Des contrôles de niveau de remplissage fiables dans les mines de charbon

Des contrôles de niveau de remplissage fiables dans les mines de charbon

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Industry

Les mines et les mines à ciel ouvert sont bien connues pour leurs conditions de travail difficiles. Ces conditions exigeantes s’appliquent également aux technologies qui y sont déployées. Pour cette raison, des instruments de mesure durables et fiables sont nécessaires pour la surveillance des eaux souterraines.

Dix pour cent des gisements mondiaux de charbon se trouvent en Australie. L’extraction du charbon est l’un des facteurs économiques les plus importants de ce continent, qui est le premier exportateur de charbon au monde. Cependant, l’extraction de matières premières est une activité exigeante. L’opérateur d’une station australienne à ciel ouvert a contacté STS pour étudier l’implémentation d’un capteur de pression destiné à surveiller les niveaux de remplissage à des profondeurs allant jusqu’à 400 mètres.

Les opérations minières ont une forte influence sur les eaux souterraines. Les aquifères entourant les mines de charbon sont drainées, ce qui entraîne un affaissement du cône de dépression. Cet affaissement modifie les conditions hydrologiques naturelles souterraines en créant des chemins de résistance diminuée. Cela conduit alors à des infiltrations d’eau dans les fosses à ciel ouvert et dans les chantiers souterrains. En conséquence, l’eau doit être constamment pompée hors de la fosse pour assurer une extraction sûre de la matière première.

Pour contrôler le niveau des eaux souterraines et les pompes utilisées pour le drainage, les opérateurs de cette station à ciel ouvert ont besoin d’un capteur de pression permettant de surveiller le niveau de remplissage en fonction d’exigences spécifiques : une pression ambiante comprise entre 0 et 40 bars (400 mH2O) et une longueur de câble de 400 mètres. La solution générique de STS, l’ATM.ECO/N/EX, offre une gamme de mesure de « seulement » 25 bars et une longueur de câble de 250 mètres.

Mais puisque STS est spécialisé dans les solutions de mesure de pression personnalisées, ce défi ne devait pas constituer un obstacle majeur. En peu de temps, le capteur de pression à sécurité intégrée ATM.1ST/N/Ex a été développé. Il répond précisément aux exigences de pression, et il est équipé d’un câble en Téflon® de 400 mètres de long. Sa précision de 0,1 % est également convaincante. Lors du développement de ce nouveau capteur de pression, STS a décidé de l’équiper d’un câble en Téflon® doté d’un presse-étoupe scellé et d’un tube d’aération ouvert (le polyuréthane est trop souple pour cette application). De plus, un poids de lestage vissé garantit une position de mesure droite et stable. Le réducteur de tension en acier inoxydable, qui est également vissé, aide à soulager la tension sur le câble électrique. Comme l’indique la désignation de l’appareil, il bénéficie également de la certification EX pour une utilisation en zones à risques d’explosions.

Le capteur ATM.1ST/N/Ex avec réducteur de tension vissé (à gauche) et poids de lestage vissé (à droite).

En tant qu’expert en développement de capteurs de pression spécifiques, STS a été en mesure de fournir le capteur ATM.1ST/N/Ex en moins de trois semaines.

Caractéristiques du capteur ATM.1ST/N/Ex:

 

  • Plage de pression: 1─250 mH2O
  • Précision: ≤ ± 0,1 / 0,05 % PE
  • Erreur totale: ≤ ± 0,30 % PE (-5 ─ 50 °C)
  • Température de fonctionnement : -5 ─ 80 °C
  • Température du fluide: -5 ─ 80 °C
  • Signal de sortie: 4─20 mA
  • Matériaux: acier inoxydable et titane
  • Compensation électronique
  • Connexions de processus communs disponibles
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Les diagraphies de forages nécessitent des capteurs de pression robustes et performants

Les diagraphies de forages nécessitent des capteurs de pression robustes et performants

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Oil & Gas

Le terme «diagraphie de forage» (ou mud logging en anglais) fait référence aux méthodes analytiques appliquées à la boue de forage lors des opérations de forage. Lors de ce processus, l’usage de capteurs de pression puissants et robustes est essentiel.

Bien que le terme «diagraphie de forage» soit relativement explicite, il offre une description incomplète du processus: les techniciens de surveillance de forages (ou mud logger en anglais) sont chargés de la collecte et de l’étude d’échantillons de forage. Ils analysent en temps réel les données provenant du processus de forage. C’est la raison pour laquelle ce type de diagraphie est aussi appelé «diagraphie instantanée». La boue de forage est le composant le plus important d’une diagraphie car elle transporte les informations de forage depuis le fond du trou jusqu’à la surface, où les déblais (c.-à-d. les morceaux de formations rocheuses) contenus dans le fluide de forage sont examinés.

