Recherche sur le pétrole brut

Cette page contient les résumés des projets de recherche du programme du transport des marchandises dangereuses sur le pétrole brut.

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Résumé – Tâche 3 : Expériences de combustion et modélisation (26 août 2019)

Le département de l'Énergie (DOE) des États-Unis (É.-U.) a lancé une étude technique sur la caractérisation du pétrole brut en 2015, en collaboration avec le département des transports (DOT) des É.U. ainsi qu'avec les Sandia National Laboratories (SNL), qui agissent à titre de responsable technique.

Transports Canada collabore avec le DOE et le DOT des É.-U à cette recherche. Ensemble, ils évalueront si les pétroles bruts transportés en Amérique du Nord, y compris ceux produits à partir de formations « étanches », présentent des propriétés physiques ou chimiques et des propriétés de combustion distinctes des pétroles bruts classiques pendant le transport et la manutention.

Le rapport SAND2019-9189, publié en août 2019, présente les résultats de la Tâche 3 : Expériences sur la combustion et modélisation, qui fait partie du plan global de recherche, d'échantillonnage, d'analyse et d'expérimentation (PDF, 286 ko disponible en anglais seulement) de SNL concernant les caractéristiques du pétrole brut. Vous pouvez accéder au rapport de la Tâche 3 à l'adresse suivante: https://www.osti.gov/biblio/1557808 (disponible en anglais seulement).

Le rapport décrit une étude expérimentale des caractéristiques physiques, chimiques et de combustion de certains pétroles bruts nord-américains et la façon dont ces caractéristiques sont associées aux distances de risque thermique résultant de feux en nappe et de boules de feu.

L'émergence d'importants volumes de pétrole de réservoirs étanches dans le réseau de transport nord-américain au cours de la dernière décennie, conjuguée à plusieurs accidents ferroviaires très médiatisés impliquant du pétrole brut, a soulevé des questions sur le rôle des propriétés pétrolières en général, et du pétrole étanche en particulier, dans la gravité des risques liés aux incendies de pétrole brut.

Méthodes d'étude

L'objectif des expériences sur le feu en nappe était de mesurer les paramètres nécessaires à l'évaluation des dangers, à savoir la vitesse de combustion, le pouvoir émissif en surface, la hauteur des flammes et le flux de chaleur vers un objet englouti. Pour atteindre cet objectif, une série d'expériences, intérieures, de 2 m de diamètre et, extérieures, de 5 m de diamètre ont été réalisées.

L'objectif des expériences sur les boules de feu était de mesurer les paramètres nécessaires à l'évaluation des dangers, notamment le diamètre maximal des boules de feu, la hauteur au diamètre maximal, la durée et le pouvoir émissif en surface, en utilisant 400 gallons de pétrole brut par essai.

Les échantillons de pétrole brut utilisés pour les expériences ont été prélevés à plusieurs endroits aux États-Unis, notamment du pétrole étanche dans la région de Bakken, au Dakota du Nord et dans la région de Permian, au Texas, et dans une réserve de pétrole produite de façon conventionnelle à partir de la réserve stratégique de pétrole américaine. Ces échantillons couvraient une plage mesurable de pression de vapeur et de teneurs aux extrémités légères représentatives des pétroles bruts domestiques classiques et des pétroles étanches.

Résultats de recherche

Les résultats indiquent que tous les pétroles testés dans le cadre de l'étude présentent des distances de risque thermique comparables et que les propriétés mesurées sont conformes à celles d'autres hydrocarbures liquides à base d'alcane.

Si vous avez des questions ou des commentaires sur ce travail, n'hésitez pas à nous contacter.

Résumé – Brut lourd: échantillonnage fermé vs ouvert et effet sur la composition finale des fractions légères (C1 à C6) dans le temps (Mars 2019)

Transports Canada (TC) a étudié le pétrole brut lourd pour déterminer si un mode de prélèvement d’échantillons était supérieur à un autre pour le prélèvement d’échantillons de brut afin d’en analyser la composition.

Il existe plusieurs méthodes de prélèvement d’échantillons de pétrole brut sur le terrain. Lors de deux campagnes préalables d’échantillonnage et d’analyse, TC a utilisé un cylindre fermé contenant un piston mobile pour prélever du pétrole brut, mais la méthode présentait des difficultés pour certains pétroles bruts lourds en raison de leur forte viscosité.

