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開放的控制平臺讓石油源源不斷———開放的控制平臺讓石油源源不斷

       新西蘭西部是起伏的丘陵地區(qū),在地下一英里處蘊藏著大量的固態(tài)含蠟石油。與我們所熟悉的從地底噴涌而出的黑色液態(tài)石油不同,只能用高溫水將其加熱軟化,才能開采這種凝固的石油。
  Austral太平洋能源有限公司是這片被稱為Cheal油田的所有者。該公司希望在此建一座采油站,快速實現(xiàn)首次出油。這勢必需要一個自動化系統(tǒng)從油溫到設備性能等所有過程的控制與監(jiān)測,與此同時,還需要獲取必要的數(shù)據(jù)以達到嚴格的規(guī)章制度要求。

 

      位于新西蘭Cheal油田的一套管道與油泵正從距地表一英里處開采原油,并通過生產(chǎn)流程進行原油運輸。

  緊隨潮流
  獨立科技有限公司(Independent Technology Ltd.,ITL)是設計與建造采油站的承包商。該公司儀表與電機工程師Alan Hooker先生認為,Cheal油田開采與信息需求的復雜性要求有一個可靠的系統(tǒng)來提高設備運行時間。據(jù)Hooker先生介紹,"在散發(fā)熱量之前,該油田只能應對大約5個小時的停機時間。當所有熱量耗盡時,需要兩周的時間才能將油井加熱至期望的溫度。
  有了熱量即可以啟動在Cheal油田復雜的石油開采與生產(chǎn)流程。兩臺由350千瓦的電機驅(qū)動的離心式油泵將115° C的高溫水蒸汽注入地下一英里處,使石油軟化。為防止原油在上升的過程中再次凝固,需要保持熱度不變。液態(tài)石油從該站點的四處油井里噴出,然后流向鼓式分離器, 由于密度差異,原油、水分和天然氣將在這里分離,天然氣上升,原油則漂浮到水的表層。"
  一臺水泵將分離出的水送回井內(nèi),而分離出的氣體則經(jīng)由管道輸送至另一個生產(chǎn)站點進一步加工。原油被運送至澳大利亞進行提煉,然后輸送至世界各地的銷售渠道。

  多功能控制理念
  Austral太平洋公司想安裝帶有DCS分布式控制系統(tǒng)功能以及整體界面顯示的控制系統(tǒng) - 一個可以實現(xiàn)更好操作靈活性及全局查看遠程站點的系統(tǒng)。Cheal油田的系統(tǒng)集成集成商、工程控制有限公司(Engineering Control Limited,ECL)的總經(jīng)理Guy Heaysman先生認為,傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)很復雜,而且不能夠靈活地與它設備和系統(tǒng)進行集成。
  信息的監(jiān)控與跟蹤是Austral太平洋公司生產(chǎn)流程的關鍵要素之一。采油站必須符合環(huán)境法規(guī)對溫室氣體的排放、用水量及其它因素的具體數(shù)據(jù)要求。
  另外,必須持續(xù)監(jiān)測和測量操作中的流動速率、壓力、溫度及振動情況,從生產(chǎn)到收益,一切事項都必須有專門的記錄。
  經(jīng)過對各家的的評估,基于羅克韋爾自動化集成架構的控制系統(tǒng)被Cheal油田選中,它可滿足該油田方方面面的需求。這一解決方案包括Allen-Bradley ControlLogix L62可編程自動化控制器(PAC)和FactoryTalk?軟件,用于控制和采集整個生產(chǎn)流程的信息。
  ControlLogix PAC除了擁有傳統(tǒng)DCS系統(tǒng)的所有功能之外,還能在單一的平臺內(nèi)管理Cheal油田大量的離散、過程與安全輸入/輸出(I/O)點。傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)僅能滿足Cheal油田對過程控制的需要。
  ITL公司的Hooker先生表示,"使用ControlLogix控制器可以降低總體擁有成本,相對于傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)來說,它擁有更好的靈活性和可擴展性。這些控制器、軟件以及其它自動化設備開放的架構賦予了Cheal油田的多功能性,使得油田的儀器和設備能能夠與其它供應商的方便集成。"
  Heaysman先生認為,通過在工程站使用RSLogix5000編程軟件,ECL公司建立了內(nèi)置流程控制指令庫,"軟件巧妙設置的編程代碼讓用戶可以更簡便地診斷問題,同時便于將來進行變更。該系統(tǒng)使用基于標簽的實名存儲方式,這便意味著所有物理地址都非常便于理解,正如大家都能理解'Well 3 Sensor'一樣。"

