石油和天然气生产商通过 MPC 减少排放

全球石油公司正在寻求满足不断增长的客户需求，同时实现积极的可持续发展目标的方法。

2019 年，罗克韦尔自动化与一家拉丁美洲领先的石油公司合作开展了一项项目，该公司的领导层认为，解决这一难题的答案在于改善水管理。

该公司向油藏注入加压水，以提高整体采油率并保持稳定的石油产量。他们在一定时间内生产的石油量与他们能够注入油藏的水量直接相关。我们说的是大量的水。该公司每开采 100 桶石油，其中 98 桶是水，2 桶是石油。

尽管该油田的自动化程度很高，但由于缺乏控制回路，过程控制仍有改进的空间。水转输和注水过程的不稳定性也是一个突出的问题。面对任何操作干扰，注水或转输泵都会完全关闭，导致石油产量大幅下降。

该公司联系了罗克韦尔自动化，寻求一种能够提高注水量、减少注入流量和能耗的波动性并创建稳定系统的解决方案。正如一位公司高管所说：“我们知道使用罗克韦尔自动化的技术对我们来说是一个双赢的局面，因为我们所有的现场装备都是由他们提供的，我们有着合作的历史。”

“我们希望设计出一个项目，让客户对我们提供的解决方案充满信心。”罗克韦尔自动化工程师 German David Gonzalez Gonzalez 说，“合同中包含一个绩效指标：注水量增加 1%。我们将风险分摊给公司和我们自己。” 因此，罗克韦尔自动化和该公司联手实现两个目标：注水量增加 1%，并降低每桶注入的能耗 (kW-hr/barrel)。

解决方案

经过彻底分析，我们决定在 35 台注水泵和三个池转移单元及垫板上实施 PlantPAx® MPC 技术。模型预测控制技术 (或 MPC) 通过模拟未来操作条件下所需的过程控制并采取控制措施使这些条件成为现实，从而减少过程可变性并提高效率。MPC 可减少过程可变性，使操作在不超过其最大值的情况下达到操作限制的极限。

罗克韦尔自动化可以通过两种方式提供 MPC 技术——硬件和软件。对于该公司，其现场装备量包括 Logix 硬件，我们选择了嵌入式版本的 MPC 技术。但是，MPC 技术也可以使用基于服务器的模型预测控制软件解决方案安装在任何现有系统的“顶部”。

“模型预测控制是全球使用最广泛、最先进的控制技术之一。大多数情况下，这种类型的 MPC 模块需要实施服务器和大型基础设施。在这种情况下，平台是一个小型控制器，可以安装在任何地方，且易于实施。”一位公司高管强调说。“我们的大多数控制系统已经来自罗克韦尔自动化，这使得集成尽可能简单和快速，即使是在疫情期间也是如此。”他补充道。

没错。整个项目都是远程实施的 远程，以确保在疫情期间工人的安全。解决方案配置、测试和调试都是虚拟完成的，并且以符合网络安全杰出实践的方式进行。

优势

注水量的增加超出了所有人的预期，达到了 2.4%，相当于每天注入的水量增加了近 36,000 桶。这种注水量的增加意味着每天可以从该油田额外开采 548 桶原油。

除了这些成果之外，公司还实现了更高的稳定性和运营连续性，并能够消除与池塘水位低和垫板吸力低相关的损失。他们还能够降低能耗和二氧化碳排放量。

“罗克韦尔自动化对我们的现场基础设施了如指掌，因此开发这样的项目要容易得多，尤其是考虑到该 MPC 解决方案在原油生产业务中所体现的创新水平。显然，如果是其他公司，我们将需要花费更多的时间和金钱。”一位公司工程师说道。

该初始项目于 2021 年 4 月完成。鉴于取得的成果，公司现在计划将高级过程控制的使用范围扩大到公司的其他领域。