新西蘭西部是起伏的丘陵地區(qū),在地下一英里處蘊(yùn)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(shí)現(xiàn)首次出油。這勢(shì)必需要一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)從油溫到設(shè)備性能等所有過程的控制與監(jiān)測(cè),與此同時(shí),還需要獲取必要的數(shù)據(jù)以達(dá)到嚴(yán)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(jìn)行原油運(yùn)輸。
緊隨潮流
獨(dú)立科技有限公司(Independent Technology Ltd.,ITL)是設(shè)計(jì)與建造采油站的承包商。該公司儀表與電機(jī)工程師Alan Hooker先生認(rèn)為,Cheal油田開采與信息需求的復(fù)雜性要求有一個(gè)可靠的系統(tǒng)來提高設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。據(jù)Hooker先生介紹,"在散發(fā)熱量之前,該油田只能應(yīng)對(duì)大約5個(gè)小時(shí)的停機(jī)時(shí)間。當(dāng)所有熱量耗盡時(shí),需要兩周的時(shí)間才能將油井加熱至期望的溫度。
有了熱量即可以啟動(dòng)在Cheal油田復(fù)雜的石油開采與生產(chǎn)流程。兩臺(tái)由350千瓦的電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(diǎn)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(tái)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(gè)生產(chǎn)站點(diǎn)進(jìn)一步加工。原油被運(yùn)送至澳大利亞進(jìn)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(gè)可以實(shí)現(xiàn)更好操作靈活性及全局查看遠(yuǎn)程站點(diǎn)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(rèn)為,傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)很復(fù)雜,而且不能夠靈活地與它設(shè)備和系統(tǒng)進(jìn)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(guān)鍵要素之一。采油站必須符合環(huán)境法規(guī)對(duì)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(cè)和測(cè)量操作中的流動(dòng)速率、壓力、溫度及振動(dòng)情況,從生產(chǎn)到收益,一切事項(xiàng)都必須有專門的記錄。
經(jīng)過對(duì)各家的的評(píng)估,基于羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)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(dòng)化控制器(PAC)和FactoryTalk?軟件,用于控制和采集整個(gè)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(tái)內(nèi)管理Cheal油田大量的離散、過程與安全輸入/輸出(I/O)點(diǎn)。傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)僅能滿足Cheal油田對(duì)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(duì)于傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)來說,它擁有更好的靈活性和可擴(kuò)展性。這些控制器、軟件以及其它自動(dòng)化設(shè)備開放的架構(gòu)賦予了Cheal油田的多功能性,使得油田的儀器和設(shè)備能能夠與其它供應(yīng)商的方便集成。"
Heaysman先生認(rèn)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(shè)置的編程代碼讓用戶可以更簡便地診斷問題,同時(shí)便于將來進(jìn)行變更。該系統(tǒng)使用基于標(biāo)簽的實(shí)名存儲(chǔ)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(jì)算機(jī)可以用于監(jiān)視和追蹤控制系統(tǒng)與設(shè)備,全方位了解Cheal油田。該軟件專門為監(jiān)管級(jí)監(jiān)測(cè)與控制應(yīng)用而設(shè)計(jì),其可擴(kuò)展架構(gòu)支持分布式服務(wù)器/多客戶端應(yīng)用。除此之外,攜帶傳呼機(jī)的油田操作員還可遠(yuǎn)程獲取控制系統(tǒng)、設(shè)備和儀器的狀態(tài)。
為了向操作員提供有關(guān)站點(diǎn)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(huì)收到自動(dòng)生成的報(bào)表,這些報(bào)表所顯示的信息包括如何對(duì)原油、天然氣、水分以及化學(xué)物質(zhì)進(jìn)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(dòng)向 傳呼機(jī)發(fā)出模擬量或數(shù)字量警報(bào)。這一軟件可管理和跟蹤警報(bào)狀態(tài),并自動(dòng)存儲(chǔ)時(shí)間戳信息。
將羅克韋爾自動(dòng)化系統(tǒng)與Cheal的KEPServerEX服務(wù)器技術(shù)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(shè)備可測(cè)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(chǎng)系統(tǒng)監(jiān)控,EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)可將信息從五個(gè)遠(yuǎn)程管道站點(diǎn)傳遞至Allen-Bradley PanelView 人機(jī)界面,為用戶提供監(jiān)控整個(gè)油田的窗口。Cheal油田的三種網(wǎng)絡(luò)都支持通用工業(yè)協(xié)議(CIP),這一通用語言可實(shí)現(xiàn)工程師將生產(chǎn)設(shè)備與整個(gè)企業(yè)進(jìn)行無縫連接,實(shí)現(xiàn)互操作性和互換性。
首次出油所需時(shí)間
盡管Cheal油田有著復(fù)雜的生產(chǎn)流程,它還是能快速實(shí)現(xiàn)首次出油--相對(duì)于以前所需要的12個(gè)月時(shí)間,在該公司與羅克韋爾自動(dòng)化合作之后十個(gè)月便開始生產(chǎn)。
按照Cheal油田的技術(shù)規(guī)范配置系統(tǒng)進(jìn)行得非常順利。有了集成架構(gòu)通用的工程環(huán)境,同時(shí)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(jìn)行中,全自動(dòng)化
系統(tǒng)僅要求配有一個(gè)或兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作員??煽康纳a(chǎn)站點(diǎn)幫助縮短了停機(jī)時(shí)間,對(duì)一個(gè)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(guān)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(luò)功能及油田儀器之間的無縫集成化。運(yùn)用羅克韋爾自動(dòng)化的控制系統(tǒng)后,當(dāng)?shù)刭|(zhì)學(xué)家在附近發(fā)現(xiàn)新油田時(shí),Austral太平洋公司在短時(shí)間內(nèi)便體驗(yàn)到該系統(tǒng)內(nèi)在的靈活性所帶來的好處。
由于集成架構(gòu)的可擴(kuò)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(gè)油田的控制器之間通過EtherNet/IP連接,并且各個(gè)供應(yīng)商的設(shè)備能通過DeviceNet進(jìn)行通信,Cheal B油田與Cheal A控制系統(tǒng)之間得以實(shí)現(xiàn)無縫化作業(yè)。
Hooker先生表示,"通過開發(fā)新油田,Cheal的運(yùn)作得到拓展,我們打算繼續(xù)采用羅克韋爾自動(dòng)化的產(chǎn)品與服務(wù)。從我們?cè)?a href="http://m.hbrpxr.com.cn/sort/Info/" target="_blank">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(chǔ)油罐從Cheal采油站運(yùn)出,將油送至附近的港口。