Dans le cadre de notre étude la plus récente, nous avons voulu savoir si le prélèvement de pétroles bruts lourds par échantillonnage ouvert sous pression atmosphérique entraînait une perte significative des fractions légères des hydrocarbures (c.-à-d. les gaz hydrocarbures comme le méthane (C1) et le propane (C3)), par rapport à la méthode des cylindres fermés à piston mobile.

Nous avons présumé que les pétroles bruts lourds contiennent des traces de fractions légères. Par ailleurs, compte tenu de la viscosité du pétrole lourd, il risque d’être plus difficile aux fractions légères de se diffuser hors du pétrole brut.  Aussi avons-nous présumé qu’il y aurait une perte négligeable de fractions légères, peu importe le mode d’échantillonnage utilisé.

Dans le cadre de l’étude, nous avons prélevé quatre pétroles bruts – trois lourds et un léger – en utilisant à la fois des méthodes ouvertes et fermées. Nous avons analysé les échantillons sur le plan des hydrocarbures des fractions légères (C1-C6) et de la rétention des fractions légères sur une période de quatre semaines. La comparaison des résultats obtenus de la semaine 0 à la semaine 4 a confirmé l’hypothèse selon laquelle, dans les échantillons de pétrole brut lourd, les fractions légères sont présentes en faible quantité et à l’état de traces et que la diffusion des fractions légères hors du pétrole brut lourd à la pression atmosphérique est minime.

Nous en avons déduit que, lorsque les échantillons sont manipulés et entreposés de la bonne manière, le prélèvement d’échantillons de brut lourd au moyen d’une méthode d’échantillonnage ouvert acceptable n’aboutit pas à une perte significative d’hydrocarbures des fractions légères par rapport à une méthode fermée.

Pour en apprendre plus

Pour obtenir une copie du rapport, veuillez nous contacter.

TP: 1540SE

Numéro de Catalogue: T86-55/2018E-PDF

ISBN: 978-0-660-29113-0

Résumé: Examen de la littérature sur les méthodes d'échantillonnage et d’analyse du pétrole brut (8 février 2017)

Le programme sur le transport des marchandises dangereuses a demandé un examen de la littérature en vue de comparer les méthodes d’analyse et d’échantillonnage et leur pertinence pour divers types de pétrole brut Canadien. A l’heure actuelle, on dénote des variations importantes dans le type de techniques d’analyse et d’échantillonnage utilisées pour la classification du pétrole brut avant son transport au Canada. Une méthode d’échantillonnage spécifique peut ne convenir qu’a certains types de pétrole brut et a certaines méthodes d’analyse. Du même coup, pour un examen analytique spécifique, il se peut qu’une méthode d’échantillonnage fonctionne mieux qu’une autre, selon le type de pétrole brut. Par conséquent, InnoTech Alberta, corporation provinciale de recherche, a entreprit ce projet. L’examen de la littérature a permis de conclure que l’échantillonnage de conteneurs découverts a la pression atmosphérique convient à l’échantillonnage de pétroles bruts inertes, de pétroles bruts lourds et aux méthodes d’échantillonnage pour lesquelles la perte de composants légers n’affecte pas la précision des techniques d’analyse. L’échantillonnage a l’état ferme doit être effectue lorsqu’il existe des préoccupations au sujet de la perte de composants volatils et de pétroles légers y compris des condensats, et du bitume dilue. En termes de méthodes d’essai, on privilégie celles qui permettent l’introduction directe de l’échantillon à partir d’un cylindre pressurise dans l’instrument (comme ASTM D8003) et qui éliminent les pertes attribuables à l’évaporation avant l’analyse.

Pour en savoir davantage

Si vous désirez obtenir un exemplaire du rapport, veuillez nous contacter.

Résumé – Tâche 2 : Évaluation desméthodes d’échantillonnage et d’analyse (8 février 2017)

En 2015, le département de l’Énergie (DOE) des États-Unis (É.-U.) a lancé une étude technique sur la caractérisation des pétroles bruts, en collaboration avec le département des transports (DOT) des É.-U. ainsi qu’avec les Sandia National Laboratories (SNL), qui agissent à titre de responsable technique. Transports Canada, le DOE et le DOT réalisent ensemble cette recherche. Ils évalueront si les pétroles bruts transportés en Amérique du Nord, notamment le pétrole de réservoirs étanches, possèdent des propriétés physiques ou chimiques et des propriétés de combustion qui les distinguent des bruts conventionnels, pendant le transport et la manutention,.

