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开放的控制平台让石油源源不断———开放的控制平台让石油源源不断

2012-04-15

       新西兰西部是起伏的丘陵地区,在地下一英里处蕴藏着大量的固态含蜡石油。与我们所熟悉的从地底喷涌而出的黑色液态石油不同,只能用高温水将其加热软化,才能开采这种凝固的石油。
  Austral太平洋能源有限公司是这片被称为Cheal油田的所有者。该公司希望在此建一座采油站,快速实现首次出油。这势必需要一个自动化系统从油温到设备性能等所有过程的控制与监测,与此同时,还需要获取必要的数据以达到严格的规章制度要求。

 

      位于新西兰Cheal油田的一套管道与油泵正从距地表一英里处开采原油,并通过生产流程进行原油运输。

  紧随潮流
  独立科技有限公司(Independent Technology Ltd.,ITL)是设计与建造采油站的承包商。该公司仪表与电机工程师Alan Hooker先生认为,Cheal油田开采与信息需求的复杂性要求有一个可靠的系统来提高设备运行时间。据Hooker先生介绍,"在散发热量之前,该油田只能应对大约5个小时的停机时间。当所有热量耗尽时,需要两周的时间才能将油井加热至期望的温度。
  有了热量即可以启动在Cheal油田复杂的石油开采与生产流程。两台由350千瓦的电机驱动的离心式油泵将115° C的高温水蒸汽注入地下一英里处,使石油软化。为防止原油在上升的过程中再次凝固,需要保持热度不变。液态石油从该站点的四处油井里喷出,然后流向鼓式分离器, 由于密度差异,原油、水分和天然气将在这里分离,天然气上升,原油则漂浮到水的表层。"
  一台水泵将分离出的水送回井内,而分离出的气体则经由管道输送至另一个生产站点进一步加工。原油被运送至澳大利亚进行提炼,然后输送至世界各地的销售渠道。

  多功能控制理念
  Austral太平洋公司想安装带有DCS分布式控制系统功能以及整体界面显示的控制系统 - 一个可以实现更好操作灵活性及全局查看远程站点的系统。Cheal油田的系统集成集成商、工程控制有限公司(Engineering Control Limited,ECL)的总经理Guy Heaysman先生认为,传统的DCS系统很复杂,而且不能够灵活地与它设备和系统进行集成。
  信息的监控与跟踪是Austral太平洋公司生产流程的关键要素之一。采油站必须符合环境法规对温室气体的排放、用水量及其它因素的具体数据要求。
  另外,必须持续监测和测量操作中的流动速率、压力、温度及振动情况,从生产到收益,一切事项都必须有专门的记录。
  经过对各家的的评估,基于罗克韦尔自动化集成架构的控制系统被Cheal油田选中,它可满足该油田方方面面的需求。这一解决方案包括Allen-Bradley ControlLogix L62可编程自动化控制器(PAC)和FactoryTalk?软件,用于控制和采集整个生产流程的信息。
  ControlLogix PAC除了拥有传统DCS系统的所有功能之外,还能在单一的平台内管理Cheal油田大量的离散、过程与安全输入/输出(I/O)点。传统的DCS系统仅能满足Cheal油田对过程控制的需要。
  ITL公司的Hooker先生表示,"使用ControlLogix控制器可以降低总体拥有成本,相对于传统的DCS系统来说,它拥有更好的灵活性和可扩展性。这些控制器、软件以及其它自动化设备开放的架构赋予了Cheal油田的多功能性,使得油田的仪器和设备能能够与其它供应商的方便集成。"
  Heaysman先生认为,通过在工程站使用RSLogix5000编程软件,ECL公司建立了内置流程控制指令库,"软件巧妙设置的编程代码让用户可以更简便地诊断问题,同时便于将来进行变更。该系统使用基于标签的实名存储方式,这便意味着所有物理地址都非常便于理解,正如大家都能理解'Well 3 Sensor'一样。"

  可视化 多功能化
  FactoryTalk集成化生产与绩效套件是Cheal油田信息处理功能的核心。该软件可为Cheal采油站的操作员工提供绩效、可视化与数据管理功能。
  通过装备FactoryTalk View Site Edition (SE)软件,Cheal油田的工业计算机可以用于监视和追踪控制系统与设备,全方位了解Cheal油田。该软件专门为监管级监测与控制应用而设计,其可扩展架构支持分布式服务器/多客户端应用。除此之外,携带传呼机的油田操作员还可远程获取控制系统、设备和仪器的状态。
  为了向操作员提供有关站点商业决策的信息,FactoryTalk Transaction Manager保存控制器生成的数据,并将其转为电子表格。Austral太平洋在新西兰惠灵顿的公司每天都会收到自动生成的报表,这些报表所显示的信息包括如何对原油、天然气、水分以及化学物质进行使用、生产和出口。
  如有紧急情况发生,Cheal油田的控制器可将用户定义的情况自动向 传呼机发出模拟量或数字量警报。这一软件可管理和跟踪警报状态,并自动存储时间戳信息。
  将罗克韦尔自动化系统与Cheal的KEPServerEX服务器技术相结合,帮助油田仪器将信息反馈至ControlLogix控制器。这些油田设备可测量流量、温度和其它流程数据,然后经由4-20 mA的变送器将数据传送至控制器。
  为便于现场系统监控,EtherNet/IP网络可将信息从五个远程管道站点传递至Allen-Bradley PanelView 人机界面,为用户提供监控整个油田的窗口。Cheal油田的三种网络都支持通用工业协议(CIP),这一通用语言可实现工程师将生产设备与整个企业进行无缝连接,实现互操作性和互换性。

  首次出油所需时间
  尽管Cheal油田有着复杂的生产流程,它还是能快速实现首次出油--相对于以前所需要的12个月时间,在该公司与罗克韦尔自动化合作之后十个月便开始生产。
  按照Cheal油田的技术规范配置系统进行得非常顺利。有了集成架构通用的工程环境,同时满足了安全、过程与控制的要求,Austral太平洋公司的流程配置更加简化。
  目前,Cheal的原油生产正在进行中,全自动化 
系统仅要求配有一个或两个现场操作员。可靠的生产站点帮助缩短了停机时间,对一个需要依赖于持续不断保持热度的流程来说, 这一结果至关重要。
  与使用传统的DCS系统相比,Austral太平洋公司节约了拥有成本,这都得益于控制器、工程与可视化工具、网络功能及油田仪器之间的无缝集成化。运用罗克韦尔自动化的控制系统后,当地质学家在附近发现新油田时,Austral太平洋公司在短时间内便体验到该系统内在的灵活性所带来的好处。
  由于集成架构的可扩展性,Austral太平洋公司很快将"Cheal B"油田与现有的控制系统合为一体。由于各个油田的控制器之间通过EtherNet/IP连接,并且各个供应商的设备能通过DeviceNet进行通信,Cheal B油田与Cheal A控制系统之间得以实现无缝化作业。
  Hooker先生表示,"通过开发新油田,Cheal的运作得到拓展,我们打算继续采用罗克韦尔自动化的产品与服务。从我们在可靠性、灵活性与支持上所取得的成功来看,我们受益匪浅。"

 


  储油罐从Cheal采油站运出,将油送至附近的港口。

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