Endpoint Industrial Controls bietet schlüsselfertige Automatisierungs- und Steuerungslösungen für eine Vielzahl von Branchen – von Öl und Gas bis hin zu erneuerbaren Energien und Fertigung.
- Entwickeln Sie eine reaktionsschnelle, agile Steuerungslösung für DAF-Systeme, die bei der Wiederverwertung von Produktionswasser eingesetzt werden.
- Einfache Skalierung für eine oder mehrere DAF-Einheiten.
- Verwaltet bis zu 11356 l Wasser pro Minute oder etwa 100000 Barrel pro Tag für jede DAF-Einheit vor Ort.
- Kann in der Regel in ein bis vier Stunden an einem neuen Einsatzort in Betrieb genommen werden.
Herausforderung
Eine bessere Methode zur Verwaltung von Produktionswasser
Rohöl ist nicht das einzige Element, das im Ölfeld gefördert wird. Natürlich vorkommendes Wasser – oder „Produktionswasser“ – ist ein allgegenwärtiges Nebenprodukt, das umweltgerecht verwaltet werden muss.
Wasser ist auch für Bohrungen und Fracking von entscheidender Bedeutung.
„Wasser ist eine Hauptzutat in ‚Bohrschlamm‘, der verwendet wird, um den Druck auszugleichen und freiliegende Gesteine während des Bohrvorgangs zu stabilisieren“, sagte John Clay, CEO, Endpoint Industrial Controls. „Natürlich wird Wasser auch verwendet, um Frakturen zu erzeugen, die den Fluss von Kohlenwasserstoffen erleichtern.“
Stark salzhaltiges, unbehandeltes Produktionswasser ist für Bohr- und Fracking-Betrieb ungeeignet. Und bis vor relativ kurzer Zeit wurde der Großteil in streng regulierte Salzwasser-Entsorgungsbrunnen (SWD) geleitet. Ölunternehmen waren auf andere Wasserquellen für die Produktion angewiesen.
Dank der erweiterten Wasseraufbereitungskapazitäten wird Produktionswasser jedoch zunehmend recycelt. Ein Unternehmen im Bereich Produktionswasser-Midstream ist hier führend. Und es wandte sich an Endpoint, um ein agiles Steuerungssystem zu erhalten, das zu seinen innovativen Technologien für Wasseraufbereitung und -recycling passt.
Endpoint Industrial Controls liefert schlüsselfertige Automatisierungs- und Steuerungslösungen für eine Vielzahl von Branchen – von Öl und Gas über erneuerbare Energien bis hin zur Fertigung. Das Unternehmen mit Hauptsitz in Loveland, Colorado, ist Teil des Rockwell Automation® PartnerNetwork™ Programms.
Systemkomplexität und Volumenanforderungen
Der 2013 gegründete Kunde von Endpoint betreibt mehr als ein Dutzend geografisch verteilter Wasseraufbereitungsanlagen und zugehöriger Pipelines im ölreichen Permian Basin in West Texas und New Mexico. Insgesamt verwalten die Anlagen täglich 1.2 Millionen Barrel Produktionswasser.
„Das Unternehmen hat sowohl stationäre Anlagen als auch mobile Einheiten“, sagte Clay. „Die mobilen Systeme können für einige Monate oder einige Jahre eingerichtet werden – und werden dann an einen anderen Standort verlegt.“
Die Technologie der gelösten Luftflotation (DAF) ist das Herzstück des Systems. Der Zulaufstrom wird in das DAF-Gefäß gepumpt, wo das Wasser mit verschiedenen Chemikalien, darunter Koagulantien, Flockungsmittel und Oxidationsmittel, behandelt wird. Ein unter Druck stehender Luftstrom wird eingebracht, wodurch Mikroblasen in der Lösung entstehen.
Leichtere Partikel im Wasser haften an den Blasen und steigen an die Oberfläche. Schwerere Partikel sinken zu Boden. Die Partikel – meist Kohlenwasserstoffe, Chemikalien und Feststoffe – werden als Schlamm entfernt. Das behandelte Ablaufwasser wird in einen Klarwasserbrunnen gepumpt, wo es auf Klarheit getestet, gespeichert und zur Wiederverwendung in einen Fracking-Betrieb gepumpt wird.
Aus Sicht des Steuerungssystems stellt das System zwei kritische Herausforderungen dar.
„Erstens sind diese Standorte nicht alle gleich – und man hat es möglicherweise mit einer DAF oder mehreren Einheiten zu tun“, erklärte Clay. „Zweitens muss das System reaktionsschnell genug sein, um bis zu 3000 Gallonen Wasser pro Minute – oder 100000 Barrel pro Tag für jede DAF vor Ort – zu bewältigen.“
Lösung
Anpassungsfähige Steuerung an abgelegenen Standorten
Da die Wasseraufbereitungslösungen projektbezogen entwickelt werden, basierte Endpoint seine Steuerungslösung auf dem agilen PlantPAx® DCS von Rockwell Automation.
„Oftmals stoßen wir von Einsatzort zu Einsatzort auf Änderungen in der Instrumentierung“, so Clay. „Mit der PlantPAx® Plattform haben wir ein Programm entwickelt, das eine hohe Konfigurierbarkeit in einem kurzen Zeitrahmen ermöglicht.“
Um die erforderliche Verarbeitungsgeschwindigkeit zu erreichen, basiert die Skid-Lösung auf Allen-Bradley® CompactLogix™-Steuerungen, PowerFlex® AC-Antrieben für die Pumpensteuerung und PanelView™-HMIs. Neben der Bereitstellung von Überwachungsfunktionen am Einsatzort bietet Endpoint auch SCADA-Integration, um die Berichterstellung in der Unternehmenszentrale zu ermöglichen.
Endpoint arbeitet eng mit seinem Kunden zusammen, wenn Skids bewegt und umfunktioniert werden.
„Unser Kunde kann die meisten Änderungen am Steuerungssystem selbst über das HMI vornehmen“, sagte Clay. „Aber wenn er unsere Unterstützung benötigt, können wir Programmänderungen in der Regel aus der Ferne vornehmen.“
Angesichts der rauen, abgelegenen Standorte der meisten Wasseraufbereitungs-Skids ist eine Standard-Netzwerk-Verbindungsfähigkeit keine Option.
„Viele der Standorte haben keine Netzwerk-Verbindungsfähigkeit, keinen Mobilfunkempfang“, erklärte Clay. „Stattdessen verwenden wir einen Satellitendienst in niedriger Umlaufbahn für den Zugriff, den wir für die Verwaltung der End-to-End-Integration benötigen.“
Ergebnis
Agilität auf dem Prüfstand
Nach einem Pipeline-Ölaustritt im Dezember 2022 wurde die Flexibilität des DAF-basierten Wasseraufbereitungssystems auf die Probe gestellt. Die Pipeline setzte bei einem Bruch in der Nähe von Mill Creek, Kansas, mehr als 500000 Gallonen Rohöl frei.
„Die Behörden baten unseren Kunde um Hilfe bei der Beseitigung der Auswirkungen auf Mill Creek“, so Clay. „Er konnte einen seiner vorhandenen Skids schnell umfunktionieren, um auf diese Anfrage zu reagieren.“
Laut der EPA behandelte und entließ das Oberflächenwasseraufbereitungssystem effektiv bis zu 4.5 Millionen Gallonen Wasser pro Tag – insgesamt mehr als 35 Millionen Gallonen, als die Wasseraufbereitungsmaßnahmen abgeschlossen waren. Der Kunde von Endpoint spielte bei diesen Bemühungen eine wichtige Rolle.
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Veröffentlicht 2. Oktober 2023