Dans le Plan d’échantillonnage, d’analyse et d’expérimentation (PDF, 286 KO, en anglais seulement) relatif à la recherche approfondie des SNL sur les caractéristiques des pétroles bruts, des recommandations sont formulées sous forme de tâches distinctes. Ces tâches reflètent un besoin d’en apprendre plus, grâce à la recherche, sur les propriétés des pétroles bruts de réservoirs étanches, spécialement en ce qui concerne le transport de ces derniers et en comparaison avec les propriétés des pétroles bruts conventionnels.

La tâche 1, une revue de littérature intitulée « Examen et évaluation des données sur la caractérisation des nouveaux pétroles bruts », a déjà été completée; TC n’a pas participé à cette tâche. Vous trouverez un rapport sur la tâche 1 en cliquant sur ce lien : http://prod.sandia.gov/techlib/access-control.cgi/2015/151823.pdf (PDF, 7.3 MO, en anglais seulement).

Le rapport SAND2017-12482 (publié en décembre 2017) présente les résultats de la tâche 2 : Évaluation des méthodes d’échantillonnage et d’analyse.

Cette tâche vise à déterminer les méthodes disponibles dans le commerce pour échantilloner des pétroles bruts et analyser leur pression de vapeur et leur composition, y compris en terme de gaz dissous, de façon exacte et reproductible. L’équipe de projet a sélectionné plusieurs méthodes d’échantillonnage et d’analyse, puis elle a comparé la performance de chacune de ces méthodes à celui d’un système de laboratoire mobile bien établi : le système d’instruments de base actuel du Programme sur la pression de vapeur des pétroles bruts de la réserve stratégique de pétrole des É.-U.

Plus précisément, à partir de deux échantillons de pétrole brut prélevés à deux endroits spécifiques aux É.-U., la matrice expérimentale a évalué la performance rélative :

  1. à l’échantillonnage, au transport et à la livraison d’échantillons d’hydrocarbures liquides, du lieu d’échantillonnage au laboratoire d’analyse;
  2. à l’analyse des propriétés liées à la composition et à la volatilité du pétrole, notamment la pression de vapeur, le rapport gaz-pétrole, les gaz dissous et les hydrocarbures légers.

Se basant sur des données issues de la recherche, l’équipe de projet a conclu que plusieurs combinaisons de méthodes d’échantillonnage et d’analyse offraient une bonne performance. Toutefois, elle a également décelé certaines conditions qui requièrent un examen approfondi pour certaines applications.

Le rapport SAND2017-12482 a été révisé (juin 2018) et un nouveau rapport (SAND2018-5909) « Révision 1 – Échantillonnage en hiver » a été publié. Ce rapport incorpore des données saisonnières additionnelles et les résultats de l’analyse de la composition, lesquels sont disponibles depuis la publication du rapport précédent (SAND2017-12482) en décembre 2017.

Désormais, l’équipe de projet réutilisera les méthodes qui ont offert une bonne performance dans le cadre de la tâche 2 pour exécuter la :

  • tâche 3 (expériences de combustion et modélisation);
  • tâche 4 (analyse de la composition de nombreux types de pétrole).

Vous pouvez consulter le rapport original de la tâche 2 (rapport SAND2017-12482 publié en décembre 2017) au lien suivant : (https://www.osti.gov/scitech/biblio/1414422-doe-dot-crude-oil-characterization-research-study-task-test-report-evaluating-crude-oil-sampling-analysis-methods). (en anglais seulement)

Vous pouvez consulter la révision 1 du rapport de la tâche 2 (SAND2018-5909, juin 2018)  à https://www.osti.gov/biblio/1458999-doe-dot-crude-oil-characterization-research-study-task-test-report-evaluating-crude-oil-sampling-analysis-methods (en anglais seulement)

Si vous avez des questions ou souhaitez transmettre des commentaires sur ces travaux, veuillez nous contacter.

Résumé : Échantillonnage et analyse du pétrole brut – Rapport final (10 août 2015)

Le déraillement survenu à Lac-Mégantic le 6 juillet 2013 ainsi que d'autres accidents survenus au Canada et aux États-Unis ont soulevé de nombreuses questions au sujet de la sécurité du transport du pétrole brut par train. Ils ont également mis l'accent sur la nécessité d'étudier davantage les propriétés et le comportement du pétrole brut.