  可視化 多功能化
  FactoryTalk集成化生產(chǎn)與績效套件是Cheal油田信息處理功能的核心。該軟件可為Cheal采油站的操作員工提供績效、可視化與數(shù)據(jù)管理功能。
  通過裝備FactoryTalk View Site Edition (SE)軟件,Cheal油田的工業(yè)計算機可以用于監(jiān)視和追蹤控制系統(tǒng)與設備,全方位了解Cheal油田。該軟件專門為監(jiān)管級監(jiān)測與控制應用而設計,其可擴展架構支持分布式服務器/多客戶端應用。除此之外,攜帶傳呼機的油田操作員還可遠程獲取控制系統(tǒng)、設備和儀器的狀態(tài)。
  為了向操作員提供有關站點商業(yè)決策的信息,F(xiàn)actoryTalk Transaction Manager保存控制器生成的數(shù)據(jù),并將其轉(zhuǎn)為電子表格。Austral太平洋在新西蘭惠靈頓的公司每天都會收到自動生成的報表,這些報表所顯示的信息包括如何對原油、天然氣、水分以及化學物質(zhì)進行使用、生產(chǎn)和出口。
  如有緊急情況發(fā)生,Cheal油田的控制器可將用戶定義的情況自動向 傳呼機發(fā)出模擬量或數(shù)字量警報。這一軟件可管理和跟蹤警報狀態(tài),并自動存儲時間戳信息。
  將羅克韋爾自動化系統(tǒng)與Cheal的KEPServerEX服務器技術相結(jié)合,幫助油田儀器將信息反饋至ControlLogix控制器。這些油田設備可測量流量、溫度和其它流程數(shù)據(jù),然后經(jīng)由4-20 mA的變送器將數(shù)據(jù)傳送至控制器。
  為便于現(xiàn)場系統(tǒng)監(jiān)控,EtherNet/IP網(wǎng)絡可將信息從五個遠程管道站點傳遞至Allen-Bradley PanelView 人機界面,為用戶提供監(jiān)控整個油田的窗口。Cheal油田的三種網(wǎng)絡都支持通用工業(yè)協(xié)議(CIP),這一通用語言可實現(xiàn)工程師將生產(chǎn)設備與整個企業(yè)進行無縫連接,實現(xiàn)互操作性和互換性。

  首次出油所需時間
  盡管Cheal油田有著復雜的生產(chǎn)流程,它還是能快速實現(xiàn)首次出油--相對于以前所需要的12個月時間,在該公司與羅克韋爾自動化合作之后十個月便開始生產(chǎn)。
  按照Cheal油田的技術規(guī)范配置系統(tǒng)進行得非常順利。有了集成架構通用的工程環(huán)境,同時滿足了安全、過程與控制的要求,Austral太平洋公司的流程配置更加簡化。
  目前,Cheal的原油生產(chǎn)正在進行中,全自動化 
系統(tǒng)僅要求配有一個或兩個現(xiàn)場操作員。可靠的生產(chǎn)站點幫助縮短了停機時間,對一個需要依賴于持續(xù)不斷保持熱度的流程來說, 這一結(jié)果至關重要。
  與使用傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)相比,Austral太平洋公司節(jié)約了擁有成本,這都得益于控制器、工程與可視化工具、網(wǎng)絡功能及油田儀器之間的無縫集成化。運用羅克韋爾自動化的控制系統(tǒng)后,當?shù)刭|(zhì)學家在附近發(fā)現(xiàn)新油田時,Austral太平洋公司在短時間內(nèi)便體驗到該系統(tǒng)內(nèi)在的靈活性所帶來的好處。
  由于集成架構的可擴展性,Austral太平洋公司很快將"Cheal B"油田與現(xiàn)有的控制系統(tǒng)合為一體。由于各個油田的控制器之間通過EtherNet/IP連接,并且各個供應商的設備能通過DeviceNet進行通信,Cheal B油田與Cheal A控制系統(tǒng)之間得以實現(xiàn)無縫化作業(yè)。
  Hooker先生表示,"通過開發(fā)新油田,Cheal的運作得到拓展,我們打算繼續(xù)采用羅克韋爾自動化的產(chǎn)品與服務。從我們在可靠性、靈活性與支持上所取得的成功來看,我們受益匪淺。"

 


  儲油罐從Cheal采油站運出,將油送至附近的港口。