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无线技术为PXP公司带来帮助

作者:Adrienne Lutovsky,ProSoft Technology公司2011.07.21阅读 4032

  位于加利福尼亚州中心地带的San Joaquin Valley拥有肥沃的土壤,据估计,全国12%的农作物来自这里,这里也恰恰是全国最大的石油产出地。这些差别巨大的产业在Bakersfield城外的South Belridge Field交织在一起,那里可以看到油井之间牧牛的奇景。也正是在这里Plains Exploration & Production (PXP)公司采用无线HART变送器和工业宽带无线电组成的大型网络,将其蒸汽注射计量和数据采集系统提升至高度精密、高度自动化的工艺过程。

无线技术带来的节省:图表记录仪每三个月就需要校准一次。
图片来源:ProSoft Technology

  应用:石油开采
  PXP公司位于South Belridge Field的Hopkins Lease油田在略多于1平方英里的面积上分布着200个油井。作为强化采油工程,连续蒸汽注射器对于油井产油数量起到了关键作用。每一个油井周围都有蓄水池,蒸汽注射器向蓄水池中注射蒸汽,将石油向油井推送。
  最初,每个注射器都具有一个图表记录器,用于测量并记录蒸汽参数。为了跟踪这些读数,操作人员必须每天查看大约120个注射器油井,目测并解读图表记录器的图形读数,将其记录下来,手工将这些读数转换成流速,再将其输入到电子表格中,发送给位于Bakersfield的办公室,然后由专人将这些数据录入数据库中。

  问题:潜在记录误差
  这种蒸汽测量方法过于依赖于人工。图表记录器本身每三个月就需要校准一次,加上这些记录器也很难准确读数。其次控制工程网版权所有,还需要考虑经过多次转手和手工输入所带来的潜在记录误差是否会影响数据完整性。最后,这个过程消耗了操作人员的大量时间,却每天仅仅提供一个数据点,所以一旦油井发生问题,PXP公司在处理问题的时候就会面临着响应滞后的窘境。

PXP公司Hopkins Lease油田的无线设备分布图。图片来源:ProSoft Technology

  PXP公司的工程师从当前的不便利状态发现了改进流程的机会。在经过设备投资、分析并和操作人员讨论之后,他们安装了新型无线测量和监控系统,采用了最新的技术实现了实时系统,为PXP公司带来实际的收益。使用无线解决方案使整个项目的实施非常迅捷和经济。如果没有无线技术,就需要为每个油井布置独立的电源供给和通讯线路,这会使整个改造项目极为昂贵和耗时。而且,也无需对这些几英里的电源和通讯线路进行维护。
 
  无线HART,IEEE 802.11
  经过与操作人员密切配合,全新的最先进的自动化系统作为一个试点工程运作起来。4个油井上安装了10台Rosemount公司的3051S无线HART压力变送器。每个油井上安装两台压力变送器,一台用于测量井口处的下游压力,一台用于测量注入蒸汽之前的上游压力。对于双蒸汽注射器油井,还需要安装第三个压力变送器,这样一来,每路蒸汽都具有独立的下游压力变送器,两路蒸汽共享一个上游压力变送器。通过自组织的网状网络,压力变送器与Emerson公司的无线HART网关通讯,过程变量、过程诊断和仪表诊断信息被转换成Modbus TCP/IP数据。Prosoft Technology公司的 802.11工业宽带无线电台将现场的网关与1英里以外的办公室中的工业计算机相连,组成回程网络,或者由无线通讯系统将数据从现场节点传送至商业系统。
  在此试点工程中,PXP公司引入了另一家公司,这家公司测试蒸汽等级,并报告注入油井中的蒸汽的确切值。PXP公司将无线变送器和图表记录器的蒸汽测试结果进行对比,发现变送器的读数精度平均比图表记录仪的读数精度高10倍。
  工程设备工程师Michael Fischback对精度的显著提升表示惊讶。从蓄水池的角度来看,不精确的蒸汽测量会导致昂贵的维修费用。过度注入蒸汽也会导致更高的操作成本,而过低的蒸汽注入则会导致原本可以被采集到的石油仍旧留在地下。
  在工程得到确认之后,毫无悬念地,此计划被扩展到大约120个油井上。总共安装了249台Rosemount无线HART变送器,4个网关用于整合这些数据,3 个ProSoft Technology公司的工业无线电台用于将这些数据传送至现场办公室的工业计算机上。在办公室中,数据传送至PXP公司的企业内部互联网,企业内部互联网与2个ProGauge Technologies公司的基于Web的用户设计软件包绑定。一个软件包用于操作员登陆浏览油井数据、打印报表和查看警报信息。另一个软件包用于完成历史数据的静态分析,提供更高层次的趋势分析。它提供了油井站点的平面图,使蓄水池工程师和生产工程师可以通过点击油井来浏览数据,或者分析数据,计算蒸汽产油比(SOR)和其他更多信息。
  每天都会生成一个.csv文件,并录入PXP公司的报表数据库,此数据库可以确定分配情况,并分发给内部和外部的各个部门。

