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
400 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00 0,00E+00
Nb :Nb :RI inférieur à 10-4 à partir 95 m de part et d’autre ;
Actions recommandées : Site clôturé : Accès réglementé ;Détecteur de gaz.
PK 211+000 : Agglomération (Zelfana)
Distance
(m)Probabilité
Surface
(ha)
Densité
(pers/ha)
Nbre de
personne
0 3,83E-05 1 1 1
100 3,27E-05 1 1 1
200 1,41E-05 0,49 35,87 16
300 1,37E-05 3,62 35,87 130
400 3,04E-06 7,82 35,87 280
500 1,00E-08 12,93 35,87 464Actions recommandées :
•Option1 : Inspection périodique du
� RISQUE INDIVIDUEL
•Option1 : Inspection périodique du tronçon par ondes guidées ;
•Option 2 : Délocalisation d’une partie des habitants de l’agglomération secondaire ;
•Option 3 : contournement de la zone agricole.
Actions recommandées :
•Option1 : Inspection périodique du tronçon par ondes guidées ;
•Option 2 : Délocalisation d’une partie des habitants de l’agglomération secondaire;
•Option 3 : contournement de la zone agricole.
2
1
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CONCLUSION
• L’analyse quantitative des risques associés au transport d e GPL parcanalisation de grand diamètre nécessite la mise en œuvre d’ outils desimulation spécifiques associés à des logiciels spécialis és adaptés.
• Les résultats obtenus permettent une représentation du ris que sousforme de courbes de risque individuel et de courbe de fatalit épermettant de juger rapidement :permettant de juger rapidement :
• les risques potentiels susceptibles d’être générés par lacanalisation de GPL• de simuler l’impact de toute décision de protection envisag ée etde ce fait d’en sélectionner les mieux adaptées.