Ce rapport décrit les tests que la Direction générale du transport des marchandises dangereuses a effectués pour évaluer la composition et les propriétés des pétroles bruts transportés par camion et par train au Canada. Nous avons :

  • vérifié l'applicabilité des exigences actuelles en matière de classification de la partie 2 du Règlement sur le transport des marchandises dangereuses qui visent la classe 3 (liquides inflammables) et la classe 2 (gaz).
  • évalué si le pétrole brut pouvait présenter d'autres dangers pendant le transport.

Méthodes d'étude

68 échantillons de pétrole brut ont été recueillis et analysés. Le pétrole brut était destiné au transport ferroviaire ou routier au Canada et représente un large éventail de pétroles bruts, des condensats au bitume, dans des conditions contrôlées. Nous avons également soumis les échantillons à divers essais, notamment :

  • Détermination du point d'éclair
  • Détermination du point initial d'ébullition (PIE)
  • Pression de vapeur Reid (PVR)
  • Pression de vapeur réelle
  • Analyse de la composition et rapport gaz/pétrole par chromatographie en phase gazeuse (CG)
  • Analyse du sulfure d'hydrogène (H2S) dans la phase vapeur et essai des gaz inflammables

Résultats de recherche

  • La méthode de CG a permis de déterminer les PIE et les résultats indiquent que 56 des 68 échantillons se situeraient dans le groupe d'emballage I, le groupe présentant le risque le plus élevé pour la classe 3 (liquides inflammables).
  • Les PIE déterminés par la méthode ASTM D86, une norme couramment utilisée pour déterminer le PIE des liquides inflammables, sont constamment plus élevés que ceux déterminés par CG.
  • Dans le rapport, il est recommandé d'utiliser la méthode où les données de GC tirées des deux normes ASTM (D 8003/ D7169) sont regroupées. Cette méthode est la plus exacte pour déterminer le PIE du pétrole brut contenant des fractions légères (méthane, éthane, propane et butane).
  • La plupart des valeurs de pression de vapeur réelle étaient supérieures à la pression atmosphérique (101 kPa) à 50 oC.
  • Les valeurs de pression de vapeur réelle étaient supérieures aux valeurs de PVR pour les échantillons de pétrole brut analysés par les deux méthodes.
  • D'après l'analyse de la composition, un échantillon de pétrole brut contenait assez de fractions légères pour entraîner une pression de vapeur réelle supérieure à 300 kPa à 50 oC, qui correspond à la définition d'un gaz dans le Règlement sur le TMD.
  • Les mesures de la phase vapeur du H2S se situent entre 0 et 65000 ppm, et 42 des 68 échantillons de pétrole ont des valeurs inférieures à 1000 ppm.

Nous avons effectué ces essais en collaboration avec Alberta Innovates – Technology Futures (AITF), société de recherche provinciale de l'Alberta.

Pour accompagner le rapport publié, les données recueillies sur le pétrole brut au cours de ce projet sont maintenant disponibles.

L'ensemble de données est présenté en format Microsoft Excel et contient les renseignements suivants sur les échantillons prélevés :

  • Région d'origine;
  • Type d'échantillon (p. ex. pétrole lourd, condensat, etc.);
  • Méthode d'échantillonnage (en milieu atmosphérique ou pressurisé);
  • Mode de transport en provenance et en direction des sites (par train, oléoduc ou camion);
  • Concentration de sulfure d'hydrogène (H2S) en phase vapeur (ppm);
  • Point d'éclair (°C);
  • Contenu en eau et en sédiment (%);
  • Densité (kg/m3);
  • Point initial d'ébullition (PIE) (°C);
  • Pression de vapeur de Reid (PVR) (kPa);
  • Pression de vapeur réelle (kPa);
  • Rapport gaz/pétrole (m3/m3);
  • Profil de distillation simulé; et
  • Analyse de la composition (%).

Note : L'ensemble de données ne précise pas le nom de la compagnie qui possède ou exploite les installations où nous avons prélevé les échantillons ni le lieu géographique exact de l'échantillonnage.

Pour en savoir davantage

Si vous désirez obtenir un exemplaire du rapport ou des données, veuillez nous contacter.

Contactez-nous

Courriel : TC.TDGScientificResearch-RecherchescientifiqueTMD.TC@tc.gc.ca.

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