  安装
  无线部分的安装需要1天时间。
  Fischback描述道:“Emerson公司压力变送器的安装仅仅是拆除机械压力表然后拧紧新设备而已。ProSoft公司无线电台的安装和在基板上安装一样控制工程网版权所有,安装时间不会超过1天。”
  Emerson Process Management无线事业部副总裁Bob Karschnia说道:“上游石油企业为解决问题而开展的任何项目都是有时间限制的,所以越快完成项目越好。使用ProSoft Technology公司的解决方案和Emerson公司的智能无线解决方案的优势在于便于安装。这两种解决方案都具有简单明了的用户接口,让你几乎瞬间就可以配置并设定网络。它们是工程化程度非常高的解决方案,将复杂的部分内植于产品内部CONTROL ENGINEERING China版权所有,无需用户亲力亲为。”
  ProSoft Technology公司无线事业部策略产品经理Jim Weikert说道:“很多聚焦于企业通讯的公司都这样做了,因为它们认为很多团队都经过了良好培训可以安装他们的系统。”Emerson和ProSoft公司却采用了不同的方法。Weikert说道:“我们知道现场安装系统的自动化专员是现场的专家——这里的现场指上游石油和天然气——但是他们没有必要一定是无线系统专家。对于像Emerson和ProSoft这种将主要精力聚焦于可靠性和安装便利性的公司,这个问题就迎刃而解了。”
  此系统允许操作人员更快速地发现性能问题,并且以合理的优先级更有时效地做出响应。

  结果:两个月内的ROI
  在强化采油工程中,蒸汽的成本会占到所有生产成本的40%到65%。由于采用了新型自动化无线过程系统和数据采集系统,PXP公司可以预见到石油产量的提升、更高的效率和成本的降低。节省的资金比前两个月的操作成本还要多(两个月内完成投资回报控制工程网版权所有,ROI),而且收益还将继续,生产过程将会受益于如下几点:

使用无线监视代替记录本可以提升生产力。图片来源:ProSoft Technology。

  ·降低维护:Rosemount公司的无线HART交货之前已经经过校准,所以Rosemount公司推荐的变送器的校准周期为5年一次,相比于图表记录器3个月一次的推荐校准周期有了很大的提升。
  ·实时数据:优化了的响应时间和智能决策:实时数据反馈给现场办公室,操作人员可以监视油井当前状态,或者查询一系列状态信息。预先设定的触发点可以提醒操作人员油井运行是否偏离设定值。持续不断地获取信息,然后进行趋势分析,用于后续决策之用。
  ·效率提升:新系统可以为操作人员提供所需要的数据,便于他们在到达现场之前安排好工作优先级,不会像无头苍蝇一样检查所有120个油井,不知道从何开始,让他们可以将更多的精力聚焦于和生产相关的问题上。
  ·更高的精度和资源分配机制带来了更高的收益率:按照今天的价格,Hopkins工厂的蒸汽费用每年超过一千万美金www.cechina.cn,相比于图表指示器,采用了新系统之后,PXP公司可以以更高的精度分配蒸汽。
  Hopkins Lease油田是PXP公司位于中央峡谷的重要资产,它的长期目标是使用类似的解决方案持续改善作业。PXP公司将会考虑在其他工厂采用这种技术的可行性。
  Fischback评论道:“我们乐于见到这种结果,它令我们的操作团队兴奋。采用新技术帮助我们持续改善作业是我们发展方向上的正确一步。”
  在成功的试点项目之后,PXP公司将会使用无线涡街流量计配备Hopkins Lease的另外25座油井。
  Emerson公司和ProSoft Technology公司也在新加坡有过类似应用的合作。(翻译:辛磊夫)

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