Pierres angulaires : Les premiers gazoducs – Partie 1

Largement méconnue, la construction de pipelines sûrs et fiables a pourtant constitué un pilier de l'industrie de la compression du gaz naturel. Aux débuts de l'exploitation pétrolière aux États-Unis, le gaz était considéré comme un déchet, sauf s'il pouvait être utilisé à proximité du puits qui l'avait produit. D'immenses gisements de gaz furent découverts, mais le gaz était perçu comme une « matière première sans valeur », brûlée à la torchère ou simplement rejetée dans l'atmosphère. L'idée de le transporter par pipeline sur de longues distances pour en faire une marchandise commercialisable n'avait pas encore germé.

Le premier oléoduc était un tuyau en fer forgé de 8 km de long et de 51 mm de diamètre, construit en 1865 près de Pithole, en Pennsylvanie. Bien qu'initialement ridiculisés, les oléoducs concurrençaient alors les chemins de fer et les charrettes à chariots qui transportaient le pétrole. John D. Rockefeller affirmait que toute l'industrie aurait été freinée sans le développement des oléoducs.

Comme le gaz naturel ne pouvait être contenu dans un baril et transporté par camion, le développement de pipelines souterrains était nécessaire pour atteindre les marchés éloignés.

Fabriqué en bois

Les premiers gazoducs étaient en bois, à commencer par Fredonia, dans l'État de New York, en 1821. En 1823, le gaz qui s'échappait de la rive sud du lac Érié fut capté et acheminé par des conduites en bois, dissimulées dans des troncs de pin, jusqu'à un phare. Des tuyaux en bois furent utilisés pour le gaz manufacturé dans plusieurs villes de l'État de New York dès 1854, et certains étaient encore en service en 1929.

Figure 1 Tuyau de gaz en bois creux avec vanne à guillotine en fer.

L'histoire des milliers de kilomètres de pipelines souterrains longue distance à travers les États-Unis commence par une expérience audacieuse qui se solde par un échec cuisant . En 1870, les travaux débutent sur un pipeline de 40 km (25 miles) reliant West Bloomfield à Rochester, dans l'État de New York.

Les gros tuyaux en fer étaient rares à l'époque et les tuyaux en acier n'existaient pas encore ; on utilisait donc des troncs de pin évidés. Des bandes de fer étaient serties autour de troncs évidés de 0,6 à 2,4 m de long, qui étaient ensuite enduits de goudron à l'intérieur et à l'extérieur.

Les joints étaient scellés en trempant l'extrémité d'une bûche dans du goudron chaud et en l'enfonçant dans une autre bûche. Les bûches en bois étant peu flexibles, les virages étaient très progressifs. Des vannes à guillotine en fer étaient insérées à intervalles réguliers dans la conduite ; un exemple est visible sur la figure 1, mise au jour après des années de service.

Au fur et à mesure de l'avancement du projet new-yorkais, le gaz circulait dans la conduite. Chaque vanne installée était fermée afin de retenir une pression d'environ 8 psig (0,6 bar) pour les tests d'étanchéité. Les vannes n'étaient pas fermées hermétiquement, par crainte que la pression du puits ne fasse éclater la conduite. Les fuites étaient réparées en enveloppant la conduite de bandes de toile de jute ou de couvertures excédentaires de la guerre de Sécession imbibées de goudron, fixées par deux demi-anneaux de fer boulonnés ensemble.

Le projet représentait alors un véritable exploit d'ingénierie. Au début, les fuites étaient rares et un bon débit de gaz à une pression adéquate était acheminé jusqu'à 8 km de Rochester. Puis, la pression est devenue trop élevée et le pipeline a explosé.

La ligne fut finalement achevée jusqu'à Rochester en 1872. Cependant, elle était constamment endommagée par des fuites et par l'infiltration d'eau et de boue qui gelaient. En période de faible demande, la pression augmentait et les canalisations finissaient par éclater. La ligne fut rapidement abandonnée .

Première utilisation d'un tuyau en fer

La première utilisation de tuyaux en fer pour un gazoduc longue distance remonte à 1872. Les tuyaux en fonte existaient déjà depuis les années 1840, et les tuyaux en fonte et en fer forgé (ductile) de différents diamètres étaient couramment utilisés sur les sites de forage pétrolier. Un pipeline en fer forgé de 51 mm (2 pouces) reliant Newton à Titusville, en Pennsylvanie, permettait d'acheminer le gaz sur une distance d'environ 8 km (5 miles) avec une pression de tête de puits de 6,2 bars (90 psig).

En 1876, une conduite de gaz en fonte de 27 km (17 mi) et de 152 mm (6 po) de diamètre fut installée entre le comté de Butler et Etna, en Pennsylvanie, afin d'alimenter une usine sidérurgique à une pression de 8,2 bars (119 psig). D'autres usines sidérurgiques de Pittsburgh furent approvisionnées dans les années 1880 par de nouvelles canalisations alimentées par des puits de la région, dont un foré par George Westinghouse sur son domaine.

Figure 2 Des équipes de tongs vissant ensemble des longueurs de tuyau en fer, vers 1900.

En 1886, le magazine Harper's rapportait que le gaz naturel à Pittsburgh remplaçait déjà quotidiennement plus de dix mille tonnes de charbon.

En 1885, des investisseurs de la famille Rockefeller firent installer une conduite en fer forgé de 203 mm (8 pouces) de diamètre entre Oil City et Titusville, dont une partie resta en service pendant 70 ans. En 1889, la Equitable Gas Company fabriqua un pipeline de 34 km (21 miles) de long et de 914 mm (36 pouces) de diamètre à partir de plaques d'acier de 6,4 mm (0,25 pouce) d'épaisseur, rivetées et calfeutrées pour assurer l'étanchéité.

En 1886, une conduite en fer forgé de 140 km (87 mi) et de 203 mm (8 po) de diamètre, munie de raccords filetés, fut construite entre Kane (Pennsylvanie) et Buffalo (New York). Elle était encore en service en 1973, date à laquelle elle fut « rénovée » par l'insertion d'une conduite en plastique de 102 mm (4 po) de diamètre. Une conduite parallèle de 203 mm (8 po) de diamètre, construite en 1898, utilisa pour la première fois des raccords Dresser au lieu de joints filetés. Ces raccords « auto-garnis » à joints en caoutchouc, mis au point par Solomon R. Dresser, permirent à cette conduite de fonctionner à une pression de 17,2 bars (250 psig).

Travail intensif

La construction des premiers pipelines exigeait une main-d'œuvre considérable. Les tranchées étaient creusées à la pioche et à la pelle. Des ouvriers, munis de marteaux de quatre kilos, frappaient un puits de forage pour dégager la roche et creuser des tunnels sous des amas de roche. Une fois les tubes de fer, de longueurs variables, acheminés par des attelages de mules tirant des chariots ou des traîneaux, ils étaient vissés et serrés par des équipes de poseurs à pinces, comme illustré sur la figure 2.

Il a fallu près de 70 ans après la découverte du premier puits de gaz à Fredonia pour trouver comment transporter le gaz sur plus de 161 km.

En 1891, deux pipelines parallèles en fer forgé fileté de 120 mi (193 km) et de 8 pouces (203 mm) ont été construits depuis les environs de Greenwood, dans l'Indiana, avec une pression de tête de puits de 525 psi (36,2 bar) jusqu'à Chicago, dans l'Illinois.

Peu après 1900, le gaz naturel s'est répandu dans des centres industriels comme Cincinnati, Cleveland et Toledo (Ohio).

Gazoducs - chronologie.