Préface - IMO

La détection à distance de pétrole submergé
Capteurs acoustiques - Sonar
L’utilisation des ondes sonores ou acoustiques pour détecter du pétrole submergé ou dispersé fut
récemment documentée (Hay et Davidson, 1984, Brandvik et al., 1996, Rye et Brandvik, 1997). Les
expériences de Hay et Davidson impliquaient des sonars acoustiques à haute fréquence afin de
surveiller le pétrole dispersé chimiquement en 1983 au large de la Nouvelle-Ecosse, au Canada. Les
sonars testés étaient un émetteur-récepteur Datasonics DFT-210 (0,2 MHz) et une unité Datasonics à
plus haute fréquence de 1 MHz. Les émetteurs-récepteurs furent arrimés sur une sur une structure
remorquée à environ 1 mètre de profondeur par un navire des Garde-Côtes canadiens. Selon les
rapports, les transducteurs avaient une ouverture de faisceau d’environ 7° entre les points de mipuissance.
Des échantillons ont été prélevés à un taux de 8 Hz avec des pulsations de 0.5 ms. L’on
s’attendait, et ce fut vérifié expérimentalement, à ce que la dispersion des bulles d’air puisse interférer
avec la dispersion des gouttelettes de pétrole en fonction de la fréquence utilisée sur l’émetteurrécepteur.
Les bulles d’air se forment dans l’eau par l’action des vagues déferlantes. La proportion de
la rétrodiffusion du pétrole relative aux bulles est plus importante avec l’émetteur-récepteur plus
puissant (1 MHz). Ces expériences préliminaires ont montré une corrélation apparente entre la mesure
de la concentration de pétrole et l’intensité relative de la rétrodiffusion acoustique par vent faible
(donc une faible concentration de bulles). Lorsque le vent est plus fort et que, par conséquent, la
concentration de bulles est plus élevée, cette corrélation n’est pas apparente. Hay et Davidson ont fait
remarquer que des études plus approfondies étaient nécessaires avec un système bi-fréquence et une
unité de fréquence plus élevée.
Les travaux de Brandvik et de ses collaborateurs (1996) ont confirmé la possibilité de contrôler
les panaches de fuites de pipeline simulées sous l’eau lors d’un essai en pleine mer en 1995 (Norvège)
avec un sonar latéral de 0,675 MHz. Lors de cet essai, le sonar fut installé sur un véhicule
télécommandé Argus sur lequel se trouvaient également un caméscope noir et blanc et des
caméscopes couleur. Des avions de détection à distance survolèrent la zone d’essai ; ils étaient
équipés d’un radar à balayage latéral, de scanners ultraviolet et infrarouge, de caméras infrarouges
frontales et d’un radiomètre à micro-ondes. Les concentrations de pétrole sous la surface ont été
mesurées avec un fluoromètre installé sur bateau, prélevant continuellement des échantillons d’eau de
mer. Lors de ces travaux, le véhicule télécommandé plongea vers le fond et scruta le panache de
pétrole par paliers de 10 mètres jusqu’à 100 mètres, afin de fournir une mesure de la largeur du
panache et de sa distorsion latérale. Rye et Brandvik (1997) font état, lors de l’essai en mer au large
de la Norvège en 1996, de la vérification de modèles de nappes de pétrole sous la surface en utilisant
la détection par sonar des panaches de pétrole émanant d’éclatement simulés en mer profonde.
L’exemple le plus récent de l’utilisation d’un sonar pour détecter des produits pétroliers dans la
colonne d’eau figure dans les travaux de Hvidbak et al. (2000) avec l’Orimulsion. L’Orimulsion est
un produit provenant du Venezuela, contenant 70 % de bitume, 30 % d’eau et une faible quantité
d’agents tensio-actifs afin de maintenir les particules de bitume en suspension pendant le transport.
Une fois déversé, le comportement de l’Orimulsion dans l’eau dépend grandement de la salinité de
celle-ci. L’Orimulsion s’immerge dans l’eau douce tandis qu’elle flotte dans l’eau de mer (~30 ppt).
Hvidbak et ses collaborateurs ont entrepris une série d’expériences dans un bassin séparateur aux
raffineries Q8 de Stigsnaes au Danemark. Le bassin séparateur mesurait 25 x 5 x 1,5 m et
l’équipement sonar était positionné à 17 mètres du point de rejet de l’Orimulsion. Cet équipement se
composait d’un sonar multifaisceaux à balayage frontal Reson SeaBat 6012, fonctionnant à 455 kHz,
avec une portée de 2,5 à 200 mètres. En utilisant le sonar Reson à une profondeur de 0,75 mètre, les
auteurs furent capables d’observer un nuage de dispersion lente des 5,6 litres d’Orimulsion, à une
distance de 17 mètres, dans un bassin contenant 180 000 litres d’eau. Le sonar ne fut utilisé qu’à 6 %
de sa puissance disponible en raison d’interférences au niveau de la taille et des irrégularités du
bassin. L’eau du bassin avait une salinité supposée de 28 ppt, mais la salinité véritable était de
10,3 ppt. La température de l’eau était de 11,6°C. A cette température, la densité de l’Orimulsion est
de 1,010 g/mL, tandis que la densité de l’eau est de 1,007 g/mL, ce qui explique que l’Orimulsion
sombre petit à petit vers le fond du bassin. N’importe quel bitume ré-agglutiné s’enfoncerait
également, étant donné que sa densité à 11,6°C est de 1,015 g/mL. Les auteurs ont observé une
réflexion d’environ 2,5 mètres de large après 46 minutes, la concentration maximale dans un nuage de
5 mètres fut estimée à 5 000 ppm et la limite inférieure de détection était estimée à 2 500 ppm. La
réflexion de l’Orimulsion consistait en une large ligne avec une amplitude maximale en son milieu,
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