Ces analyses fournissent un protocole de profondeur permettant de déterminer la profondeur des hydrocarbures, d’identifier la lithologie de forage et de surveiller les gaz naturels susceptibles de pénétrer dans la boue de forage. Les diagraphies de forages servent également à estimer la pression interstitielle ainsi que la porosité et la perméabilité de la formation forée. Elles permettent aussi de collecter, de surveiller et d’évaluer les hydrocarbures, d’évaluer la productibilité des formations contenant des hydrocarbures et de conserver un enregistrement des paramètres de forage. Ces données sont essentielles pour garantir des opérations de forage sûres et rentables.

Les diagraphies instantanées sont effectuées en temps réel dans des laboratoires mobiles installés sur le site de forage. Les données en temps réel sont directement utilisées pour le contrôle du forage. Les diagraphies de forages sont généralement effectuées par des spécialistes engagés par la société de forage. STS fournit des capteurs de pression à plusieurs prestataires de services de diagraphies de forages.

La caractéristique essentielle des capteurs de pression utilisés dans les processus de forage: durabilité

Pour surveiller le processus de forage, les techniciens de surveillance de forages montent divers capteurs sur l’appareil de forage. La détection de pertes, même mineures, de la pression des tiges de forage nécessite un très haut degré de précision. Des temps de réponse immédiats sont également nécessaires pour éviter tous problèmes de repêchage et pour minimiser les risques et les coûts associés à d’éventuelles anomalies.

Les sites de forage sont des environnements difficiles qui peuvent être très exigeants pour les capteurs de pression. Les deux facteurs les plus importants à cet égard sont la boue et les vibrations des opérations de forage.

Image 1: Capteur de pression certifié ATEX pour des applications de diagraphie

Pour faire face à ces conditions difficiles, STS fournit aux prestataires de services de diagraphies des capteurs ATM/ECO/EX équipés de boitiers personnalisés. Les capteurs de pression certifiés ATEX sont optimisés pour des plages de haute pression. Les vibrations générées lors des processus de forage affectent principalement la zone située entre le tube et le raccord de pression. Pour résoudre ce problème, STS utilise une double soudure sur le raccord et un tube en acier inoxydable plus épais (26,5 mm). Outre les plages de haute pression et les vibrations, une autre difficulté est à prendre en considération : la boue peut obstruer le canal de pression. Pour éviter tout problème d’obstruction, nous avons élargi le canal de pression à 10 mm. Étant donné que les techniciens de surveillance de forages travaillent principalement avec des pressions statiques, l’augmentation du canal de pression n’engendre aucun risque de détérioration de la membrane de pression.

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Sites contaminés: Des sondes de niveau résistantes sont nécessaires pour la décontamination des eaux souterraines

Sites contaminés: Des sondes de niveau résistantes sont nécessaires pour la décontamination des eaux souterraines

by | Wednesday, 1 July, 2020 | Water

Qu’il s’agisse d’anciennes décharges, de décharges de charbon, d’anciens sites militaires ou de raffineries, il reste des terres contaminées et cela représente un danger pour l’homme et l’environnement. Pour la récupération de ces endroits, vous avez besoin de sondes de niveau résistant aux substances dangereuses agressives souvent présentes dans ces zones.

Les sites contaminés ne se caractérisent pas uniquement par des altérations du sol nuisibles à la santé et à l’environnement. En l’absence de mesures de sécurité (comme dans le cas des anciennes décharges) et en fonction des caractéristiques de la terre, les substances dangereuses pénètrent avec les pluies jusqu’à ce qu’elles atteignent les eaux souterraines. Selon le type d’utilisation, il est possible de trouver une série de diverses substances dangereuses, y compris:

  • composés de métaux lourds: cuivre, plomb, chrome, nickel, zinc et arsenic (semimétal)
  • substances organiques: phénols, huiles minérales, benzène, hydrocarbures chlorés (CHC), hydrocarbures aromatiques (HAP)
  • sels: chlorures, sulfates, carbonates

Décontamination de l’approvisionnement en eau

En ce qui concerne la remise en état des sites contaminés, outre le nettoyage des sols, le contrôle et la purification des eaux souterraines sont également essentiels. Sans l’utilisation de sondes de niveau fiables capables de résister à des conditions défavorables, ceci n’est pas possible.

