Corollaire des pierres angulaires : Évolution des pipelines et des stations de compression

Station de compression Gala, vers 1960.

L'histoire de la station de compression de Gala offre un autre aperçu de l'évolution du réseau de gazoducs américains. Située dans une vallée entre deux montagnes, à l'extrémité ouest de la vallée de Shenandoah en Virginie, la station de compression de Gala était une unité de pompage essentielle sur un gazoduc de 508 mm de diamètre (20 pouces) qui acheminait le gaz provenant des gisements de l'est du Kentucky et du sud de la Virginie-Occidentale. Ce gazoduc fut construit pendant la Grande Dépression de 1930-1931. Il s'étendait du Kentucky, traversait la pointe sud de la Virginie-Occidentale, remontait les monts Allegheny, puis la vallée de Shenandoah, pour atteindre la frontière entre le Maryland et la Pennsylvanie. Au début des années 1960, il était détenu et exploité par Atlantic Seaboard Corporation, filiale de United Fuel Gas Corporation, puis de Columbia Gas System.

Lorsque le gazoduc a commencé à acheminer du gaz, la station de compression Boldman, située à l'extrémité ouest de la ligne, fournissait toute la puissance de compression nécessaire. Cependant, face à l'augmentation de la demande en gaz, il est devenu indispensable d'accroître cette puissance en ajoutant de nouvelles stations. La station Gala a été construite en 1940 avec l'installation de deux compresseurs à gaz horizontaux Worthington jumelés en tandem de 900 ch (671 kW). En 1942, un compresseur à moteur tandem simple Worthington de 425 ch (317 kW) a été ajouté, puis en 1943, un compresseur à moteur à angle droit Clark RA-8 de 800 ch (597 kW). Un autre compresseur Clark RA-8 a été installé en 1948.

Durant les froides journées d'hiver, lorsque la demande en gaz naturel était forte, Gala disposait d'une équipe de 14 personnes pour assurer un fonctionnement continu. Cette équipe comprenait huit graisseurs, quatre opérateurs, un agent d'entretien et l'ingénieur superviseur de la station. Les graisseurs veillaient à la lubrification adéquate des moteurs et des compresseurs et contrôlaient la température des pompes, des tuyauteries et des chemises d'eau. Les opérateurs entretenaient les moteurs et transmettaient les pressions d'aspiration et de refoulement au répartiteur de gaz.

Réseau de pipelines des États-Unis, 2008.

En été, lorsque la demande de gaz était faible (avant la généralisation de la climatisation), les moteurs étaient mis à l'arrêt. Durant cette période, les employés procédaient à la révision des moteurs, généralement après 12 000 à 18 000 heures de fonctionnement.

Outre les moteurs, Gala disposait de divers équipements auxiliaires. Le système de refroidissement de cette station très isolée était particulièrement intéressant. Il comprenait trois échangeurs de chaleur à faisceau tubulaire pour le refroidissement des gaz. L'eau, pompée depuis le ruisseau Mill Creek voisin, circulait dans ces échangeurs pour évacuer l'excès de chaleur des gaz et dans les chemises des moteurs afin de maintenir une température de fonctionnement optimale. L'eau était d'abord pompée vers un bassin de décantation, d'où elle s'écoulait par gravité vers un bassin de stockage. De là, elle était pompée et recirculée dans les échangeurs de chaleur et les chemises des moteurs, avant de retourner au bassin de stockage. Sur la figure 1, un réservoir de 75 708 litres (20 000 gallons), dominant la station et relié à la conduite d'eau de refroidissement haute pression, permettait de compenser les variations de pression dans le circuit d'eau haute pression. La station abritait également quatre épurateurs de gaz, qui éliminaient le sable et autres particules étrangères en faisant passer les gaz à travers un brouillard d'huile.

À partir des années 1930, des compresseurs à moteur intégral angulaire « à grande vitesse », tels que les modèles Clark RA, ont fait leur apparition. Offrant une puissance accrue pour un poids et un encombrement réduits, leur installation dans les zones reculées demeurait toutefois très complexe. Les compresseurs intégraux angulaires ont progressivement remplacé les compresseurs horizontaux et ont dominé le secteur pendant un demi-siècle. Bien que plusieurs centaines de compresseurs intégraux soient encore en service aujourd'hui, les compresseurs centrifuges à turbine à gaz restent les machines les plus courantes pour les gazoducs.

Gazoducs transnationaux

En 1943, la Chicago Corporation acquit la Tennessee Gas and Transmission Company, fondée trois ans auparavant, et l'utilisa pour construire le premier gazoduc longue distance acheminant le gaz naturel de la côte texane du golfe du Mexique vers le nord-est des États-Unis. Ce gazoduc de 2 024 km (1 265 mi) fut achevé en octobre 1944 et contribua à alimenter les usines de matériel de défense de l'est du pays. Le gouvernement américain ayant réglementé les tarifs pratiqués par la compagnie, la Chicago Corporation se sépara de la Tennessee Gas Company après la Seconde Guerre mondiale. Cependant, cette dernière continua d'étendre son réseau, prévoyant la construction de 6 293 km (3 840 mi) de lignes supplémentaires en 1946. Avec l'expansion industrielle qui suivit la Seconde Guerre mondiale, dès 1950, deux autres compagnies, la Texas Eastern Gas Transmission et la Transcontinental Pipeline Company, avaient également construit des gazoducs reliant le Texas au nord-est des États-Unis, comme illustré sur la figure 2.

Les oléoducs transcontinentaux américains, 1950.

Environ la moitié du réseau principal de transport de gaz naturel et une grande partie du réseau de distribution local ont été installés dans les années 1950 et 1960, la demande de gaz naturel ayant plus que doublé après la Seconde Guerre mondiale. Le réseau de distribution a continué de s'étendre pour alimenter en gaz naturel les nouveaux bâtiments commerciaux et les nouveaux lotissements. Les prix du gaz naturel ont fortement augmenté entre 2003 et 2008, incitant les producteurs à développer les gisements existants et à explorer de nouveaux gisements jusque-là inexploités. Les progrès des techniques de forage et de production ont permis d'accroître la production de gaz de schiste et d'autres formations géologiques compactes. Cette hausse de la production a contribué à la baisse générale des prix du gaz naturel, ce qui a entraîné une augmentation de la demande pour la production d'électricité et les usages industriels. Par conséquent, de nouveaux gazoducs de transport ont été construits, ainsi que d'autres pour relier les nouvelles sources de production à un plus grand nombre de consommateurs à travers le pays, notamment dans le nord-est des États-Unis.

En 2008, l'Agence américaine d'information sur l'énergie (EIA) a signalé 305 000 mi (482 820 km) de pipelines de transport interétatiques et intraétatiques aux États-Unis, comme le montre la figure 3.

En 2021, l'EIA a recensé environ trois millions de kilomètres de gazoducs principaux et autres reliant les zones de production et de stockage de gaz naturel aux consommateurs. Le vaste réseau interétatique de gazoducs des États-Unis comptait à lui seul plus de 1 400 stations de compression de gaz naturel et 400 installations de stockage souterraines, plus de 11 000 points de livraison, 5 000 points de réception et 1 400 points d'interconnexion en 2021, sans compter les innombrables autres installations dédiées à la collecte, au traitement et à la distribution locale du gaz. La figure 4 illustre l'emplacement de la plupart des stations de compression principales, qui constituent le cœur du vaste réseau de transport de gaz aux États-Unis. Ce réseau a sans doute engendré un besoin en compresseurs industriels de grande taille plus important que tout autre secteur.

Stations de transport de gaz principales des États-Unis, vers 2021.