Affordable Access

Étude et réalisation d'un lidar dial cohérent fibré à 1.65 µm pour la mesure simultanée de la vitesse du vent et de la concentration de méthane

Authors
  • Le Méhauté, Simon
Publication Date
Jun 19, 2020
Source
HAL-Descartes
Keywords
Language
French
License
Unknown
External links

Abstract

Les fuites de méthane soulèvent à la fois des problématiques environnementales et sécuritaires, particulièrement dans l'industrie pétrolière. Le contrôle de panaches en temps réel permettrait de prévenir d'éventuels drames humains et catastrophes écologiques. Dans ce contexte, un volet du projet NAOMI, impliquant TOTAL E&P et l'ONERA, vise à développer des instruments de télédétection capables de localiser (résolution spatiale de l'ordre de 100 m) et de caractériser les fuites majeures de méthane à une distance de sécurité (1 km) sur le terrain. Pour répondre à ce cahier des charges, ce travail de thèse décrit l'étude, la conception et la caractérisation d'un prototype lidar fibré, émettant dans le domaine proche infrarouge (1.65 µm) : VEGA (VEnt et GAz). L'utilisation d'un schéma de détection hétérodyne permet en effet d'envisager un système bi-fonction, capable de mesurer simultanément la vitesse du vent via le décalage Doppler (utile pour évaluer la dispersion d'un panache) et la concentration de méthane par la technique DIAL. Au laboratoire, des mesures intégrées (cible à 2.2 km) ont démontrée, pour la première fois à notre connaissance avec un lidar hétérodyne, la sensibilité de l'instrument au méthane. L'exactitude de ces estimations du niveau atmosphérique (1.95 ± 0.26 ppm en 1 s d'accumulation) s'avère satisfaisante pour l'application visée (impliquant une concentration très supérieure). La participation à une campagne de mesure en 2018 (à Lacq) a démontré le bon comportement du prototype lidar sur le terrain, justifiant le choix d'une architecture tout-fibré. L'utilisation de plusieurs stratégies de mesures (simples, multi lignes de visée, multi spectrale) a également souligné la capacité de VEGA à identifier et quantifier la concentration au sein de lâchers de méthane contrôlés, à environ 200 (résolution de 30 m) dans une gamme étendue de débit de 0.1 à 300 g.s-¹. Au cours de la campagne, les erreurs aléatoires observées, de l'ordre ± 10 - 100 ppm en 1 sec d'accumulation s'avèrent conformes aux modèles théoriques. Des extrapolations de la précision à des distances supérieures montrent toutefois la nécessité d'améliorer le prototype (au travers de pistes réalistes, identifiées dans ce document) pour atteindre une portée kilométrique. Finalement, les bases pour l'estimation autonome du flux, combinant les mesures gaz et vent , ont été posées

Report this publication

Statistics

Seen <100 times