Les étapes du processus de décontamination sont généralement les suivantes : l’eau souterraine contaminée est pompée à la surface et traitée. L’eau de rinçage filtrée obtenue est ensuite renvoyée à la source de contamination. Pour s’assurer que l’eau de rinçage ne s’écoule pas vers l’un des sites qui ne sont pas en contact avec la source de contamination, des systèmes hydrauliques actifs sont utilisés pour une infiltration sûre. L’eau est versée dans le sol à travers divers puits pendant le processus de décontamination proprement dit. Les conditions de pression générées forment, pour ainsi dire, une barrière assurant que l’eau de rinçage s’écoule dans la source de contamination. Des capteurs de niveau sont nécessaires pour guider et surveiller ce processus.

Naturellement, les sondes de niveau sont également utilisées à la fin des travaux de remise en état. En effet, après la fin des travaux, les sites en question sont surveillés pendant une longue période afin de vérifier tout changement dans le niveau de l’eau ou dans la direction de l’écoulement.

De plus, les sondes de niveau sont naturellement utilisées dans le cas d’applications actives potentiellement dangereuses pour l’environnement. Les sites d’enfouissement récents sont construits comme une piscine étanche. Le niveau d’eau sous la décharge est abaissé de sorte qu’en cas de fuites, l’eau ne puisse pas se retrouver dans les zones adjacentes. Ici aussi, les niveaux d’eau respectifs doivent être surveillés via les sondes de niveau.

Sondes de niveau dans l’eau contaminée: exigences élevées

Les utilisateurs qui travaillent dans le domaine de l’assainissement des sites contaminés doivent procéder très soigneusement lors du choix de la sonde de niveau appropriée. En raison du grand nombre de substances qui peuvent être dissoutes dans l’eau, il n’y a pas de solution qui fonctionne de manière fiable pour chaque situation. Nous devons considérer plusieurs aspects que nous illustrerons brièvement ci-dessous:

Les matériaux

Corps de la sonde

Dans la plupart des applications, un acier inoxydable de bonne qualité, comme celui utilisé par STS, est suffisant pour protéger la cellule de mesure contre les substances agressives. S’il y a contact avec de l’eau salée, vous devez opter pour un corps en titane. Si des effets galvaniques sont attendus, une sonde de niveau PVDF doit être sélectionnée.

Image 1: Sonde de niveau ATM / NC chimiquement résistante avec corps externe en PVDF

Câble de la sonde

Le choix du câble de la sonde est, selon notre expérience, plus critique que le choix d’un corps de sonde approprié. En raison des processus d’infiltration lent, la détérioration n’est pas immédiate. Souvent, la présence de dommages extérieur n’est pas visible et par conséquent, une attention particulière doit être prise lors de la sélection de la matière du câble. Si le matériau du câble n’est pas à 100% résistant, les éléments peuvent se propager à travers la gaine du câble et atteindre la puce du capteur.

Les utilisateurs STS peuvent utiliser des câbles PE, PUR ou FEP. Ce dernier peut également être utilisé dans le cas de très hautes températures jusqu’à 110 ° C. 

l’installation

Pose des câbles

Les anciennes décharges ou les sites industriels sont des environnements difficiles. Ce ne sont pas seulement les substances dangereuses qui compromettent la fonctionnalité des sondes de niveau utilisées. Des précautions doivent être prises pour s’assurer que la gaine du câble n’est pas endommagée par des charges mécaniques (par exemple des débris). De plus, les points de frottement et de flexion doivent également être évités. Nous recommandons donc l’utilisation de revêtements protecteurs spéciaux, tels que ceux proposés par STS.

Charge de traction

La résistance à la compression des sondes de niveau varie d’un fabricant à l’autre. En standard, toutes les sondes STS sont résistantes à la compression jusqu’à 250 mètres et jusqu’à cette profondeur, le câble est également conçu pour des charges de traction normales. Cependant, dans le cas de conditions d’installation difficiles, les utilisateurs doivent envisager d’utiliser un renfort de câble.

Fixation

En cas d’utilisation dans l’eau courante ou dans des réservoirs avec agitateurs, la sonde peut être alimentée soit avec un filetage G ½ à la sortie du câble (montage sur tube) soit avec un raccord à compression (15 mm).

Protection contre l’explosion

Dans les applications où diverses substances dangereuses sont attendues, une attention particulière doit être portée à la protection contre les explosions. Des informations à ce sujet sont fournies par la directive ATEX concernant les normes internationales.

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